Zmiešaná borovica a smrek vytvárajú silnú dvojku

Borovicové a smrekové zmiešané lesy sa zvyčajne spájajú s krajinami ako Švédsko, Fínsko, Rusko alebo pobaltské štáty. Ale aj v Nemecku a Bavorsku sú z historických dôvodov stále rozšírené - iba v Bavorsku na rozlohe asi 140 000 hektárov. Znalosti o tomto druhu lesa sú však pomerne nízke. Aký vplyv majú tieto druhy na seba?

A do akej miery môže tento „nemoderný“ typ lesa dopĺňať súčasné a budúce pestovanie lesov? Posledný výskum rastu týchto dvoch druhov ukazuje zaujímavé výsledky a možnosti.

Borovica (Pinus sylvestris) a smrek (Picea abies) sú najrozšírenejšie a ekonomicky najvýznamnejšie dreviny v strednej a severnej Európe. Čisté a zmiešané porasty s poprednou borovicou a smrekom tvoria spolu asi 26% európskej lesnej oblasti (Brus et al. 2012).

Na druhej strane v Nemecku sa historicky veľmi vysoké zastúpenie oboch druhov drevín znížilo len za posledné desaťročie asi o 300 000 ha alebo 11% (Thünen-Institut 2016). S rozlohou lesov 7,7 milióna hektárov alebo 53% patria borovica a smrek stále k najdôležitejším druhom stromov v Nemecku.

Prirodzené výskyty

Obrázok 1: Mapa ôsmich dočasných testovacích miest W40 pre výskum rastu lesov. (Grafika: LWF)

Hlavná prírodná oblasť rozšírenia borovice siaha od severnej Škandinávie a Ruska po južné Francúzsko. Okrem toho existujú „ostrovné výskyty“ v Španielsku, Francúzsku, Taliansku, Škótsku a na Balkáne, ktoré sa však svojou genetickou výbavou výrazne líšia od hlavných výskytov (Prus-Głowacki et al. 2012; Taeger et al. 2013).

Prirodzený výskyt smreka v miernych šírkach je pôvodne obmedzený na podhorské až vysokohorské oblasti nízkych a vysokých hôr.

To znamená, že hlavné prírodné oblasti rozšírenia borovice a smreka sa prekrývajú, najmä pri prechodoch do nízkych pohorí mierneho pásma a v boreálnej oblasti (EUFORGEN 2009 a a b).

Borovica a smrek v Bavorsku

Bavorsko sa nachádza na juhozápadnom okraji najväčšej európskej populácie borovice, ale podľa Federálneho lesného inventára III so 417 000 hektármi má stále takmer pätinu z celkovej plochy borovíc v Nemeckej spolkovej republike (Thünen-Institut 2016).

Analýza výsledkov, ktorú vykonali Immitzer a kol. (2015) ukazuje, že borovica v Bavorsku sa vyskytuje v zmesi so smrekom na asi 137 000 ha a iba na asi 87 000 ha v čistom poraste. Súčasné zameranie distribúcie zmiešaných porastov borovice a smreka je v strede a severovýchode Bavorska.

100 rokov testov borovice a smreka

Už pred 100 rokmi si ľudia uvedomovali veľkú rozlohu a ekonomický význam zmiešaných borovicových a smrekových porastov a veľké množstvo otvorených vedeckých a praktických otázok. Nemecké združenie lesníckych výskumných centier (DVFFA) preto už v roku 1926 požadovalo, aby sa v čistých a zmiešaných porastoch borovice a smreka vykonávali porovnávacie testy.

Mnohé z oblastí vytýčených na začiatku 20. storočia, najmä Schwappach (1909, 1914) a Wiedemann, zahynuli v čase otrasov svetových vojen a nasledujúcich období (Schilling 1925; Wiedemann 1948). Zachovalo sa iba niekoľko a Bielak a kol. sa bude v roku 2014 opäť hodnotiť. Až v 50. a 60. rokoch sa v rámci projektov zalesňovania v Anglicku a Švédsku uskutočňovali systematické porovnávacie blokové testy (Brown 1992; Jonsson 2001).

Až o niečo neskôr začali analyzovať rast zmiešaných porastov na základe rastu jednotlivých stromov (Jonsson 1962; Agestam 1985). V 80. a 90. rokoch to tiež viedlo k vytvoreniu testovacích plôch zmiešaných porastov zameraných na jeden strom a k vývoju simulátorov rastu lesa zameraných na jednotlivé stromy pre zmiešané porasty v Nemecku a Rakúsku (Pretzsch 1992; Hasenauer 1994).

