Národné lesnícke centrum Lesnícky výskumný ústav Zvolen T O M Á Š B U C H A a k o l. / L E S Y S R, š. p. Vyhodnotenie zdravotného stavu lesných porastov z družicových a leteckých snímok v oblasti prírodnej rezervácie Fabova hoľa, národnej prírodnej rezervácie Jánošíkova kolkáreň a A zóny chránenej krajinnej oblasti Horná Orava od roku 2004 Výskum efektívneho využívania environmentálneho, ekonomického a sociálneho potenciálu lesov na Slovensku 2 0 1 5
Národné lesnícke centrum Lesnícky výskumný ústav Zvolen D r. Ing. To m áš Bucha Ing. Jozef V l adovič, P hd. Ing. Maroš Sedliak, P hd. Vyhodnotenie zdravotného stavu lesných porastov z družicových a leteckých snímok v oblasti prírodnej rezervácie Fabova hoľa, národnej prírodnej rezervácie Jánošíkova kolkáreň a A zóny chránenej krajinnej oblasti Horná Orava od roku 2004 2 0 1 5
Národné lesnícke centrum Lesnícky výskumný ústav Zvolen Technická správa k hodnoteniu zdravotného stavu lesných porastov v oblasti A zóny CHKO Horná Orava z leteckých a satelitných snímok Landsat Vypracoval: Dr. Ing. Tomáš Bucha Ing. Jozef Vladovič, PhD. Ing. Maroš Sedliak, PhD. Zvolen, november 2015
Fotografia na obálke: CHKO Horná Orava Babia hora. Celkový pohľad na porasty z juhu september 2015 Autor fotografie: Tomáš Bucha
1. Úvod Úloha výskumu a vývoja MPRV SR s názvom Výskum efektívneho využívania environmentálneho, ekonomického a sociálneho potenciálu lesov na Slovensku II (EPOL II) je financovaná na základe rozhodnutia vedenia MPRV SR z r. 2012. Cieľom výskumu je odhaliť rezervy v lesníctve, hľadať a navrhovať riešenia v celom spektre lesníckych problematík a tak napomôcť k efektívnejšiemu využívaniu environmentálneho, ekonomického a sociálneho potenciálu lesov na Slovensku. Riešenie projektu je spolufinancované podnikom Lesy SR š.p. Banská Bystrica na základe zmluvy o dielo: 155/NLC/2012. Predmetom tejto zmluvy v bode 2.1.3 je Vyhodnotenie družicových a leteckých snímok z pohľadu zdravotného stavu lesných porastov v oblasti prírodnej rezervácie Fabova hoľa, národnej prírodnej rezervácie Jánošíkova kolkáreň a A zóny chránenej krajinnej oblasti Horná Orava od roku 2004. Táto úloha sa realizuje v rámci riešenia čiastkovej úlohy projektu EPOL Využitie nástrojov diaľkového prieskumu Zeme na získavanie a sprístupňovanie aktuálnych informácií o stave lesov. 2. Problematika a ciele práce Dlhodobo vysoký objem náhodných ťažieb spolu s pretrvávajúcim zhoršeným stavom smrekových porastov sa stali hlavným lesníckym problémom v posledných rokoch. Situácia sa zdramatizovala najmä po vetrovej kalamite z novembra 2004, keď sa vytvorili vhodné podmienky pre gradáciu podkôrneho hmyzu, a boli nastolené viaceré otázky ohľadne pokalamitného manažmentu lesa. Slovenská odborná lesnícka verejnosť sa zhodla aj na tom, že ďalšou príčinou mimoriadne zlého zdravotného stavu lesov na Slovensku je obmedzovanie a bránenie lesníkom realizovať obranné opatrenia v lesoch, ktoré nastalo po roku 2002 - po prijatí zákona č. 543/2002 Z. z. o ochrane prírody a krajiny. Lesníkom nebolo umožnené, aby profesionálne reagovali na situáciu a redukovali lykožrúta na miestach, kde to bolo potrebné. V súčasnosti dochádza vo viacerých regiónoch Slovenska k postupnému plošnému rozpadu smrekových porastov s negatívnym dopadom na ekologickú stabilitu krajiny a vážnymi sociálnoekonomickými dôsledkami. S prebiehajúcou zmenou klímy súvisí nárast intenzity pôsobenia takmer všetkých škodlivých činiteľov, reakciou na čo musí byť zdokonalenie metód plošného monitoringu stavu lesa, a poskytovanie operatívnych informácií o dynamike lesa. Osvedčeným nástrojmi pre zabezpečovanie týchto informácií sú záznamy diaľkového prieskumu Zeme, ktoré v kombinácii s inými údajmi z lesníckych a ďalších databáz predstavujú významný podklad pre podporu rozhodovania v lesnom hospodárstve ako aj pre výskum procesov v lese a krajine. Cieľom riešenia v roku 2015 bolo vyhodnotiť vývoj zdravotného stavu lesných porastov v ochrannom pásme A zóny CHKO Horná Orava z družicových a leteckých snímok v období 2003 2015. Ide o územie bývalých národných prírodných rezervácií Babia hora a Pilsko 1
