RADIAČNÍ BILANCE VYBRANÝCH ROSTLINNÝCH EKOSYSTÉMŮ

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav ekologie lesa RADIAČNÍ BILANCE VYBRANÝCH ROSTLINNÝCH EKOSYSTÉMŮ Bakalářská práce 2011/2012 Lukáš Fajmon

TITULNÍ LIST Radiační bilance je kvantitativním vyjádřením radiačního režimu na aktivním povrchu (např. půdy, rostlin, vody, apod.) za určité období nebo v určitém časovém okamžiku a vyjadřuje stupeň radiační výměny mezi aktivním povrchem a přízemní vrstvou atmosféry. Radiační bilance je jedním ze základních klimatogenetických procesů a hlavní složkou energetické bilance zemského povrchu, takže významně ovlivňuje toky energie a látek na zemském povrchu. Obsahem předložené bakalářské práce je analýza radiační bilance dvou odlišných rostlinných ekosystémů (smrkového a lučního porostu) rostoucích ve stejných přirozených podmínkách. Kromě analýzy celkové radiační bilance vybraných ekosystémů byla provedena také analýza jednotlivých složek radiační bilance (krátkovlnné a dlouhovlnné záření dopadající na ekosystémy, krátkovlnné záření odražené ekosystémy a dlouhovlnné záření vyzářené ekosystémy). Bakalářská práce byla zpracována z dat naměřených ve smrkovém a lučním porostu na ekologickém experimentálním pracovišti Bílý Kříž (Moravskoslezské Beskydy) ve vegetační sezóně (01. 05. 18. 10.) roku 2010. Během sledovaného období byla celková suma radiační bilance smrkového porostu vyšší než radiační bilance lučního porostu (o 22 %) a byly zjištěny statisticky významné rozdíly v průměrné denní sumě radiační bilance smrkového a lučního porostu během sledovaného období. Z provedené analýzy podílu jednotlivých složek radiační bilance na celkové radiační bilanci smrkového a lučního porostu vyplynulo, že nejvýznamnější složkou ovlivňující radiační bilanci porostu bylo množství krátkovlnného záření dopadajícího na porost. Množství krátkovlnného záření totiž významně modifikovalo další složky radiační bilance zejména množství krátkovlnného záření odraženého porostem a množství dlouhovlnného záření vyzářeného porostem. Během sledovaného období bylo množství krátkovlnného záření odraženého smrkovým porostem nižší o 59 % než u lučního

porostu a množství dlouhovlnného záření vyzářeného smrkovým porostem bylo nižší o 3,8 % než u lučního porostu. Mezi množstvím krátkovlnného záření dopadajícího na studovaný porost (Si) a radiační bilancí (Rn) daného porostu existuje lineární vztah. Ten byl potvrzen i u smrkového a lučního porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období roku 2010. Podíl Rn/Si vypočítaný pro celé sledované období roku 2010 byl u smrkového porostu 0,68 a u lučního porostu 0,53.

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Radiační bilance vybraných rostlinných ekosystémů zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU Brno o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně dne 04. 05. 2012 Podpis studenta

PODĚKOVÁNÍ Děkuji Doc. RNDr. Ireně Markové, CSc. za cenné rady a odborné vedení při zpracování mé bakalářské práce. Dále chci poděkovat pracovníkům CzechGlobe Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i. za poskytnutí dat, která byla použita při přípravě mé bakalářské práce.

ABSTRAKT Jméno: Lukáš Fajmon Téma bakalářské práce: Radiační bilance vybraných rostlinných ekosystémů Radiační bilance je kvantitativním vyjádřením radiačního režimu na aktivním povrchu (např. půdy, rostlin, vody, apod.) za určité období nebo v určitém časovém okamžiku a vyjadřuje stupeň radiační výměny mezi aktivním povrchem a přízemní vrstvou atmosféry. Obsahem předložené bakalářské práce je analýza radiační bilance dvou odlišných rostlinných ekosystémů (smrkového a lučního porostu) rostoucích ve stejných přirozených podmínkách na ekologickém experimentálním pracovišti Bílý Kříž (Moravskoslezské Beskydy) ve vegetačním období (01. 05. 18. 10.) roku 2010. Během sledovaného období byla celková suma radiační bilance smrkového porostu vyšší než radiační bilance lučního porostu (o 22 %). Nejvýznamnější složkou ovlivňující radiační bilanci porostů bylo množství krátkovlnného záření dopadajícího na porosty, neboť množství krátkovlnného záření významně modifikovalo další složky radiační bilance zejména množství krátkovlnného záření odraženého porostem a množství dlouhovlnného záření vyzářeného porostem. Byl potvrzen lineární vztah mezi množstvím krátkovlnného záření dopadajícího na porosty a radiační bilancí daného porostu. Klíčová slova: dopadající a odražená krátkovlnné záření, dopadající a vyzářené dlouhovlnné záření, smrkový porost, luční porost ABSTRACT Name: Lukáš Fajmon The name of bachelor thesis: Net radiation of chosen plant ecosystems Net radiation is a quantitative expression of the radiation regime at the active surface (for example of soil, plants, water) for a certain period or at some point in time. Net radiation expresses the degree of radiation exchange between active surface and boundary layer of the atmosphere. The aim of the bachelor thesis is an analysis of net radiation of two different plant ecosystems (spruce stand and grassland) growing in the same natural conditions at the study site of Bílý Kříž (the Moravian-Silesian Beskids Mts., the Czech Republic) during the growing season (01. 05. 18. 10.) in the 2010. Total sum of net radiation of the spruce stand was higher about 22 % as compared with grassland during the studied period. The most important component of the net radiation of the studied stands was the amount of short-wave radiation incident on the stands because the amount of short-wave radiation significantly modifying other components of the radiation balance the amount of short-wave radiation reflected by the stands and the amount of long-wave radiation emitted by the stands. A linear relationship between the amount of short-wave radiation incident on the stands and net radiation of the stands was confirmed. Key words: incident and reflected short-wave radiation, incident and emitted long-wave radiation, spruce stand, grassland

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK: EEP Rn Si Sr Li Lr I ex AT P ekologické experimentální pracoviště radiační bilance krátkovlnné záření dopadající na vybrané rostlinné ekosystémy krátkovlnné záření odražené vybranými rostlinnými ekosystémy dlouhovlnné záření dopadající na vybrané rostlinné ekosystémy dlouhovlnné záření vyzářené vybranými rostlinnými ekosystémy extra-terestrická ozářenost (množství slunečního záření dopadajícího na horní hranici atmosféry) teplota vzduchu úhrn srážek

SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK: Foto 1: Experimentální ekologické pracoviště Bílý Kříž (vlastník práv leteckého snímku CzechGlobe AV ČR, v.v.i.) Foto 2: Smrkový porost na EEP Bílý Kříž Foto 3: Luční porost na EEP Bílý Kříž Foto 4: Bilancoměr CNR1 (Kipp-Zonen, Holandsko) Tab. 1: Popis ekologického experimentálního pracoviště a vybraných rostlinných ekosystémů Tab. 2: Poměr radiační bilance porostu (Rn) a krátkovlnného záření dopadajícího na porost (Si) pro smrkový a luční porost Tab. 3: Poměr krátkovlnného záření odraženého porostem (Sr) a krátkovlnného záření dopadajícího na porost (Si) pro smrkový a luční porost Tab. 4: Ontogenetický vývoj smrkového porostu ve vegetačním období roku 2010 Obr. 1: Měsíční sumy slunečního záření dopadajícího na horní hranici atmosféry (Iex), slunečního záření dopadajícího na studovanou lokalitu v roce 2010 (Si 2010) a dlouhodobý průměr slunečního záření dopadajícího na studovanou lokalitu (Si 1998-2010; I směrodatná odchylka od dlouhodobého průměru) Obr. 2: Průměrné měsíční teploty vzduchu na studované lokalitě v roce 2010 (AT 2010) a dlouhodobý průměr teploty vzduchu na studované lokalitě (AT 1998-2010; I směrodatná odchylka od dlouhodobého průměru) Obr. 3: Průměrné měsíční úhrny srážek na studované lokalitě v roce 2010 (P 2010) a dlouhodobý průměr úhrnu srážek na studované lokalitě Obr. 4: Denní sumy radiační bilance (Rn) smrkového (SP) a lučního (LP) porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 Obr. 5: Průměrné denní sumy radiační bilance (ØRn) a celkové sumy radiační bilance (ΣRn) smrkového (SP) a lučního (LP) porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 Obr. 6: Závislost radiační bilance (Rn) na množství dopadajícího krátkovlnného záření (Si) studovaného smrkového a lučního porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01.05. 18. 10. 2010 Obr. 7: Denní sumy (A), průměrné denní sumy a celkové sumy (B) krátkovlnného záření (Si) dopadajícího na smrkový (SP) a luční (LP) porost ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 na EEP Bílý Kříž Obr. 8: Denní sumy (A), průměrné denní sumy a celkové sumy (B) krátkovlnného záření (Sr) odraženého smrkovým (SP) a lučním (LP) porost ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 na EEP Bílý Kříž

Obr. 9: Denní sumy (A), průměrné denní sumy a celkové sumy (B) dlouhovlnného záření (Li) dopadajícího na smrkový (SP) a luční (LP) porost ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 na EEP Bílý Kříž Obr. 10: Denní sumy (A), průměrné denní sumy a celkové sumy (B) dlouhovlnného záření (Lr) vyzářeného smrkovým (SP) a lučním (LP) porostem ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 na EEP Bílý Kříž Obr. 11: Průměrné denní sumy radiační bilance (ØRn) a celkové sumy radiační bilance (ΣRn) v jednotlivých obdobích ontogenetického vývoje smrkového porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 Obr. 12: Průměrné denní sumy jednotlivých složek radiační bilance v jednotlivých obdobích ontogenetického vývoje smrkového porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 Obr. 13: Závislost radiační bilance (Rn) na množství dopadajícího krátkovlnného záření (Si) v jednotlivých obdobích ontogenetického vývoje smrkového porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. 18. 10. 2010

OBSAH: 1. ÚVOD... 1 2. CÍL PRÁCE... 2 3. SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY... 3 4. METODIKA... 5 5. VÝSLEDKY A DISKUZE... 9 Zhodnocení klimatických podmínek ve vegetačním období roku 2010... 9 Radiační bilance vybraných rostlinných ekosystémů ve vegetačním období roku 2010... 11 Celková radiační bilance smrkového a lučního porostu... 11 Jednotlivé složky radiační bilance smrkového a lučního porostu... 14 Radiační bilance smrkového porostu s ohledem na jeho ontogenetický vývoj během vegetačního období...18 6. ZÁVĚR... 21 7. SUMMARY...23 8. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY... 25 0

1. ÚVOD Radiační bilance je kvantitativním vyjádřením radiačního režimu na aktivním povrchu (např. půdy, rostlin, vody, apod.) za určité období nebo v určitém časovém okamžiku a vyjadřuje stupeň radiační výměny mezi aktivním povrchem a přízemní vrstvou atmosféry. Radiační bilance je jedním ze základních klimatogenetických procesů a hlavní složkou energetické bilance zemského povrchu, takže významně ovlivňuje toky energie a látek na zemském povrchu (KREČMER 1980). Radiační bilance aktivního povrchu je algebraickým součtem toků krátkovlnného a dlouhovlnného záření na daném aktivním povrchu, tedy součtem krátkovlnného a dlouhovlnného záření dopadajícího na povrch, krátkovlnného záření odraženého povrchem a dlouhovlnného záření vyzářeného a odraženého povrchem (FRANTOVÁ 2007). Hodnoty radiační bilance se mění během dne i roku od hodnot záporných po kladné v závislosti na zeměpisné poloze a orografických podmínkách stanoviště, propustnosti a chemickém složení atmosféry a vlastnostech aktivního povrchu. Významnými aktivními povrchy na zemském povrchu jsou rostlinné ekosystémy. Přirozené rostlinné ekosystémy (bez zemědělských ekosystémů) zaujímají asi 28,8 % povrchu Země (http://en.wikipedia.org/wiki/terrestrial_ecosystem). Přítomnost rostlinných ekosystémů tak významně ovlivňuje lokální a regionální radiační bilanci zemského povrchu, neboť radiační režim rostlinných ekosystémů vykazuje značnou časovou a prostorovou variabilitu (MARKOVÁ 2010) 1

2. CÍL PRÁCE Radiační bilance je kvantitativním vyjádřením radiačního režimu na jakémkoliv aktivním povrchu za určité období nebo v určitém časovém okamžiku a vyjadřuje stupeň radiační výměny mezi aktivním povrchem a přízemní vrstvou atmosféry. Mezi významné aktivní povrchy patří na zemském povrchu rostlinné ekosystémy, které významně ovlivňují lokální a regionální radiační a energetickou bilanci daného stanoviště. Obsahem předložené bakalářské práce je analýza radiační bilance dvou odlišných rostlinných ekosystémů (smrkového a lučního porostu) rostoucích ve stejných přirozených podmínkách. Kromě analýzy celkové radiační bilance vybraných ekosystémů byla provedena také analýza jednotlivých složek radiační bilance (krátkovlnné a dlouhovlnné záření dopadající na ekosystémy, krátkovlnné záření odražené ekosystémy a dlouhovlnné záření vyzářené ekosystémy). Bakalářská práce byla zpracována z dat naměřených ve smrkovém a lučním porostu na ekologickém experimentálním pracovišti Bílý Kříž (Moravskoslezské Beskydy) ve vegetačním období (01. 05. 18. 10.) roku 2010. 2

3. SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Energie slunečního záření dopadajícího na zemský povrch je podstatou existence všeho živého na Zemi, je řídící složkou mikroklimatu stanovišť primárních producentů a energetickým vstupem pro základní produkční proces fotosyntézu (JANOUŠ, 2004). Radiační vlastnosti povrchu rostlinných ekosystémů patří mezi nejdůležitější charakteristiky, které je nutné brát v úvahu při studiu růstu a vývoje ekosystémů. Rostlinné ekosystémy jsou vystaveny působení krátkovlnného (slunečního) záření, které je základním parametrem modifikujícím mikroklima rostlinného porostu. Krátkovlnné záření dopadající na rostlinné ekosystémy je vymezeno vlnovými délkami 280 4000 nm. Krátkovlnné záření dopadající na rostlinné ekosystémy může být těmito ekosystémy odráženo, pohlcováno nebo propouštěno. Rostlinné ekosystémy jsou rovněž vystaveny působení dlouhovlnného (tepelného) záření, které je jimi také odráženo, pohlcováno nebo propouštěno. Dlouhovlnné záření je vymezeno vlnovými délkami > 4000 nm. Protože je povrchová teplota rostlinných ekosystémů větší než absolutní nula, jsou rostlinné ekosystémy podle fyzikálních zákonitostí schopné vyzařovat do svého okolí dlouhovlnné záření (MARKOVÁ a kol. 2006, MARKOVÁ 2010). Stupeň radiační výměny mezi rostlinnými ekosystémy a jejich okolím (přízemní vrstvou atmosféry) charakterizuje radiační bilance. Radiační bilance vyjadřuje celkové množství energie, které má daný rostlinný ekosystém k dispozici, a je definována jako algebraický součet toků krátkovlnného a dlouhovlnného záření (KANEMASU a ARKIN 1974, LLASAT a SNYDER 1998, ANTHONI a kol. 2000, IRMAK a kol. 2003, MARKOVÁ 2010): Rn = Si Sr + Li -Lr kde Rn radiační bilance, Si krátkovlnné záření dopadající na rostlinný ekosystém, Sr krátkovlnné záření odražené rostlinným ekosystémem, Li dlouhovlnné záření dopadající na rostlinný ekosystém (neboli zpětné záření atmosféry), Lr dlouhovlnné záření vyzářené rostlinným ekosystémem (zahrnuje i odražené dlouhovlnné záření, jejhož podíl v radiační bilanci je zanedbatelný). 3