W40: „Zmiešané porasty borovice a smreka v Bavorsku“

V Nemecku a susedných krajinách bolo zatiaľ vykonaných iba niekoľko dlhodobých pokusov v zmiešaných borovicových a smrekových porastoch (Pretzsch a Schütze 2004; Satlawa 2013). Väčšina pokusov bola vytvorená ako dočasné testovacie oblasti (Künstle 1962; Poleno 1975, 1979, 1981, 1986; Schulze 1972; Kasa 1975;). Vo väčšine týchto experimentov tiež chýbajú čisté porasty ako referencia, takže ako pomôcka pri hodnotení bolo potrebné použiť tabuľky výnosnosti čistých porastov (Bielak et al. 2014; Pretzsch a Schütze 2004 a).

Na tomto pozadí sa v rámci projektu správcovskej rady W40 „Zmiešané borovicové a smrekové porasty v Bavorsku“ uskutočnilo v rokoch 2013 a 2014 osem pokusov na približne 70-ročných lesných porastoch, ktoré boli čo najmenšie alebo neriedené. Testy, známe tiež ako „trojčatá“, zahŕňajú oblasť s čistou borovicou a čistým smrekom, ako aj oblasť s obidvomi druhmi stromov zmiešanými s jednotlivými kmeňmi (obrázky 2 až 7; základné údaje o úrode v tabuľke 1).

Plochy boli zaznamenané lesnou metrológiou a navyše boli odobraté vrtné štiepky z približne 480 stromov a na ďalších 160 stromoch boli na základe kmeňových diskov vykonané rozbory kmeňov. Merania priemeru a výšky chrbta tvoria základ pre rekonštrukciu vývoja populácie a objemu v priebehu 30 rokov. Stromy, ktoré boli počas sledovaného obdobia odstránené, boli mapované pomocou inventára zásob.

Okrem toho sa vzorky vzoriek pôdy získali na testovacích plochách analogicky k národným a bavorským prieskumom stavu pôdy. Na základe týchto pôdnych informácií bola analyzovaná závislosť výškového rastu a štruktúry porastu na podmienkach lokality. Pre štátne lesy boli analyzované aj údaje zo vzorového inventára a bavorského lokalizačného informačného systému BaSIS (BaySF 2015; LWF 2016).

Horizontálne a vertikálne obsadenie priestoru

Horizontálne a vertikálne obsadenie priestoru v zmiešaných porastoch je do značnej miery určené ekologickými vlastnosťami dotknutých druhov. Borovica a smrek sa líšia nielen svojou dynamikou rastu závislou od veku (skorá kulminácia vs. neskorá kulminácia), ale aj svetelnou ekológiou (vyžaduje svetlo vs. tieň). Borovica má výrazne nižší index listovej plochy a nižší faktor extinkcie svetla.

Smreky majú slabý kompenzačný bod svetla (polotienisté dreviny) a môžu tiež vytvárať pozitívnu fotosyntézu v bezprostrednej blízkosti priesvitnejších borovíc. Zmiešané porasty borovice a smreka preto vykazujú heterogénnejšie a hustejšie horizontálne a vertikálne obsadenie oblasti koruny (obrázky 5 až 7). Rozsah rozdelenia priemeru a výšky je obvykle v zmiešanom poraste podstatne vyšší ako v zodpovedajúcich čistých porastoch. Existujú pravouhlé distribúcie s životaschopnejšími malými a strednými smrekmi (Pretzsch a Schütze 2015).

Plocha porastu v zmiešaných porastoch presahuje očakávané hodnoty zodpovedajúcich čistých porastov asi o 40% (Spatz 2015). Štandardizované číslo kufra (SDI: Stand-Density-Index podľa Reineke, pozri Pretzsch 2005, 2009) sa zvyšuje asi o 10% a základná plocha o 9%.

Rast výšky

Obrázok 8: Polohová závislosť výškového vzťahu smreka a borovice v závislosti od podielu piesku. (Grafika: LWF)

Výkonnosť výškového rastu dominantných smrečín sa nelíši medzi čistými a zmiešanými porastmi v skúmanej vekovej fáze od 35 do 85 rokov. Ani u čeľustí sa nezistila žiadna zmena výšky. V zmiešaných porastoch zjavne nie sú žiadne zmiešané efekty, ktoré zvyšujú alebo spomaľujú rast výšky.