3. Materiál a metodika 3.1 Záujmové územie CHKO Horná Orava bola zriadená Vyhláškou MK SSR č. 110/1979 Zb. zo dňa 24. septembra 1979 a Novelizovaná Vyhláškou MzP č. 420/2003 Z. z. zo dňa 29.9.2003. CHKO Horná Orava sa nachádza v orografickom celku Oravské Beskydy. Výmera CHKO je 58 738 ha. V A zóne, ktorá je predmetom hodnotenia sa nachádza 1263 ha, z toho 504 ha v časti Babia hora, 707 ha v časti Pilsko a 52 ha v časti Spálený grúnik. V rámci NATURA 2000 patrí územie do SKUEV0188 Pilsko a SKUEV0189 Babia hora. Základné údaje o CHKO Horná Orava sú uvedené na web stránke Štátnej ochrany prírody SR http://www.sopsr.sk/web/?cl=11220. Lesy pokrývajú takmer polovicu územia CHKO. Značnú časť pokrývajú najmä lesy bukovo-jedľového vegetačného stupňa so silne zastúpenými smrekovými monokultúrami. Výnimku tvoria lesné komplexy Babej hory, Pilska a Paráča s pralesovými porastami smreka s prímesou jarabiny. Stupeň kosodreviny je vyvinutý na Babej hore a Pilsku. Vo vrcholových častiach Babej hory je zreteľne vyvinutý aj alpínsky stupeň reprezentovaný alpínskymi lúkami. V rámci lesníckeho organizačného členenia sa nachádza v lesnej oblasti 33 Stredné Beskydy. Organizačne patrí územie do LHC Zubrohlava, LHC Oravská Polhora, LHC Lokca, LHC Námestovo. Zóna A - Babia hora. Predmetom analýz sú lesné porasty patriace do LHC Zubrohlava číslo 1241, 1242a, 1242b, 1243, 1244, 1245, 1246, 1247a, 1247b, 248, 249, 250, 251, 1252, 253, 254, 1255, 1256, 1257, 258, 1259, 1260, 1261a, 1261b, 1262a, 1262b, 1262c a ostatné lesné plochy číslo 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75 a 76. Zóna A Pilsko. Predmetom analýz sú porasty patriace do lesných hospodárskych celkov: a) Lokca lesné porasty číslo 252, 253a, 253b, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261, 262a, 266b, 267b, 268b, 272, 273a, 273b, 273c, 273d a ostatné lesné plochy číslo 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, b) Námestovo - lesné porasty číslo 329, 363, 364, 365, 366, 367, 368, 369a, 369b, 369c, 370, 371a, 371b a ostatnú lesnú plochu číslo 114, c) Oravská Polhora - lesné porasty číslo 318, 319, 320, 321, 322, 323, 324a, 324b, 325a. Zóna A Spálený grúnik. Zaberá lesný porast číslo 370a a časti lesných porastov číslo 369 a 372a Lesného hospodárskeho celku Lokca. Podrobný lesnícky opis porastov nachádzajúcich sa A zóne CHKO je možné získať na stránke Národné lesníckeho centra - Lesnícky GIS: http://gis.nlcsk.org/lgis/. 2
3.2 Materiál a metodika jeho spracovania Satelitné snímky sme využili pri klasifikácii poškodenia lesných porastov a pri príprave grafickej dokumentácie o stave lesných porastov, lokalizácii kalamitných situácií a pre podchytenie dynamiky vývoja porastov. Pre tieto účely sa zvolili satelitné záznamy zo spektrorádiometrov Landsat. Prehľad použitých snímok uvádzame v tabuľke 1. Tab. 1: Prehľad použitých satelitných a leteckých snímok a ich opis Senzor Dátum Rozlíšenie Klasifikácia Letecká RGB- 2004 (Pilsko), Vizuálna interpretácia výskytu 1 x 1 m ortofotosnímka 2006 (Babia Hora) suchárov Letecká RGB Vizuálna interpretácia výskytu 2013 0,5 x 0,5 m ortofotosnímka suchárov Landsat ETM 21. september 2003 30 x 30 m Klasifikácia poškodenia lesov Landsat TM 19. júl 2006 30 x 30 m Klasifikácia poškodenia lesov Landsat TM 23. august 2007 30 x 30 m Klasifikácia poškodenia lesov Landsat ETM 20. august 2009 30 x 30 m Klasifikácia poškodenia lesov Landsat TM 12. jún 2010 30 x 30 m Klasifikácia poškodenia lesov Landsat ETM 26. august 2011 30 x 30 m Klasifikácia poškodenia lesov Landsat ETM 28. august 2012 30 x 30 m Klasifikácia poškodenia lesov Landsat LC8 8. september 2013 30 x 30 m Klasifikácia poškodenia lesov Landsat LC8 12. júl a 13. august 2015 30 x 30 m Klasifikácia poškodenia lesov Program Earth Observing System (EOS) Americkej vesmírnej agentúry NASA (http://eospso.gsfc.nasa.gov/) umožňuje získať satelitné snímky Landsat bezplatne. Letecké snímky boli získané v rámci leteckého snímkovania, ktoré realizovalo Národné lesnícke centrum pre potreby obnov Programov starostlivosti o lesy. 3.3 Vizuálna interpretácia stavu lesných porastov Pre posúdenie stavu lesných porastov a pri lokalizácii kalamitných situácií sme použili jednoduché metódy vedeckého poznávania, a to pozorovanie, opis a porovnávanie prostredníctvom vizuálnej interpretácie satelitných snímok. Referenčný stav vzťahujeme k roku 2003. K nemu porovnávame situáciu z rokov 2006, 2007, 2008, 2009, 2011, 2012, 2013 a 2015. Na základe porovnania snímok usudzujeme na dynamiku vývoja poškodenia porastov. Pre uvedenú vizuálnu interpretáciu sme vytvorili a využili kompozíciu kanálov satelitných snímok pozostávajúcu z blízkeho infračerveného stredného infračerveného červeného kanála. Túto kompozíciu sme vizualizovali v RGB zobrazení. V uvedenej kombinácii kanálov sa v odtieňoch zelenej až tyrkysovej farby zobrazujú plochy lesa, v ktorých došlo k veľmi silnému poškodeniu až odumretiu stromov resp. k ťažbe porastov. V tabuľke 2 uvádzame interpretačný kľúč k uvedenej kompozícii kanálov. 3