Hodnoty krátkovlnného záření (Si, Sr) závisí zejména na zeměpisné poloze stanoviště, na kterém se daný rostlinný ekosystém nachází, na propustnosti atmosféry pro krátkovlnné záření a na fázi ontogenetického vývoje a vlastnostech rostlinného porostu (barva, struktura, tloušťka, chemické vlastnosti, apod. rostlinných orgánů) (IZIOMON a MAYER 2002, SHAW 2002, AL-LAWATI a kol. 2003, MARKOVÁ a JANOUŠ 2003, AL-AWADHI 2005, DONATELLI a kol. 2006). Hodnoty dlouhovlnného záření dopadajícího na daném stanovišti (tzv. zpětné záření atmosféry) bývá ovlivněno zejména obsahem vodní páry a různých příměsí (znečišťujících látek) v atmosféře a přítomností oblaků (TAJCHMAN 1972, DAVIES a IDSO 1979, KREČMER 1980). Podle literárních údajů je nejvýznamnější složkou radiační bilance rostlinných ekosystémů množství dopadajícího krátkovlnného záření (JARVIS a kol. 1975, BALDOCCHI a kol. 2000, CHAMBERS a kol. 2005, MARKOVÁ a kol. 2006). Významnost množství krátkovlnného záření dopadajícího na rostlinný ekosystém je dána různou schopností rostlinných orgánů ekosystému pohlcovat krátkovlnné záření a přeměňovat ho podle fyzikálních zákonitostí na dlouhovlnné záření, které mohou rostlinné ográny následně zase vyzařovat do svého okolí. Mezi množstvím krátkovlnného záření dopadajícího na rostlinný ekosystém (Si) a radiační bilancí (Rn) daného ekosystému existuje lineární vztah (RIPLEY A REDMANN 1976, MCCAUGHEY 1978, SHUTTLEWORTH 1984, GHOLZ a CLARK 2002, ALADOS a kol. 2003, MARKOVÁ a kol. 2006) a podíl Rn/Si je významným parametrem, který udává stupeň radiační výměny mezi rostlinným ekosystémem a přízemní vrstvou atmosféry. 4

4. METODA Ve vegetačním období (01. 05. 18. 10. stanoveno podle růstové aktivity studovaného smrkového porostu) roku 2010 byla sledována radiační bilance a podíl jednotlivých složek radiační bilance (dopadající a odražené krátkovlnné záření a dopadající a vyzářené dlouhovlnné záření) u dvou různých rostlinných ekosystémů (smrkového a lučního) rostoucích ve stejných přirozených podmínkách. (Tab. 1, Foto 1-3) na ekologickém experimentálním pracovišti (dále jen EEP) Bílý Kříž (Moravskoslezské Beskydy), jehož zřizovatelem a provozovatelem je CzechGlobe Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i.. KLIMATOLOGICKÁ STANICE SMRKOVÝ POROST Osada BÍLÝ KŘÍŽ (obec Staré Hamry) LUČNÍ POROST Foto 1: Experimentální ekologické pracoviště Bílý Kříž (vlastník práv leteckého snímku CzechGlobe AV ČR, v.v.i.) 5

Studované rostlinné ekosystémy EEP Tab. 1: Popis ekologického experimentálního pracoviště a vybraných rostlinných ekosystémů Bílý Kříž (Moravskoslezské Beskydy) zeměpisné souřadnice nadmořská výška geologické podloží půdní typ průměrná roční teplota vzduchu průměrný roční úhrn srážek 18 o 30 V, 49 o 30 S 877 m flyšové vrstvy s převahou pískovců typický humusoželezitý podzol s mor-moderovou formou povrchového humusu 6,7 ± 1,1 o C 1356 ± 198 mm Smrkový porost Charakteristika porostu: horský smrkový porost je monokultura smrku ztepilého (Picea abies (L.) Karst.) založená umělou výsadbou 4-letých sazenic v roce 1981 na JV svahu; lesní typ 5S1 (svěží jedlová bučina); hustota porostu byla několikrát redukována probírkovými zásahy. Rok 2010 - hustota porostu 1400 stromů ha -1, průměrná výška porostu 13,7 ± 0,1 m, průměrná výčetní tloušťka kmene 16,5 ± 0,2 cm, maximální index listové plochy 10,1 m 2 m -2 Luční porost Charakteristika porostu: luční porost je rozdělen na dvě části kosená louka (kosení je prováděno jednou za vegetační období) a nekosená louka. Kosenou louku tvoří společenstvo Nardus- Callunetea (převažující rostliny Festuca rubra agg., Veronica officinalis, Hieracium laevigatum), nekosenou louku společenstvo Molinio-Arrhenatheretea (převažující rostliny Rumex acetosa, Hypericum maculatum, Holcus mollis, Achillea millefolium). Rok 2010 analýza radiační bilance byla provedena na kosené louce. Louka byla pokosena 16.07. 6

Foto 2: Smrkový porost na EEP Bílý Kříž Foto 3: Luční porost na EEP Bílý Kříž Během vegetačního období (květen říjen) roku 2010 byly ve vybraných rostlinných ekosystémech samostatně měřeny pomocí bilancoměru CNR1 (Kipp-Zonen, Holandsko) čtyři složky radiační bilance (Foto 4): krátkovlnné záření dopadající (Si) na rostlinné ekosystémy bylo měřeno pyranometrem umístěným v horizontální poloze, 7

krátkovlnné záření odražené (Sr) rostlinnými ekosystémy bylo měřena pyranometrem otočeným o 180 a umístěným v horizontální poloze, dlouhovlnné záření dopadající (Li) na rostlinné ekosystémy bylo měřeno pyrgeometrem umístěným v horizontální poloze, dlouhovlnné záření vyzářené a odražené (Lr) rostlinnými ekosystémy bylo měřena pyrgeometrem otočeným o 180 a umístěným v horizontální poloze. Foto 4: Bilancoměr CNR1 (Kipp-Zonen, Holandsko) Ve studovaných rostlinných ekosystémech byl bilancoměr umístěn na meteorologické věži v dostatečné výšce nad povrchem studovaného ekosystému (ve smrkovém porostu 20 m nad zemí a v lučním porostu 1 m nad zemí). Hodnoty všech výše uvedených složek radiační bilance byly měřeny každých 10 sekund a z těchto 30 sekundových hodnot byla vypočítána 30 minutová průměrná hodnota, která byla uložena do automatické ústředny (MARKOVÁ a kol., 2009). Naměřené hodnoty Si, Sr, Li a Lr byly použity pro výpočet celkové radiační bilance porostu (Rn = Si + Li Sr Lr). Zpracované výsledky byly statisticky zpracovány pomocí programu STATISTICA. 8