Avšak na základe analýz tvaru hriadeľa bol Spatz (2015) schopný preukázať, že pomer výšky a priemeru (pomer H/D) v mladej populácii (vek 20) stále ukazuje rozdiely medzi čistou a zmiešanou populáciou. V tejto vekovej fáze borovice vyrastajú v zmesi s menším konkurenčným tlakom a majú zodpovedajúcim spôsobom nižšie hodnoty H/D.

V tejto vekovej fáze je smrek vystavený konkurenčnému tlaku vďaka rýchlemu mladistvému rastu borovice a vykazuje výrazne štíhlejšie kmene ako v čistom poraste. Tento rozdiel medzi čistými a zmiešanými porastmi sa opäť vyrovnáva vo veku 60 až 70 rokov.

Veľa piesku a málo základov: dobré pre borovicu, zlé pre smrek

Obr.9: Polohová závislosť výškového vzťahu smreka a borovice v závislosti od hĺbkového profilu sýtosti základne. (Grafika: LWF)

Pokiaľ ide o výškovú konkurenciu, smrek je v zmiešaných porastoch všeobecne lepší ako borovica, a to asi o 5%. Tento výškový vzťah týchto dvoch druhov stromov sa posúva s vekom a miestnymi podmienkami rastu (Künstle 1962; Schulze 1972; Kasa 1975). V mladosti stále dominuje väčšine borovíc borovica. V porastoch starších ako 70 rokov dominuje borovica iba v piesočnatých polohách s niekoľkými základňami.

Údaje o inventári bavorských štátnych lesov ukazujú, že konkurenčná sila smreka klesá so zvyšujúcim sa obsahom piesku (obrázok 8). S obsahom piesku okolo 50% dosahuje smrek najlepšie do výšky borovice, ale už ju nemôže prerásť. Aj pri porovnateľne nízkom prísune živín (typy hĺbkového profilu základnej nasýtenosti 4 a 5 na obrázku 9) sa konkurenčná sila smreka zreteľne znižuje.

Dočasné testovacie oblasti projektu W40 sa nachádzajú hlavne v tejto oblasti s malým základným vybavením (typ základného kurzu 4 (5)) a vysokým podielom piesku nad 60%. Podľa toho existuje vyrovnaný výškový pomer borovice a smreka až do priemeru skúmaného veku okolo 70 rokov.

produktivita

Obrázky 10 a 11 porovnávajú „zrekonštruovaný“ pozorovaný rast čistého porastu s rastom očakávaným na základe rastu borovice alebo smreka v zmiešanom poraste. Obrázok 12 naopak ukazuje porovnanie pozorovaného rastu v zmiešanom poraste s očakávaným rastom na základe zodpovedajúcich čistých porastov. Obrázok 13 zobrazuje pomer prírastkov od 12 v krížovom diagrame (relatívna produktivita) vrátane príspevkov jednotlivých druhov drevín (borovica = zelená; smrek = červená).

Komparatívne vyvážená konkurencia medzi borovicami a smrekom na pokusných plochách vedie k vyššej produktivite porastov a relatívnemu nárastu zmiešaných porastov (obrázky 10 a 13). Ak porovnáme nárast objemu zmiešaných porastov s rastom očakávaným na základe susedných čistých porastov, obrázky 12 a 13 ukazujú celkový nárast o + 4%.

Tento ďalší rast je zjavný hlavne kvôli druhu smreka (obr. 10) (+ 7%). Potvrdzuje to aj analýza nárastu základnej plochy. Výsledkom je, že zmiešané porasty dosahujú relatívny nárast o + 8% (smrek: + 22%, borovica: - 2%). Podrobnejšia analýza na úrovni jednotlivých stromov potvrdzuje, že smreku zjavne prospieva najmä rast v kombinácii s borovicami.
V súlade s tým vedie pridanie 50% borovice v bezprostrednej blízkosti smreka k každoročnému zvýšeniu objemu o + 18%. Porovnateľná borovica s 50% prímesou smreka v bezprostrednej blízkosti naopak stráca 7% na raste objemu.

To súhlasí s výsledkami Spatza (2015) o vývoji koruny. Na základe 1 675 oddelení korún Spatz ukazuje, že borovicová koruna 30 m vysokého a 25 cm hrubého stromu je v pozorovanom priemere asi 70 rokov o 5% menšia a o 5% kratšia. Porovnateľné smreky majú zároveň korunu, ktorá je o 10% väčšia a takmer o 35% dlhšia.