Tab. 2: Kľúč pre vizuálnu interpretáciu satelitných snímok Landsat v kompozícii kanálov 4/5/3: blízky infračervený (NIR) - stredný infračervený (SWIR) červený (R). Typ krajinnej pokrývky Opis Zdravý ihličnatý les: zobrazenie v odtieňoch hnedej farby. Prímes listnatých drevín sa zobrazuje v odtieňoch oranžovej farby Vľavo: vekovo mladší smrekový porast s prímesou listnatých drevín Vpravo: vekovo starší smrekový porast Poškodený les: sucháre a silne poškodené stromy sa zobrazujú v odtieňoch zeleno-tyrkysovej farby Vľavo: skupiny stojacich suchárov Vpravo: plošné poškodenie stojace sucháre Ťažba lesa: zobrazenie v odtieňoch od svetlo-zelenej po tyrkysovú farby Vľavo: plánovaná-úmyselná ťažba - pravidelný tvar obnovovanej plochy. Vpravo: čerstvo spracovaná kalamita svetlotyrkysová farba Listnatý les: zobrazenie v odtieňoch oranžovej až okrovej farby Vľavo: vekovo mladší porast Vpravo: vekovo starší porast Letecké snímky z rokov 2004, 2006 a 2013 sme využili pre identifikáciu výskytu suchárov, a to metódou vizuálnej interpretácie. Na základe výskytu suchárov sme porasty zaradili do 6 kategórií, a to porasty s jednotlivým, hlúčkovitým, skupinkovitým, skupinovitým, ostrovčekovitým až plošným výskytom suchárov (tab. 3). Tab. 3: Kritériá pre zaradenie porastov s výskytom poškodených stromov a suchárov do kategórií Forma výskytu suchárov označenie Výmera (ha) Jednotlivá J do 0,01 Hlúčkovitá Hl 0,01 do 0,03 Skupinkovitá Sk 0,03 do 0,1 Skupinovitá S 0,1 do 0,2 Ostrovčekovitá Os 0,2 do 0,5 Plošná P 0,5 a viac 4
3.4 Digitálna klasifikácia poškodenia lesných porastov Defoliácia (strata asimilačných orgánov) sa považuje za hlavný indikátor a základný vizuálny symptóm zdravotného stavu drevín. Defoliácia je nešpecifickým, avšak jednoznačným prejavom poškodenia stromov. Vyjadruje percentuálny pomer chýbajúcich častí asimilačných orgánov k ideálnemu stavu asimilačného aparátu, alebo k vzorovému, plne olistenému stromu. Strata asimilačných orgánov (SAO) sa hodnotí okulárnym odhadom v percentách so zaokrúhlením na 5 %, v zmysle metodiky medzinárodného programu UN-ECE ICP Forests. Spektrálne charakteristiky vegetácie zaznamenané satelitnými senzormi sú výsledkom interakcie žiarenia s bunkovými štruktúrami, chlorofylom a ďalšími pigmentmi. Zdravá vegetácia odráža viditeľnú časť spektra iba slabo, okrem zelenej časti v okolí vlnovej dĺžky 550 nm. Chronické poškodenie alebo dlhodobá záťaž spôsobujú deteriorizáciu chloroplastov, táto zmena vo fyziológii sa prejavuje žltnutím listov, preto vo viditeľnej časti spektra sa maximálna odrazivosť presúva zo zeleného pásma do červeného. V pásme blízkeho infračerveného žiarenia listový materiál absorbuje iba malý podiel žiarenia, väčšinu žiarenia odrazí. Táto časť spektra je ovplyvňovaná hrubou štruktúrou špongiovitého mezofylu vo vnútri listov. Silná absorbcia listami v infračervenom žiarení nad 1300 nm je v dôsledku obsahu vody v pletivách. Na základe stavu pletív a obsahu vody v nich je taktiež možné usudzovať na úroveň poškodenia a momentálnu vitalitu porastov. Aj keď indikátor poškodenia stromov zisťovaný v teréne (defoliácia) a hodnota spektrálnej odrazivosti zaznamenaná senzormi nemajú identickú javovú podstatu, viaceré práce potvrdili medzi nimi úzky vzťah (JORIA & AHEARN, 1997; SCHEER, 1997; KENNEWEG, 1997; COPPIN, 2001, BUCHA et al. 2014). Túto súvislosť sme využili pri klasifikácii zdravotného stavu lesných porastov. Tab. 4: Kritériá zaradenia porastov do kategórií na základe defoliácie Defoliácia 0-10 % 11-20 % 21-30 % 31-40 % 41-50 % 51-60 % 61-70 % 71-80 % 5 Opis poškodenia porastov Porasty zdravé a porasty s prvými príznakmi poškodenia Porasty slabo poškodené Porasty stredne silno poškodené Porasty silne až veľmi silne poškodené 81-90 % 91-100 % Porasty odumierajúce a odumreté 100 % a viac Kalamity, holiny Vyhodnotenie zdravotného stavu lesov v jednotlivých rokoch sme vykonali metódou dvojfázového regresného výberu. V prvej fáze sme defoliáciu odhadli zo satelitných snímok. Druhú fázu predstavovali presnejšie údaje o defoliácii z trvalých monitorovacích plôch systému ČMS Lesy