5. VÝSLEDKY A DISKUZE Zhodnocení klimatických podmínek ve vegetačním období roku 2010 Příkon slunečního záření (Obr. 1) ve vegetačním období (květen - říjen) roku 2010 většinou odpovídal dlouhodobému průměru stanovenému pro studovanou lokalitu (MARKOVÁ a kol., v tisku). Výjimkou byl květen, kdy byl příkon slunečního záření výrazně podprůměrný (příkon slunečního záření byl nižší o 41 % proti dlouhodobému průměru), a říjen, kdy byl příkon slunečního záření naopak nadprůměrný (příkon slunečního záření byl vyšší o 24 % než dlouhodobý průměr). Příkon slunečního záření za vegetační období (květen říjen) roku 2010 (2258 MJ m -2 ) byl z hlediska dlouhodobého průměru (2551 ± 147 MJ m -2 ) stanoveného pro studovanou lokalitu podprůměrný. Propustnost atmosféry pro sluneční záření byla během vegetačního období podobná (s výjimkou května). Propustnost atmosféry pro sluneční záření, která je ovlivňována výskytem oblačnosti, zákalu, obsahem vodní páry, apod., lze vyjádřit tzv. clearness indexem, což je podíl slunečního záření dopadajícího na horní hranici atmosféry a slunečního záření dopadajícího na studovanou lokalitu (VANÍČEK 1994). V roce 2010 byly hodnoty clearness indexu v jednotlivých měsících vegetačního období (květen říjen) následující: 26, 40, 42, 37, 33 a 44 %. Průměrné měsíční teploty vzduchu (Obr. 2) ve vegetačním období (květen říjen) roku 2010 odpovídaly dlouhodobému průměru stanovenému pro studovanou lokalitu (MARKOVÁ a kol., v tisku). Výjimkou byla pouze průměrná teplota v září, která byla nižší než dlouhodobý průměr. Průměrná sezónní teplota vzduchu (květen říjen) v roce 2010 (12,4 o C) odpovídala dlouhodobému průměru stanovenému pro studovanou lokalitu (13,5 ± 1,3 o C ). Průměrné měsíční úhrny srážek (Obr. 3) se ve vegetačním období roku 2010 lišily od dlouhodobého průměru stanoveného pro studovanou lokalitu (MARKOVÁ a kol., v tisku). V květnu a září byly nadprůměrné a v říjnu podprůměrné. Průměrný sezónní úhrn srážek (květen říjen) v roce 2010 (991 mm) byl z hlediska dlouhodobého průměru stanoveného pro studovanou lokalitu (798 ± 162 mm) nadprůměrný. 9

1400 1200 1000 MJ m -2 měsíc -1 800 600 400 200 0 V. VI. VII. VIII. IX. X. Σ Iex Σ Si 2010 Σ Si 1998-2010 Obr. 1: Měsíční sumy slunečního záření dopadajícího na horní hranici atmosféry (Iex), slunečního záření dopadajícího na studovanou lokalitu v roce 2010 (Si 2010) a dlouhodobý průměr slunečního záření dopadajícího na studovanou lokalitu (Si 1998-2010; I směrodatná odchylka od dlouhodobého průměru) 20 18 16 14 12 o C 10 8 6 4 2 0 V. VI. VII. VIII. IX. X. Ø AT 2010 Ø AT 1998-2010 Obr. 2: Průměrné měsíční teploty vzduchu na studované lokalitě v roce 2010 (AT 2010) a dlouhodobý průměr teploty vzduchu na studované lokalitě (AT 1998-2010; I směrodatná odchylka od dlouhodobého průměru) 10

mm 300 250 200 150 100 50 0 V. VI. VII. VIII. IX. X. Σ P 2010 Σ P 1998-2010 Obr. 3: Průměrné měsíční úhrny srážek na studované lokalitě v roce 2010 (P 2010) a dlouhodobý průměr úhrnu srážek na studované lokalitě (P 1998-2010; I směrodatná odchylka od dlouhodobého průměru) Radiační bilance vybraných rostlinných ekosystémů ve vegetačním období roku 2010 Celková radiační bilance smrkového a lučního porostu Radiační bilance vybraných rostlinných ekosystémů (smrkového a lučního porostu) na EEP Bílý Kříž byla analyzována v období 01. 05. 18. 10. 2010, což bylo období růstové aktivity smrkového porostu (POKORNÝ, ústní sdělení). Během sledovaného období byla celková suma radiační bilance (Rn) smrkového porostu vyšší než radiační bilance lučního porostu (Obr. 4). Stejné závěry uvádějí např. SHARRATT (1998), KOTANI a SUGITA (2005) a BETTS a kol. (2007). Rozdíly v průměrné denní sumě radiační bilance smrkového a lučního porostu byly statisticky významné (Obr. 5). Obdobné hodnoty průměrné denní sumy radiační bilance smrkových porostů uvádějí TAJCHMAN (1972) 10,3 MJ m -2 a MARKOVÁ a kol. (2006) 9,4 MJ m -2. Hodnoty průměrných denních sum pro luční porosty nebyly v literatuře nalezeny, takže lze konstatovat, že výsledky, které jsou v práci publikovány mají značný význam. Celková suma radiační bilance smrkového porostu za sledované období byla vyšší o 22 % než celková suma radiační bilance lučního porostu (Obr. 5). 11

01.05. 06.05. 11.05. 16.05. 21.05. 26.05. 31.05. 05.06. 10.06. 15.06. 20.06. 25.06. 30.06. 05.07. 10.07. 15.07. 20.07. 25.07. 30.07. 04.08. 09.08. 14.08. 19.08. 24.08. 29.08. 03.09. 08.09. 13.09. 18.09. 23.09. 28.09. 03.10. 08.10. 13.10. 18.10. Ø Rn (MJ m -2 ) 25 20 MJ m -2 den -1 15 10 5 0 Σ Rn SP Σ Rn LP Obr. 4: Denní sumy radiační bilance (Rn) smrkového (SP) a lučního (LP) porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 12 11 10 9 8 7 6 5 4 Σ Rn = 1547 MJ m-2 Σ Rn = 1209 MJ m-2 Rn SP Rn LP Obr. 5: Průměrné denní sumy radiační bilance (ØRn) a celkové sumy radiační bilance (ΣRn) smrkového (SP) a lučního (LP) porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 (I intervaly spolehlivosti, α = 0,05) Podle literárních údajů je nejvýznamnější složkou radiační bilance rostlinných ekosystémů množství dopadajícího krátkovlnného záření (JARVIS a kol. 1975, BALDOCCHI a kol. 2000, CHAMBERS a kol. 2005, MARKOVÁ a kol. 2006). Významnost množství krátkovlnného záření dopadajícího na rostlinný ekosystém je dána různou 12