(BUCHA et al. 2014). Defoliáciu sme podľa regresného modelu vypočítali pre každý obrazový prvok (pixel) satelitnej snímky, ktorý bol klasifikovaný ako les. Výsledné hodnoty sme podľa veľkosti defoliácie zaradili do 11 defoliačných tried. Rozpätie defoliácie a opis poškodenia porastov je uvedený v tabuľke 4. Stredné chyby regresných priamok pri odvodení defoliácie zo satelitných snímok sa pohybujú v rozpätí od 8 do 15 %. Príklad interpretácie 15 % strednej chyby regresnej priamky: ak je odhadnutá defoliácia napr. 20 % tak sa v skutočnosti môže pohybovať v rozpätí od 5 do 35 % pri 68 % spoľahlivosti. 4. Výsledky 4.1 Vizuálna interpretácia stavu lesných porastov z leteckých snímok Porovnanie výskytu suchárov medzi rokmi 2006 a 2013 v lokalite Babia Hora a 2004 a 2013 v lokalite Pilsko uvádzame v tabuľke 5a resp. 5b. Porovnanie vychádza z vizuálnej interpretácie výskytu suchárov na leteckých snímkach. Graficky je výskyt suchárov možné interpretovať na obrázkoch v prílohe 1 a 2. Vo farebných kompozíciách sa odumreté stromy javia sivou farbou. Tab. 5 a: Výskyt suchárov v lokalite Babia Hora (LHC Zubrohlava, rok začiatku plánu 2005) Porast Forma výskytu suchárov 2006 2013 Zakmenenie (snímka 2013) / Intenzita zmeny zakmenenia oproti roku 2006 (odhad) Vek (podľa PSL) 1241 J Hl 0,45 / pokles 200 / 40 1242 a Sk J P Os 0,30 / veľmi silný pokles 200 / 35 1242 b J Hl Sk J 0,50 0,55 / pokles 90 1243 Sk J P Os 0,30 0,25 / silný pokles 165 1244 J P Os 0,30 / silný pokles 165 / 50 1245 J P S 0,30 / veľmi silný pokles 155 / 45 1246 J Sk P, holina 0,20 0,25 / veľmi silný pokles 165 / 45 / 15 1247 a J S P Os 0,30 0,35 / silný pokles 165 / 45 1247 b J Sk 0,65 / mierny pokles Z, J okraj porastu 45 1252 J J Sk bez zmeny / mierny pokles v J 1/3 165 1255 J J (Sk) 0,50 / bez zmeny - mierne zhoršenie stavu 200 1256 J J S 0,50 0,45 / pokles, mierne zhoršenie stavu 200 1257 J Sk J Sk Hl 0,55 0,50 / pokles 200 1262 a Sk J, hol. S P, holiny + 0,40 / silný pokles 200 1262 b J J 0,60 / bez zmeny 45 1262 c J J 0,65 bez zmeny / mierne zhoršenie stavu 75 1261 a J Hl Sk J S Os 0,50 0,45 / silné zhoršenie 195 1261 b J J 0,70 bez zmeny / mierne zhoršenie stavu 45 1259 J Hl Sk S 0,45 0,50 / pokles silné zhoršenie stavu 200 1260 Hl J S Sk P 0,45 0,40 / veľmi silný pokles 165 248 J Sk Hl J 0,45 / pokles silné zhoršenie stavu 165 Poznámka: JPRL 249, 250, 251, 253, 254, 258 neboli hodnotené z dôvodu ide o porasty kosodreviny 6
Tab. 5 b: Výskyt suchárov v lokalite Pilsko (LHC Lokca, rok začiatku plánu 2012; LHC Oravská Polhora, 2005; LHC Námestovo, 2005 Porast Forma výskytu suchárov 2004 2013 Zakmenenie (snímka 2013) / Intenzita zmeny zakmenenia oproti roku 2004 (odhad) Vek (podľa PSL) 252 J Hl P S Sk 0,40 / veľmi silný pokles 200 253 a J Hl J 0,10 / pokles; 2. etáž nehodnotená 210 / 65 253 b J Hl Sk S 0,45 0,40 / pokles silné zhoršenie stavu 200 255 J Hl S Os Hl 0,40 / veľmi silný pokles 210 256 J Hl P Os Sk 0,40 0,35 / veľmi silný pokles 210 257 J Hl S Os Hl 0,35 / silný veľmi silný pokles 210 260 J Hl Sk S Hl 0,50 / pokles silný pokles 210 261 J Hl Os Sk Hl 0,50 / silný pokles 195 262 J Hl Sk Hl J 0,40 / silný pokles 195 266 J Sk Hl J 0,65 0,60 / pokles silné zhoršenie stavu 170 272 J J Hl 273 J J Hl 0,20 / mierne zhoršenie SM v 1. etáži; dvojetáž s prevahou BK v 2. etáži 0,35 / mierne zhoršenie SM v 1. etáži; dvojetáž s prevahou BK v 2. etáži 160 / 40 165 / 60 572 J J 0,60 / bez zmeny mierne zhoršenie stavu 160 577 J Hl J Sk 0,60 0,55 / pokles 195 318 J Sk Hl J 0,55 0,50 / pokles 165 319 J Sk Hl J 0,55 / silný pokles 165 324 a J Hl S Os Sk 0,50 0,45 / veľmi silný pokles 175 324 b J Sk Hl J 0,50 0,45 / silný pokles 175 325 a J Sk S J 0,55 / pokles silný pokles / zhoršenie stavu 175 1329 J, + hol. P holina Os 0,25 0,30 / veľmi silný pokles 175 363 J, + hol. P holina Os 0,25 0,30 / veľmi silný pokles 185 364 J P Os S 0,45 0,40 / veľmi silný pokles 185 365 J Sk Hl J 0,55 / pokles 185 369 a J Os P 0,45 / veľmi silný pokles 205 369 b J J 0,65 / bez zmeny / mierne zhoršenie stavu 45 369 c J Os P 0,40 / veľmi silný pokles 205 370 J Os P S 0,40 0,45 / veľmi silný pokles 185 / 15 371 a J Hl Sk J 0,50 / mierne zhoršenie stavu / pokles 185 371 b J J 0,70 / bez zmeny 55 Poznámka: JPRL 254, 258, 259, 320, 321, 322, 323, 366, 367, 368, 576 neboli hodnotené ide o porasty s dominantným zastúpením kosodreviny Babia hora: Na základe vizuálneho porovnania výskytu suchárov v porastoch z leteckých snímok medzi rokmi 2013 a 2006 (Tab. 5a) možno konštatovať, že v časti A zóny v porastoch v lokalite Babia Hora prevažujú porasty so silným až veľmi silným poklesom zakmenenia vo viditeľných horných porastových vrstvách (1. etáž) a teda s nárastom podielu silného až veľmi silného zhoršenia stavu porastov. Zakmenenie pokleslo vo väčšine prípadoch za uvedené obdobie o viac ako dva stupne na hodnoty okolo 0,25 až 0,40, pričom zo zaznamenaného výskytu suchárov v jednotlivej, pomiestne v hlúčikovitej až skupinkovitej forme v r. 2006 sa stav na snímkach k roku 7
2013 dramaticky zhoršil a sucháre boli zaznamenané prevažne v plošnej, ostrovčekovitej a skupinovitej forme výskytu, teda boli sústredené na plochách väčších ako 0,5 príp. 0,2 až 0,1 ha. Aj v kategórii porastov, pri ktorých nebol zaznamenaný viditeľný pokles zakmenenia, bol zachytený nárast početnosti výskytu suchárov zo stavu bez zaznamenaného až jednotlivého výskytu, na výskyt prevažne vo forme jednotlivého až skupinkovitého výskytu, teda mierne zhoršenie stavu. Išlo prevažne o vekovo mladšie porasty 5. až 7. vekového stupňa a iba v dvoch prípadoch išlo o staršie porasty. Porasty s dominanciou kosodreviny v plošnom zastúpení neboli predmetom posudzovania. Pilsko: Z vizuálneho porovnania výskytu suchárov v porastoch z leteckých snímok medzi rokmi 2013 a 2004 (Tab. 5b) možno konštatovať, že v časti A zóny v porastoch v lokalite Pilsko prevažujú porasty s veľmi silným a silným poklesom zakmenenia vo viditeľných horných porastových vrstvách a teda s nárastom podielu veľmi silného a silného zhoršenia stavu. Zakmenenie pokleslo vo väčšine prípadoch za uvedené obdobie o viac ako dva stupne na hodnoty okolo 0,25 až 0,45, pričom zo zaznamenaného výskytu suchárov v jednotlivej až hlúčikovitej v r. 2004 sa stav k roku 2013 významne zhoršil a sucháre boli zaznamenané prevažne v plošnej, ostrovčekovitej a skupinovitej forme výskytu, teda boli sústredené na plochách väčších ako 0,5 príp. 0,2 až 0,1 ha. Bol zaznamenaný aj výskyt kalamitných svetlín a holín. Aj v kategórii porastov, pri ktorých nebol zaznamenaný merateľný pokles zakmenenia, bol zachytený nárast početnosti výskytu suchárov zo stavu bez zaznamenaného až jednotlivého výskytu, na výskyt prevažne vo forme jednotlivého výskytu a mierne zhoršenie stavu týchto porastov. Porasty s dominanciou kosodreviny v plošnom zastúpení neboli predmetom posudzovania. 4.2 Vizuálna interpretácia stavu lesných porastov zo satelitných snímok Na obrázkoch v prílohách 2 až 10 (Babia hora obrázky vľavo ) a 12 až 20 (Pilsko obrázky hore) sú na výrezoch satelitných snímok Landsat z rokov 2003 až 2015 identifikovateľné rozdiely v spektrálnych prejavoch a textúre porastov. Interpretačný kľúč je uvedený v tab. 2. Zvlášť významný je postupný nárast tyrkysového sfarbenia od roku 2007 do roku 2011, ktoré indikuje v zvolenej kompozícii 4/5/3 nástup poškodenia. Po roku 2011 sa znižuje miera pribúdania nových pixelov s tyrkysovou farbou a začína prevládať opačný proces, t.j. plochy (pixely) v odtieňoch zelenej a tyrkysovej farby sa postupne menia do odtieňov hnedých farieb. To naznačuje postupnú prirodzenú obnovu porastov, ktorá nastáva po odumretí a rozpade hlavnej smrekovej etáže porastov. Tento proces je dobre viditeľný v porastoch 1241, 1242a, 1243, 1244, 1245 1246, 1257, 1261a, 1262a na Babej hore a v porastoch 252, 253b, 255, 256, 257, 260, 261, 262, 319, 324b, 325a, 363, 364, 365, 369a, 369c, 370, 371a, 1329. V posledných dvoch rokoch (2014 a 2015) k výraznému zhoršeniu zdravotného stavu došlo len v porastoch 1243 a 1246 (Babia hora) a 370 (Pilsko), a to z dôvodu vetrovej kalamity. 8
4.2 Klasifikácia poškodenia lesa zo satelitných snímok Mieru poškodenia porastov sme kvantifikovali postupom opísaným v kap. 3.4. Graficky je situácia dokumentovaná na klasifikáciách poškodenia lesa zo snímok Landsat na obrázkoch v prílohách 2 až 10 (Babia hora obrázky vpravo ) a 12 až 20 (Pilsko obrázky dole). V tabuľkách 6a a 6b uvádzame vývoj poškodenia porastov (vyjadrené percentuálnym zastúpením pixelov v 11 defoliačných triedach) v rokoch 2003 až 2015 A zóne CHKO Horná Orava Babia hora a Pilsko pre všetky lesné porasty, vrátane porastov kosodreviny. Tab. 6a: Vývoj poškodenia lesných porastov (vrátane kosodreviny) v A zóne CHKO Horná Orava Babia hora Defoliácia 2003 2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2015 0-10 % 0,00 1,18 0,08 0,20 0,00 0,02 0,74 0,14 0,18 11-20 % 1,38 15,06 7,18 7,98 1,06 5,06 11,47 8,26 27,87 21-30 % 19,78 55,38 41,75 30,64 16,70 30,35 31,58 31,21 39,41 31-40 % 60,85 23,03 40,59 32,57 36,54 34,46 26,06 29,60 16,87 41-50 % 14,71 3,76 7,91 18,35 25,76 15,94 13,63 