Rn (MJ m -2 ) schopností rostlinných orgánů ekosystému pohlcovat krátkovlnné záření a přeměňovat ho podle fyzikálních zákonitostí na dlouhovlnné záření, které mohou rostlinné ográny následně zase vyzařovat do svého okolí. Mezi množstvím krátkovlnného záření dopadajícího na rostlinný ekosystém (Si) a radiační bilancí (Rn) daného ekosystému existuje lineární vztah (RIPLEY A REDMANN 1976, MCCAUGHEY 1978, SHUTTLEWORTH 1984, GHOLZ a CLARK 2002, ALADOS a kol. 2003, MARKOVÁ a kol. 2006) a podíl Rn/Si je charakteristickým parametrem určitých rostlinných ekosystémů. Lineární závislost mezi množstvím krátkovlnného záření dopadajícího na porost a radiační bilancí porostu byla potvrzena i pro studované porosty (smrkový a luční) na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období roku 2010 (Obr. 6). Podíl Rn/Si vypočítaný pro celé sledované období roku 2010 byl u smrkového porostu 0,68 a u lučního porostu 0,53. Stanovené hodnoty jsou podobné hodnotám uvedeným v literatuře (Tab. 2). 25 20 smrkový porost: y = 0,68x + 0,24; R² = 0,93 15 10 luční porost: y = 0,53x + 0,19; R² = 0,88 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Si (MJ m -2 ) Obr. 6: Závislost radiační bilance (Rn) na množství dopadajícího krátkovlnného záření (Si) studovaného smrkového a lučního porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. 18. 10. 2010 13

01.05. 11.05. 21.05. 31.05. 10.06. 20.06. 30.06. 10.07. 20.07. 30.07. 09.08. 19.08. 29.08. 08.09. 18.09. 28.09. 08.10. 18.10. Ø Si (MJ m -2 ) Tab. 2: Poměr radiační bilance porostu (Rn) a krátkovlnného záření dopadajícího na porost (Si) pro smrkový a luční porost Smrkový porost Luční porost Rn/Si 0,61 0,75 TAJCHMAN 1972 0,49 0,69 MARKOVÁ a kol. 2006 0,40 0,71 LIU a RANDERSON 2008 0,76 CHAMBERS a kol. 2005 0,72 RIPLEY a REDMANN 1976 0,52 FRANTOVÁ 2007 Jednotlivé složky radiační bilance smrkového a lučního porostu Vzhledem k tomu, že radiační bilance vybraných rostlinných ekosystémů (smrkového a lučního) na EEP Bílý Kříž v období 01. 05. 18. 10. 2010 byla vypočítána na základě měření jednotlivých složek radiační bilance (viz Kap. 4), bylo možné analyzovat, které složky nejvíce ovlivnily rozdíly v radiační bilanci smrkového a lučního porostu. Denní sumy (Obr. 7A), stejně jako průměrné denní sumy (Obr. 7B) krátkovlnného záření dopadajícího na sledované porosty (Si) byly téměř totožné. Nepatrné rozdíly v těchto hodnotách byly způsobeny výskytem oblačnosti, která se mohla u studovaných porostů projevit odlišně vzhledem ke vzdálenosti porostů (Foto 1). 35 30 A 15,0 14,5 B 25 14,0 MJ m -2 den -1 20 15 13,5 13,0 10 12,5 5 12,0 0 SP Si LP Si 11,5 11,0 Σ Si = 2215 MJ m -2 SP Si Σ Si = 2224 MJ m -2 Obr. 7: Denní sumy (A), průměrné denní sumy a celkové sumy (B) krátkovlnného záření (Si) dopadajícího na smrkový (SP) a luční (LP) porost ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 na EEP Bílý Kříž (I intervaly spolehlivosti, α = 0,05) LP Si 14

Ø Sr (MJ m -2 ) 01.05. 11.05. 21.05. 31.05. 10.06. 20.06. 30.06. 10.07. 20.07. 30.07. 09.08. 19.08. 29.08. 08.09. 18.09. 28.09. 08.10. 18.10. Denní sumy (Obr. 8A), stejně jako průměrné denní sumy (Obr. 8B) krátkovlnného záření odraženého sledovanými porosty (Sr) se významně lišily, přičemž byly zjištěny statisticky významné rozdíly. Celková suma krátkovlnného záření odraženého za sledované období byla vyšší u lučního porostu (o 59 %) a průměrná denní reflektance (podíl Sr/Si) smrkového porostu byla 0,07 ± 0,02 a lučního porostu 0,18 ± 0,03. Stanovené hodnoty reflektance jsou obdobné údajům uvedeným v literatuře (Tab. 3). Hodnoty reflektance daného porostu jsou přitom významně modifikovány množstvím krátkovlnného záření dopadajícího na porost a vlastnostmi rostlinných orgánů (barva, struktura, chemické složení, apod.) (MARKOVÁ 1992). 0 LP Sr SP Sr 0,0-0,5 SP Sr LP Sr B -1-1,0-2 MJ m -2 den -1-3 -4-1,5-2,0-5 -6 A -2,5-3,0 Σ Sr = - 167 MJ m -2 Σ Sr = - 407 MJ m -2 Obr. 8: Denní sumy (A), průměrné denní sumy a celkové sumy (B) krátkovlnného záření (Sr) odraženého smrkovým (SP) a lučním (LP) porost ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 na EEP Bílý Kříž (I intervaly spolehlivosti, α = 0,05) Tab. 3: Poměr krátkovlnného záření odraženého porostem (Sr) a krátkovlnného záření dopadajícího na porost (Si) pro smrkový a luční porost Smrkový porost Luční porost Sr/Si 0,07 JARVIS a kol. (1975) 0,03 0,14 JOHANSSON (1987) 0,10 0,11 ECK a DEERING (1992) 0,26 DEERING a kol. (1994) 0,05 0,06 BREUER a kol. (2003) 0,14 0,24 ROSSET a kol. (1997) 0,11 0,14 ROSSET a kol. (2001) 0,02 0,19 FRANTOVÁ (2007) 15

01.05. 11.05. 21.05. 31.05. 10.06. 20.06. 30.06. 10.07. 20.07. 30.07. 09.08. 19.08. 29.08. 08.09. 18.09. 28.09. 08.10. 18.10. Ø Li (MJ m -2 ) Hodnoty dlouhovlnného záření dopadajícího na daném stanovišti (tzv. zpětné záření atmosféry) bývá ovlivněno zejména obsahem vodní páry a různých příměsí (znečišťujících látek) v atmosféře a přítomností oblaků (TAJCHMAN 1972, DAVIES a IDSO 1979, KREČMER 1980). Hodnoty zpětného záření atmosféry jsou proto závislé na schopnosti atmosféry zachytit a pohltit záření. Denní sumy (Obr. 9A), stejně jako průměrné denní sumy (Obr. 9B) dlouhovlnného záření dopadajícího na sledované porosty (Li) byly velmi podobné a nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v těchto hodnotách. Celková suma dlouhovlnného záření dopadajícího za sledované období byla vyšší u lučního porostu pouze o 2 %. Tento rozdíl mohl být způsoben jednak nižším obsahem vodní páry stanoveným nad lučním porostem - průměrná relativní vlhkost vzduchu stanovená pro sledované období 01. 05. 18. 10. 2010 byla nad smrkovým porostem 87,1 ± 12,5 % a nad lučním porostem 85,7 ± 12,0 % (MARKOVÁ a kol., v tisku), jednak výskytem oblačnosti, která se mohla u studovaných porostů projevit odlišně vzhledem ke vzdálenosti porostů (Foto 1). 34 32 A 29,0 28,5 B 30 MJ m -2 den -1 28 26 28,0 27,5 24 22 27,0 20 26,5 Σ Li = 4770 MJ m -2 Σ Li = 4874 MJ m -2 LP Li SP Li 26,0 SP Li LP Li Obr. 9: Denní sumy (A), průměrné denní sumy a celkové sumy (B) dlouhovlnného záření (Li) dopadajícího na smrkový (SP) a luční (LP) porost ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 na EEP Bílý Kříž (I intervaly spolehlivosti, α = 0,05) Hodnoty dlouhovlnného záření vyzářeného rostlinným ekosystémem závisí zejména na povrchové teplotě rostlinných orgánů daného ekosystému (URBANČÍK 2010), která je 16