14,57 8,87 51-60 % 2,40 1,10 1,75 6,65 12,04 8,67 8,91 8,16 4,25 61-70 % 0,55 0,43 0,71 3,03 5,35 3,78 4,41 5,05 1,44 71-80 % 0,28 0,06 0,02 0,49 1,85 1,36 2,25 2,03 0,45 81-90 % 0,02 0,00 0,00 0,08 0,53 0,35 0,67 0,81 0,45 91-100 % 0,02 0,00 0,00 0,00 0,12 0,00 0,29 0,16 0,20 100 % + 0,00 0,00 0,00 0,00 0,04 0,00 0,00 0,00 0,00 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,00 Celková výmera hodnotených porastov: 442,35 ha Tab. 6b: Vývoj poškodenia lesných porastov (vrátane kosodreviny) v A zóne CHKO Horná Orava Pilsko Defoliácia 2003 2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2015 0-10 % 0,04 1,34 0,09 0,37 0,27 0,06 0,70 0,22 0,38 11-20 % 1,22 15,06 5,38 7,64 5,21 3,49 8,81 6,53 25,55 21-30 % 24,68 56,54 54,47 38,42 21,03 35,51 38,65 43,89 46,19 31-40 % 68,28 24,41 36,25 37,56 40,45 39,30 30,90 29,98 15,14 41-50 % 5,26 2,04 2,65 10,38 21,92 12,61 10,04 9,51 4,86 51-60 % 0,37 0,42 0,68 2,81 6,97 4,39 4,70 4,29 3,22 61-70 % 0,06 0,12 0,39 1,71 2,41 2,40 2,81 2,75 2,62 71-80 % 0,07 0,05 0,09 0,93 1,27 1,43 1,86 1,48 0,99 81-90 % 0,01 0,01 0,00 0,18 0,37 0,71 0,93 1,11 0,65 91-100 % 0,01 0,00 0,00 0,00 0,11 0,07 0,57 0,23 0,39 100 % + 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,02 0,01 0,01 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Celková výmera hodnotených porastov: 736,20 ha Na obr. 2 a 3 uvádzame percentuálny podiel silne poškodených a odumretých porastov v období rokov 2003 až 2015, a to na základe klasifikácie poškodenia lesov zo satelitných snímok Landsat. V stĺpcových grafoch sú poškodené až odumreté porasty zoskupené do dvoch kategórií s defoliáciou nad 40 % a s defoliácou nad 50 %. 9
Už klasifikácia v roku 2003 poukazuje na ~ 18 % podiel stredne a viac poškodených porastov (defoliácia > 40 %). Podiel porastov s defoliáciou nad 50 % bol výrazne nižší ~ 3 %. Sekáčová a kol. (2004) konštatujú, že rok 2003 bol extrémny teplotne aj zrážkovo. Nedostatok zrážok a sucho mali pritom dlhotrvajúci charakter. Zhoršený zdravotný stav lesných porastov v roku 2003 dávame preto do súvisu s extrémnymi prejavmi počasia, ktoré postihli Slovensko v uvedenom roku. Výrazný nárast poškodenia sledujeme v roku 2009. Najvyššiu mieru poškodenia porastov sme zaznamenali v roku 2010, keď podiel porastov stredne a viac poškodených (defoliácia > 40 %) bol ~ 46 % (202,1 ha) v Babej hore a ~ 33 % (243,3 ha) na Pilsku. Od tohto roku sa podiel poškodených porastov postupne znižoval. V roku 2015 bol ~ 16 % (69,3 ha ) v Babej hore a ~ 13 % (90,9 ha) v Pilsku. Následnú pozitívnu tendenciu postupného znižovania miery poškodenia porastov je potrebné interpretovať v kontexte silného poklesu zakmenenia na oboch lokalitách. Dochádza k postupnému prelamovaniu korún suchárov a lámaniu kmeňov. Presvetľovaním porastu dochádza k rozvoju prízemnej vegetácie a spodnej etáže drevín. To je dôvodom prečo pri vyhodnotení satelitnej snímky znižuje podiel stredne silne až odumretých porastov. Situácia je dokumentované na fotkách na obr. 1 získaných počas terénnej pochôdzky na Babej hore v septembri 2015. Obr. 1: A zóna CHKO Horná Orava - Babia hora. Stav k 17. septembru 2015. Dokumentácia z terénnej pochôdzky dielce 1243 (hore) a 1245 (dole). Rozpad hornej etáže a rôzny charakter obnovy porastov: jarabina so smrek (hore), papraď s uvoľnením spodnej etáže smreka (dole). 10
Podiel [%] 50 Defoliácia 41 % a viac Defoliácia 51 % a viac 202,14 40 30 126,54 133,17 133,44 136,17 20 10 0 79,56 45,99 45,36 88,2 62,66 73,14 71,73 69,3 14,49 23,67 7,02 10,98 2003 2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2015 Rok 30,06 Obr. 2: Percentuálne zastúpenie pixelov s defoliáciou nad 40 % (svetločervená farba) a nad 50 % (červená farba) v rokoch 2003 až 2015 v A zóne CHKO Horná Orava - Babia hora. Zahrnuté sú všetky lesné porasty vrátene porastov kosodreviny Hodnota nad stĺpcom reprezentuje výmeru kategórie v ha. Podiel [%] 40 35 30 Defoliácia 41 % a viac Defoliácia 51 % a viac 243,27 25 20 15 10 5 0 42,57 3,87 19,44 4,41 28,08 8,55 117,9 41,49 81,9 159,24 66,40 154,18 80,24 142,74 72,72 93,87 58,09 2003 2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2015 Rok Obr. 3: Percentuálne zastúpenie pixelov s defoliáciou nad 40 % (svetločervená farba) a nad 50 % (červená farba) v rokoch 2003 až 2015 v A zóne CHKO Horná Orava - Pilsko. Zahrnuté sú všetky lesné porasty vrátene porastov kosodreviny Hodnota nad stĺpcom reprezentuje výmeru kategórie v ha. 11
V tabuľkách 7a a 7b uvádzame vývoj poškodenia lesných porastov s vylúčením porastov kosodreviny v rokoch 2003 až 2015 v A zóne CHKO Horná Orava Babia hora a Pilsko. Tab. 7a: Vývoj poškodenia lesa (bez porastov kosodreviny) v A zóne CHKO Horná Orava Babia hora Defoliácia 2003 2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2015 0-10 0,00 0,98 0,03 0,20 0,00 0,03 0,73 0,17 0,25 11-20 0,48 13,91 2,97 2,94 0,78 2,20 6,38 2,72 22,03 21-30 8,20 52,97 32,89 17,95 8,43 16,81 22,45 26,18 38,94 31-40 71,86 26,06 50,84 40,82 33,40 41,36 31,51 34,04 19,15 41-50 16,85 4,20 10,13 24,36 31,10 20,71 17,07 17,19 10,89 51-60 2,10 1,34 2,21 8,96 15,87 11,47 11,56 9,88 5,52 61-70 0,31 0,48 0,90 4,00 6,94 5,11 5,93 6,22 1,82 71-80 0,14 0,06 0,03 0,67 2,49 1,84 3,05 2,46 0,56 81-90 0,03 0,00 0,00 0,11 0,70 0,48 0,92 0,98 0,59 91-100 0,03 0,00 0,00 0,00 0,17 0,00 0,39 0,17 0,25 100+ 0,00 0,00 0,00 0,00 0,11 0,00 0,00 0,00 0,00 Spolu 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 Celková výmera hodnotených porastov: 321,48 ha Z hodnotenia boli vylúčené nasledovné porasty kosodreviny - JPRL 249, 250, 251, 253, 254, 258 Tab. 7b: Vývoj poškodenia lesa (bez porastov kosodreviny) v A zóne CHKO Horná Orava Pilsko Defoliácia 2003 2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2015 0-10 0,04 0,83 0,05 0,29 0,29 0,05 0,80 0,34 0,42 11-20 1,29 9,54 3,89 4,45 6,36 4,04 6,25 7,81 22,87 21-30 19,63 56,08 44,40 26,46 17,39 23,63 27,62 33,29 38,86 31-40 74,18 30,17 46,43 45,85 34,32 41,77 35,48 31,96 19,40 41-50 4,55 2,55 3,68 14,76 26,24 17,72 14,01 12,55 6,88 51-60 0,18 0,56 0,89 4,13 9,62 6,33 6,81 5,99 4,76 61-70 0,02 0,16 0,53 2,44 3,33 3,37 4,11 4,02 3,84 71-80 0,07 0,07 0,13 1,38 1,79 2,02 2,73 2,12 1,41 81-90 0,02 0,02 0,00 0,24 0,54 0,95 1,34 1,61 0,96 91-100 0,02 0,00 0,00 0,00 0,13 0,11 0,81 0,31 0,58 100+ 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 0,04 0,00 0,02 Spolu 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 Celková výmera hodnotených porastov: 496,98 ha Z hodnotenia boli vylúčené porasty kosodreviny JPRL: 254, 258, 259, 320, 321, 322, 323, 366, 367, 368, 576. Miera poškodenia lesných porastov pri vylúčení porastov kosodreviny v Babej hore aj Pilsku je vyššia ako miera poškodenia všetkých porastov (porov. tabuľky 6a, 6b). Maximálne hodnoty poškodenia sme zaznamenali v roku 2010, keď podiel porastov stredne silne poškodených až odumretých (defoliáciou nad 40 %) bol ~ 57 % (184,5 ha) na Babej hore a ~ 42 % (207,0 ha) na Pilsku. Vývoj poškodenia vyjadrený podielom poškodených porastov a ich výmerov v hektároch je v grafoch dokumentovaný na obrázkoch 4 a 5. 12
Podiel [%] 70 60 Defoliácia 41 % a viac Defoliácia 51 % a viac 184,5 50 40 122,49 127,32 125,15 118,62 30 20 10 0 62,55 42,66 44,19 84,51 60,75 70,27 63,36 63,09 8,37 19,53 6,03 10,08 2003 2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2015 Rok 28,08 Obr. 4: Percentuálne zastúpenie pixelov s defoliáciou nad 40 % (svetločervená farba) a nad 50 % (červená farba) v rokoch 2003 až 2015 v A zóne CHKO Horná Orava - Babia hora. Zahrnuté sú lesné porasty bez porastov kosodreviny Hodnota nad stĺpcom reprezentuje výmeru kategórie v ha. Podiel [%] 50 45 40 Defoliácia 41 % a viac Defoliácia 51 % a viac 207,00 35 30 25 20 15 10 5 0 24,21 1,62 16,74 4,05 25,92 7,65 114,03 40,68 76,59 151,62 63,56 148,36 78,72 132,21 69,84 91,71 57,51 2003 2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2015 Rok Obr. 5: Percentuálne zastúpenie pixelov s defoliáciou nad 40 % (svetločervená farba) a nad 50 % (červená farba) v rokoch 2003 až 2015 v A zóne CHKO Horná Orava - Pilsko. Zahrnuté sú lesné porasty bez porastov kosodreviny 13
Hodnota nad stĺpcom reprezentuje výmeru kategórie v ha. 5. Diskusia a záver V predkladanej práci sme vyhodnotili dlhodobý vývoj zdravotného stavu lesných porastov v A zóne CHKO Horná Orava z družicových a leteckých snímok od roku 2003. Prvé zhoršenie zdravotného stavu lesov v CHKO Horná Orava bolo zaznamenané v 80. a začiatkom 90. rokov. Ako príčiny boli identifikované najmä pôsobenie imisií a výskyt podpňovky. Od začiatku 90. rokov sa postupne zvyšovala početnosť podkôrneho hmyzu najmä lykožrúta smrekového. Avšak až v r. 1995 bolo umožnené v rámci monitorovania a eliminácie podkôrneho hmyzu umiestniť v rezerváciách do existujúcich ohník feromónové lapače. Kladenie lapákov sa nepripustilo (Zdroj: http://www.los.sk/prez/her.pdf). V roku 2002 došlo v A zóna CHKO k poškodeniu porastov vetrom. V oblasti Malej Babej hory vznikla