Ø Lr (MJ m -2 ) 01.05. 11.05. 21.05. 31.05. 10.06. 20.06. 30.06. 10.07. 20.07. 30.07. 09.08. 19.08. 29.08. 08.09. 18.09. 28.09. 08.10. 18.10. modifikována množstvím pohlceného krátkovlnného záření a vlastnostmi rostlinných orgánů (struktura, tloušťka, chemické složení, apod.). Denní sumy (Obr. 10A), stejně jako průměrné denní sumy (Obr. 10B) dlouhovlnného záření vyzářeného sledovanými porosty (Lr) byly odlišné a byly zjištěny statisticky významné rozdíly v těchto hodnotách. Celková suma dlouhovlnného záření vyzářeného lučním porostem za sledované období byla u lučního porostu vyšší o 3,8 %. Lze se domnívat, že tento rozdíl byl způsoben vyšší povrchovou teplotou rostlinných orgánů lučního porostu, která však nebyla měřena. -25 LP Lr SP Lr -29,5-30,0 SP Lr LP Lr B -27-30,5 MJ m -2 den -1-29 -31-33 -35-31,0-31,5-32,0-37 -39 A -32,5-33,0 Σ Lr = - 5270 MJ m -2 Σ Lr = - 5481 MJ m -2 Obr. 10: Denní sumy (A), průměrné denní sumy a celkové sumy (B) dlouhovlnného záření (Lr) vyzářeného smrkovým (SP) a lučním (LP) porostem ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 na EEP Bílý Kříž (I intervaly spolehlivosti, α = 0,05) Z výše uvedené analýzy podílu jednotlivých složek na celkové radiační bilanci studovaných rostlinných ekosystémů (smrkového a lučního) vyplývá, že nejvýznamnější složkou ovlivňující radiační bilanci porostu bylo množství krátkovlnného záření dopadajícího na porost. Množství krátkovlnného záření totiž významně modifikuje další složky radiační bilance zejména množství krátkovlnného záření odraženého porostem a množství dlouhovlnného záření vyzářeného porostem. Dalším významným faktorem ovlivňujícím radiační bilanci rostlinných ekosystémů byly vlastnosti rostlinných orgánů (barva, struktura, tloušťka, chemické složení, apod.). 17

Radiační bilance smrkového porostu s ohledem na jeho ontogenetický vývoj během vegetačního období U smrkového porostu byla celková radiační bilance analyzována i s ohledem na ontogenetický vývoj porostu (Tab. 4). U lučního porostu tato analýza nemohla být provedena, protože ve studovaném porostu nebyly podrobně sledovány ontogenetické fáze vývoje porostu. Tab. 4: Ontogenetický vývoj smrkového porostu ve vegetačním období roku 2010 1.období 2.období 3.období 4.období začátek růstové aktivity porostu - začátek růstu nových letorostů začátek růstu nových letorostů - konec růstu nových letorostů konec růstu nových letorostů - začátek ztráty letorostů začátek ztráty letorostů - konec růstové aktivity porostu Smrkový porost 29. 04. (bylo analyzováno od 01. 05.) 19. 05. 20. 05. 03. 07. 04. 07. 16. 09. 17. 09. 18. 10. Průměrné denní sumy radiační bilance smrkového porostu se lišily v jednotlivých fázích ontogenetického vývoje smrkového porostu (Obr. 11), přičemž byly mezi vybranými obdobími většinou zjištěny statisticky významné rozdíly. Stejně tak se lišily celkové sumy radiační bilance stanovené pro jednotlivá období ontogenetického vývoje. Z obrázku 12 je patrné, že nejvýznamnější složkou, která ovlivňovala radiační bilanci smrkového porostu v jednotlivých obdobích jeho ontogenetického vývoje bylo množství krátkovlnného záření dopadajícího na porost, které následně ovlivnilo i množství krátkovlnného záření odraženého porostem a množství dlouhovlnného záření vyzářeného porostem (viz výše). Radiační bilance smrkového porostu i její jednotlivé složky byly podobné ve 2. a 3. období ontogenetického vývoje porostu, tedy v období od začátku růstu nových letorostů až do období, kdy porost začal letorosty ztrácet (přirozené opadávání letorostů v důsledku jejich stáří). Mezi těmito dvěma obdobími ontogenetického vývoje porostu nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly. Statisticky významné rozdíly však byly většinou zjištěny v hodnotách radiační bilance a jejích jednotlivých složek na začátku (1. období) a na na konci (4. období) ontogenetického vývoje porostu ve srovnání s výše uvedenými obdobími 2. a 3. 18

Ø Si (MJ m -2 ) Ø Li (MJ m -2 ) Ø Rn (MJ m -2 ) 16 14 12 10 8 6 4 2 Σ Rn = 115 MJ m -2 Σ Rn = 573 MJ m -2 Σ Rn = 713 MJ m -2 Σ Rn = 147 MJ m -2 0 1.období 2.období 3.období 4.období Obr. 11: Průměrné denní sumy radiační bilance (ØRn) a celkové sumy radiační bilance (ΣRn) v jednotlivých obdobích ontogenetického vývoje smrkového porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 (I intervaly spolehlivosti, α = 0,05) 25,0 0,0 30,0-27,0 20,0-0,2-0,4 29,0 28,0-27,5-28,0-28,5 15,0 10,0-0,6-0,8-1,0 Ø Sr (MJ m -2) 27,0 26,0 25,0-29,0-29,5-30,0-30,5 Ø Lr (MJ m -2 ) 5,0-1,2-1,4 24,0 23,0-31,0-31,5-32,0 0,0 1.období 2.období 3.období 4.období -1,6 22,0 1.období 2.období 3.období 4.období -32,5 Si Sr Li Lr Obr. 12: Průměrné denní sumy jednotlivých složek radiační bilance v jednotlivých obdobích ontogenetického vývoje smrkového porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. -18. 10. 2010 (I intervaly spolehlivosti, α = 0,05) (Si krátkovlnné záření dopadající na porost, Sr krátkovlnné záření odražené porostem, Li dlouhovlnné záření dopadající na porost, Lr dlouhovlnné záření vyzářené porostem) Přestože byly zjištěny rozdíly v radiační bilanci smrkového porostu a jejích jednotlivých složkách během ontogenetického vývoje porostu, tak stupeň radiační výměny mezi studovaným porostem a přízemní vrstvou atmosféry vyjádřený podílem Rn/Si byl 19

Rn (MJ m -2 ) v obdobích 2. 4. podobný (2. období 0,70; 3. období 0,67; 4. období 0,67). Pouze v 1. období ontogenetického vývoje porostu byl podíl Rn/Si výrazně nižší (0,41). Tyto výsledky dokumentují, že radiační bilance smrkového porostu byla významně ovlivňována nejen množstvím krátkovlnného záření dopadajícího na porost, ale b yla významně ovlivňována také vlastnostmi rostlinných orgánů (barva, struktura, tloušťka, chemické složení, apod.), které se během ontogenetického vývoje mění. 25 20 15 1.období: y = 0,41x + 0,77; R² = 0,81 2.období: y = 0,70x + 0,72; R² = 0,96 3.období: y = 0,67x + 1,29; R² = 0,97 4.období: y = 0,67x + 0,55; R² = 0,97 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Si (MJ m -2 ) Obr. 13: Závislost radiační bilance (Rn) na množství dopadajícího krátkovlnného záření (Si) v jednotlivých obdobích ontogenetického vývoje smrkového porostu na EEP Bílý Kříž ve sledovaném období 01. 05. 18. 10. 2010 20

6. ZÁVĚR Radiační vlastnosti povrchu rostlinných ekosystémů patří mezi nejdůležitější charakteristiky, které je nutné brát v úvahu při studiu růstu a vývoje ekosystémů. Stupeň radiační výměny mezi rostlinnými ekosystémy a jejich okolím (přízemní vrstvou atmosféry) charakterizuje radiační bilance. Radiační bilance vyjadřuje celkové množství energie, které má daný rostlinný ekosystém k dispozici, a je definována jako algebraický součet toků krátkovlnného a dlouhovlnného záření. Obsahem předložené bakalářské práce je analýza radiační bilance dvou odlišných rostlinných ekosystémů (smrkového a lučního porostu) rostoucích ve stejných přirozených podmínkách. Kromě analýzy celkové radiační bilance vybraných ekosystémů byla provedena také analýza jednotlivých složek radiační bilance (krátkovlnné a dlouhovlnné záření dopadající na ekosystémy, krátkovlnné záření odražené ekosystémy a dlouhovlnné záření vyzářené ekosystémy). Bakalářská práce byla zpracována z dat naměřených ve smrkovém a lučním porostu na ekologickém experimentálním pracovišti Bílý Kříž (Moravskoslezské Beskydy) ve vegetačním období (01. 05. 18. 10.) roku 2010. Sezónní příkon slunečního záření a průměrná sezónní teplota vzduchu (květen - říjen) odpovídaly v roce 2010 dlouhodobému průměru stanovenému pro studovanou lokalitu, průměrný sezónní úhrn srážek (květen - říjen) byl v roce 2010 ve srovnání s dlouhodobým průměrem nadprůměrný. Během sledovaného období (01. 05. 18. 10., tj. období růstové aktivity studovaného smrkového porostu) byla celková suma radiační bilance smrkového porostu vyšší než radiační bilance lučního porostu (o 22 %) a byly zjištěny statisticky významné rozdíly v průměrné denní sumě radiační bilance smrkového a lučního porostu. Byla potvrzena lineární závislost mezi množstvím krátkovlnného záření dopadajícího na porost (Si) a radiační bilancí (Rn) u obou studovaných porostů. Podíl Rn/Si vypočítaný pro celé sledované období roku 2010 byl u smrkového porostu 0,68 a u lučního porostu 0,53. 21

Průměrné denní sumy krátkovlnného i dlouhovlnného záření dopadajícího na studované porosty byly během sledovaného období téměř totožné. Nepatrné rozdíly v těchto hodnotách byly způsobeny výskytem oblačnosti, která se mohla u studovaných porostů projevit odlišně vzhledem ke vzdálenosti porostů. Celková suma krátkovlnného záření odraženého lučním porostem byla za sledované období vyšší než u smrkového porostu (o 59 %) a byly zjištěny statisticky významné rozdíly v průměrné denní sumě odraženého krátkovlnného záření. Celková suma dlouhovlnného záření vyzářeného lučním porostem byla za sledované období vyšší než u smrkového porostu (o 3,8 %) a byly zjištěny statisticky významné rozdíly v průměrné denní sumě vyzářeného dlouhovlnného záření. Z výše uvedeného vyplývá, že nejvýznamnější složkou, která ovlivňovala radiační bilanci studovaných porostů bylo množství krátkovlnného záření dopadajícího na porosty. Množství krátkovlnného záření totiž významně modifikuje další složky radiační bilance zejména množství krátkovlnného záření odraženého porostem a množství dlouhovlnného záření vyzářeného porostem. Dalším významným faktorem ovlivňujícím radiační bilanci rostlinných ekosystémů byly vlastnosti rostlinných orgánů (barva, struktura, tloušťka, chemické složení, apod.), což bylo potvrzeno podrobnější analýzou radiační bilance studovaného smrkového porostu s ohledem na jeho ontogenetický vývoj. 22

7. SUMMARY Radiation properties of the surface of plant ecosystems are among the most important characteristics that must be taken into account when studying the growth and development of ecosystems. The degree of radiation exchange between plant ecosystems and their surroundings (the boundary layer of the atmosphere) characterizes the net radiation. Net radiation reflects the total amount of energy that is available for a plant ecosystem and is defined as the algebraic sum of flows of short-wave and longwave radiation. The aim of the bachelor thesis is to analyze the net radiation of two different plant ecosystems (spruce stand and grassland) growing in the same natural conditions. A part of the analysis of the total net radiation of studied ecosystems was also analysis of individual components of net radiation (short-wave and long-wave radiation incident on the ecosystems, short-wave radiation reflected by the ecosystems and long-wave radiation emitted by the ecosystems). Bachelor thesis was prepared from data measured in the spruce stand and grassland at the ecological experimental site of Bílý Kříž (the Moravian-Silesian Beskids Mts., the Czech Republic) during the growing season (01.05. 18.10.) in the 2010. Seasonal input of solar radiation and seasonal average air temperature (May-October) in the 2010 corresponded to long-term average determined for the studied site, the average seasonal sum of precipitation (May-October) in the 2010 was above-average compared with long-term average. During the studied period (01. 05. 18. 10., i.e. the growth activity of the studied spruce stand) net radiation of the spruce stand was higher than net radiation of the grassland (about 22%) and there were found statistically significant differences in average daily sums of the net radiation of the spruce stand and grassland. Linear relationship between the amount of short-wave radiation incident on the studied stands (Si) and net radiation of the stands (Rn) was confirmed. Ratio of Rn/Si calculated 23

for the whole studied period of the 2010 was 0.68 for spruce stand and 0.53 for grassland. Average daily sum of short-wave and long-wave radiation incident on the studied stands were almost identical during the studied period. Negligible differences in these values were caused by the occurrence of cloud, which could occur in the studied stands differently according to the shooting stands. The total amount of the short-wave radiation reflected by the grassland was higher compared with the spruce stand (about 59 %) during the studied period and there were found statistically significant differences in the average daily sums of the reflected short-wave radiation. The total amount of the long-wave radiation emitted by the grassland was higher compared with the spruce stand (3.8 %) during the studied period and there were found statistically significant differences in the average daily sum of the emitted long-wave radiation. It follows that the most important component to affect the net radiation of the studied stands was the amount of short-wave radiation incident on the stands. The amount of short-wave radiation significantly modifies other components of the net radiation - especially the amount of short-wave radiation reflected by the stands and the amount of long-wave radiation emitted by the stands. Another important factor influencing the net radiation of plant ecosystems properties of the plant organs had been (color, texture, thickness, chemical composition, etc.), which was confirmed by detailed analysis of the net radiation of the studied spruce stand in relation to its ontogenetic development. 24

8. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ALADOS, I., FOYO-MORENO, I., OLMO, F.J., ALADOS-ARBOLEDAS, L., 2003: Relationship between net radiation and solar radiation for semi-arid shrub-land. Agr. For. Meteorol., vol. 116, no. 3-4, s. 221-227. AL-AWADHI, S.A., 2005: Change in regime and transfer function models of global solar radiation in Kuwait. Environmental Modelling & Software, vol. 20, no. 9, s. 1167-1174. AL-LAWATI, A., DORVIO, A.S.S., JERVASE, J.A., 2003: Monthly average daily solar radiation and clearness index contour maps over Oman. Energy Conversion and Management, vol. 44, no. 5, s. 693-707. ANTHONI, P.M., LAW, B.E., UNSWORTH, M.H., VONG, R.J., 2000: Variation of net radiation over heterogeneous surfaces: measurements and simulation in a junipersagebrush ecosystem. Agric. For. Meteorol., vol. 102, s. 275-286. BALDOCCHI, D.D., KELLIER, F.M., BLACK, T.A., JARVIS, P., 2000: Climate and vegetation controls on boreal zone energy exchange. Global Change Biology, vol. 6, no. S1, s. 69-83. BETTS, A.K., DESJARDINS, R.L., WORTH, D., 2007: Impact of agriculture, forest and cloud feedback on the surface energy budget in BOREAS. Agric. For. Meteorol., vol. 142, no. 2-4, s. 156-169. BREUER, L., ECKHARDT, K., FREDE, H.-G., 2003: Plant parameter values for models in temperate climates. Ecol. Modelling, vol. 169, no. 2-3, s. 237-293. DAVIES, J.A., IDSO, S.B., 1979: Estimating the surface radiation balance and its components. In: BARFIELD, B.J., GERBER, J.F. (eds.): Modification of the Aerial Environment of Plants. Michigan: Am. Soc. Agr. Engineers, s. 183-210. DEERING, D.W., MIDDLETON, E.M., ECK, T.F., 1994: Reflectance anisotropy for a spruce-hemlock forest canopy. Remote Sensing of Environment, vol. 47, no. 2, s. 242-260. DONATELLI, M., CARLINI, L., BELOCCHI, G., 2006: A software component for estimating solar radiation. Environ. Modelling & Software, vol. 21, no. 3, s. 411-416. ECK, T.F., DEERING, D.W., 1992: Canopy albedo and transmittance in a sprucehemlock forest in mid-september. Agric. For. Meteorol.,vol. 59, no. 3-4, s. 237-248. 25

FRANTOVÁ, Š., 2007: Celková radiační bilance dvou horských ekosystémů lesního a lučního. Diplomová práce. Brno: MZLU v Brně, 22 s. GHOLZ, H.L., CLARK, K.L., 2002: Energy exchange across a chronosequence of slash pine forests in Florida. Agric. For. Meteorol., vol. 112, no. 2, s. 87-102. CHAMBERS, S.D., BERINGER, J., RANDERSON, J.T., CHAPIN III, F.S., 2005: Fire effects on net radiation and energy partitioning: Contrasting responses of tundra and boreal forest ecosystems. J. Geophys. Res., vol. 110, no. D09106. IRMAK, S., IRMAK, A., JONES, J.W., HOWEL, T.A., JACOBS, J.M., ALLEN, R.G., HOOGENBOOM, G., 2003: Predicting daily net radiation using minimum climatological data. J. Irrigation and Drainage Engin.-ASCE, vol. 129, no. 4, s. 256-269. IZIOMON, M.G., MAYER, H., 2002: On the variability and modelling of surface albedo and long-wave radiation components. Agric. For. Meteorol., vol. 111, no. 2, s. 141-152. JANOUŠ, D., 2004: Záchyt uhlíku porostem smrku ztepilého (Picea abies (L.) Karst.). Habilitační práce. Brno: MZLU v Brně, 103 s. JARVIS, P.G., JAMES, G.B., LANDSBERG, J.J., 1975: Coniferous forest. In Monteith, J.L. (ed): Vegetation and the Atmosphere, Vol. 2. London-New York-San Francisco: Academic Press, s. 171-240. JOHANSSON, T., 1987: Irradiance in thinned Norway spruce (Picea abies) stands and the possibilities to prevent suckers of broadleaved trees. For. Ecol. Manag., vol. 20, no. 3-4, s. 307-319. KANEMASU, E.T., ARKIN, G.F., 1974: Radiant energy and light environment of crops. Agr. Meteorol., vol. 14, s. 211-225. KOTANI, A., SUGITA, M., 2005: Seasonal variation of surface fluxes and scalar roughness of suburban land covers. Agric. For. Meteorol., vol. 135, no. 1-4, s. 1-21. KREČMER, V. (ed.), 1980: Bioklimatologický slovník terminologický a explikativní. Praha: Academia, 244 s. LLASAT, M.C., SNYDER, R.L., 1998: Data error effects on net radiation and evapotraspiration estimation. Agr. For. Meteorol., vol. 91, s. 209-221. LIU, H., RANDERSON, J.T., 2008: Interannual variability of surface energy exchange depends on stand age in a boreal forest fire chronosequence. J. Geophys. Res., vol. 113, no. G01006 26

MARKOVÁ, I, 1992: Radiační režim v korunové vrstvě smrkové monokultury. Kandidátská disertační práce. Ústav systematické a ekologické biologie ČSAV: Brno. MARKOVÁ, I., 2010: Radiační režim v lesních porostech. Habilitační práce. Brno: Mendelova universita v Brně, 75 s. MARKOVÁ, I., JANOUŠ, D., 2003: Radiation condition at Bílý Kříž (the Czech Republic) in 2000 and 2001. Ekológia (Bratislava), vol. 22, no. 4, s. 381-393. MARKOVÁ, I., JANOUŠ, D., MAREK, M.V., 2006: Total net radiation of the mountain Norway spruce stand at Bílý Kříž (the Czech Republic). Ekológia (Bratislava), vol. 25, no. 4, s. 352-365. MARKOVÁ, I., PAVELKA, M., TOMÁŠKOVÁ, I., JANOUŠ, D., 2011: Ročenka meteorologických měření 2009. Experimentální ekologické pracoviště Bílý Kříž (Moravskoslezské Beskydy). Brno: Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i., 2011. 93 s. ISBN 978-80-904351-3-1. MARKOVÁ, I., PAVELKA, M., TOMÁŠKOVÁ, I., JANOUŠ, D., v tisku: Ročenka meteorologických měření 2010. Experimentální ekologické pracoviště Bílý Kříž (Moravskoslezské Beskydy). McCAUGHEY, J.H., 1978: Estimation of net radiation for a coniferous forest, and the effects of logging on net radiation and the reflection coefficient. Can. J. For. Res., vol. 8, no. 4, s. 450-455. RIPLEY, E.A., REDMANN, R.E., 1976: Grassland. In MONTEITH, J.L. (ed): Vegetation and the Atmosphere. Vol. 2. London-New York-San Francisco: Academic Press, s. 351-398. ROSSET, M., MONTANI, M., TANNER, M., FUHRER, J., 2001: Effects of abandonment on the energy balance and evapotraspiration of wet subalp ine grassland. Agrriculture, Ecosystems & Environment, vo. 86, no. 3, s. 277-286. ROSSET, M., RIEDO, M., GRUB, A., GEISSMANN, M., FUHRER, J., 1997: Seasonal variation in radiation and energy balances of permanent pastures at different altitudes. Agr. For. Meteorol., vol. 86, no. 3-4, s. 245-258. SHARRATT, B.S., 1998: Radiative exchange, near-surface temperature and soil water of forest and cropland in interior Alaska. Agric. For. Meteorol., vol. 89, no. 3-4, s. 269-280. 27