sústredená kalamita o objeme 400-500 m 3. Orgány Ochrany prírody rozhodli o ponechaní kalamity bez zásahu okrem vypílenia turistického chodníka a monitoringu feromónovými lapačmi aj v A zóne. K druhému výraznejšiemu poškodeniu došlo počas vetrovej kalamity Alžbeta (19. november 2004) o objeme 2120 m 3 v A zóne Babia hora a 1470 m 3 v A zóne Pilsko. Kalamitu opäť nebolo povolené spracovať. Monitoring preukázal postupne premnoženie podkôrneho hmyzu. V roku 2006 už došlo k napadnutiu stojacich stromov v B zóne. Naše hodnotenie zdravotného stavu preukazuje súvis medzi poškodením identifikovaným na satelitných snímkach a premnožením podkôrneho hmyzu na základe podkladov z monitoringu pomocou feromónových lapačov. Z hodnotenia vyplýva, že k vyvrcholeniu zhoršovania zdravotného stavu došlo v rokoch 2010 a 2011. Súvisí to s najvyšším podielom stojacich suchárov. Tieto boli postupne prelamované a vyvracané. V súčasnom období môžeme súbežne s pokračujúcim procesom odumierania stromov hlavnej etáže sledovať proces následnej prirodzenej obnovy. Dochádza k uvoľňovaniu a rastu spodnej etáže drevín, ktorá tu čiastočne existovala už pred premnožením lykožrúta. V spodnej etáži vysoko prevláda jarabina vtáčia, takže prinajmenšom v krátkodobom horizonte dochádza k premene smrečín na porasty jarabiny s roztrúseným smrekom. V dôsledku nekontrolovaného rozšírenia podkôrneho hmyzu došlo vo väčšine porastov A pásma CHKO Horná Orava k odumretiu rozsiahleho počtu stromov hornej etáže. Z vizuálnej interpretácie leteckých snímok medzi rokmi 2013 a 2006 (Babia hora) resp. 2013 a 2004 (Pilsko) vyplýva, že v časti A zóny v porastoch v uvedených lokalitách prevažujú porasty s veľmi silným a silným poklesom zakmenenia vo viditeľných horných porastových vrstvách a s výrazným zhoršením stavu. Dôsledkom narušenia špecifickej štruktúry týchto porastov dochádza k obmedzeniu funkcií lesov a obmedzeniu existenčných podmienok pre výskyt druhov naviazaných na tieto spoločenstvá. Okrem objektívnych príčin (dlhodobé pôsobenia imisií, klimatická zmena a s ňou súvisiaca zvýšená agresivita biotických škodlivých činiteľov, najmä zvýšenie počtu generácií podkôrneho 14
hmyzu a zvýšená frekvencia a intenzita abiotických škodlivých činiteľov, najmä vetra) je dôvodom katastrofálneho zdravotného stavu lesov záujmového územia obmedzenie aktívnej lesníckej činnosti a rezignácia na účinné sanovanie poškodeného lesa. Opätovne sa potvrdilo, že presadenie princípu bezzásahovosti naštartovalo proces predčasného rozpadu práve tých najhodnotnejších pralesových smrekových formácií, ktoré majú byť prioritne predmetom ochrany. Táto situácia v oboch lokalitách (Babia hora, Pilsko) nie je výsledkom náhody, ale zákonitým zavŕšením konkrétnej situácie v konkrétnych podmienkach a niet pochýb, že rozhodnutia orgánov ochrany prírody viedli ku gradácii podkôrneho hmyzu a následnému poškodeniu lesa. 6. Citovaná literatúra BUCHA, T. a kol., 2014: Satelity v službách lesa. SAP Bratislava, 202 s. COPPIN, P., NACKAERTS, K., QUEEN, L., BREWER, K., 2001: Operational Monitoring of Green Biomass Change for Forest Management. Photogrammetric engineering & Remote sensing, 67(5): 603 611. JORIA, E.P., AHEARN, S.A., 1997: A comparison of the SPOT and LANDSAT Thematic Mapper satellite systems for detecting gypsy moth defoliation in Michigan. Photogrammetric engineering & Remote sensing. 57(12): 1605 1612. KENNEWEG, H., SAGISCHEWSKI, H., SCHARDT, M., 1997: Forest damage monitoring on European level by means of satellite remote sensing. International Workshop : Application of Remote Sensing in European Forest Monitoring. Vienn, Austria 14th-16th october 1996, EC: 235 248. SCHEER, Ľ., 1997: Assessment of forest conditions employing two-phased satellite remote sensing. International Workshop : Application of Remote Sensing in European Forest Monitoring. Vienn, Austria 14th- 16th october 1996, EC: 337 346. SEKÁČOVÁ, Z., ŠŤASTNÝ, P., FAŠKO, P., LAPIN, M., 2004: Extrémne prejavy počasia v roku 2003 na Slovensku. In: Rožňovský, J., Litschmann T., (eds.): Seminář Extrémy počasí a podnebí. Brno, 11. března 2004, ISBN 80-86690-12-1. Internetové odkazy: NLC Zvolen: http://gis.nlcsk.org/lgis/ NLC Zvolen: http://www.los.sk/prez/her.pdf ŠOP Banská Bystrica: http://www.sopsr.sk/web/?cl=11220 Predpis č. 420/2003 Z. z. Vyhláška MŽP Slovenskej republiky, ktorou sa ustanovuje územie Chránenej krajinnej oblasti Horná Orava a jej zóny: http://www.zakonypreludi.sk/zz/2003-420 15