DEIMS.iD: https://deims.org/4c3159e4-4630-4309-940b-8ece71514b77
Koordinátor lokality: Ústav ekológie lesa SAV, v.v.i., Ing. Milan Barna, PhD.,
Ekologický experimentalný stacionár Kremnické vrchy
• Ekologický experimentálny stacionár je lokalitou dlhodobého ekologického výskumu v bukovom lesnom ekosystéme.
• Buk lesný (Fagus sylvatica L.) patrí medzi dreviny s najväčším prirodzeným areálom rozšírenia v miernom pásme Európy a tvorí štrukturálnu kostru zmiešaných a bukových lesov.
• Na Slovensku je buk lesný dominantnou drevinou, zaberajúcou približne 36 % lesnej plochy (2024: 35,8 %).
• Bukové lesy tvoria základ ekologicky stabilných karpatských lesov, čím predstavujú kľúčový objekt dlhodobého ekosystémového výskumu.
Prírodné pomery
Ekologický experimentálny stacionár (EES) sa nachádza v lokalite Suchá dolina, na jednom zo skupiny južne zbiehajúcich bočných hrebeňov Kremnických vrchov, v hornej časti povodia Kováčovského potoka (48°38′ s. š., 19°04′ v. d.). Nadmorská výška územia sa pohybuje od 470 do 510 m, expozícia je západo-juhozápadná a sklon svahu dosahuje 12–20°.
Pôdotvorný substrát je tvorený andezitovými tufovými aglomerátmi, z ktorých sa vyvinula nasýtená kambizem andozemného typu s vysokým obsahom skeletu, narastajúcim s hĺbkou (20–60 %). Pôdny profil je na všetkých plochách EES podobný. Povrchový Ol-horizont (1–3 cm) tvorí opad listnatých, menej ihličnatých drevín a bylín, pod ním nasleduje tenký Of-horizont (0,5–1 cm) tvorený najmä bukovými listami a konárikmi. Al-horizont je 6–10 cm hrubý, hlinitý až ílovito-hlinitý, hnedočiernej farby. Bv-horizont (50–70 cm) je tmavohnedý, ílovitohlinitý až ílovitý, so škvrnami tufového skeletu. Prechodový B/C-horizont (25–45 cm) má vysoký podiel skeletu a pod ním nasleduje C1-horizont, tvorený prevažne zvetrávajúcim tufom. Najnižší Cn-horizont predstavuje pevný, nezvetraný tuf.
Z klimatického hľadiska patrí EES do mierne teplého, mierne vlhkého vrchovinového klimatického okrsku B5. Podľa klimatologickej stanice SHMÚ Sliač (5,5 km východne) je priemerná ročná teplota vzduchu 8,0 °C (normál 1961–1990) a priemerný ročný úhrn zrážok 687 mm. V období rokov 2008–2014 sa na EES zaznamenala priemerná ročná teplota 8,6–10,2 °C. Absolútne minimum teploty dosiahlo –20,75 °C (3. 2. 2012) a maximum 40,80 °C (8. 8. 2013).
Z typologického hľadiska patrí lokalita do 3. lesného vegetačného stupňa, živného radu B, skupiny lesných typov Fagetum pauper inferiora (lesný typ 3312 – ostricová bučina nižšieho stupňa). V bylinnom podraste dominujú bučinové druhy, najmä Dentaria bulbifera a Carex pilosa. Na miestach so zníženým korunovým krytom sa výraznejšie uplatňujú druhy Impatiens noli-tangere, Rubus hirtus a Rubus idaeus. Na lokalite sú zastúpené dve typické spoločenstvá submontánnych bučín Slovenska – Carici pilosae-Fagetum a Dentario bulbiferae-Fagetum.
Výskumné plochy
V čase založenia EES, v roku 1986, bol lesný porast tvorený zmiešanou približne 85-ročnou kmeňovinou s dominantným zastúpením buka obyčajného (62 %), jedle bielej (22 %), duba žltkastého (7 %), hrabu obyčajného (6 %) a lipy malolistej (3 %). Do začiatku výskumu bol porast obhospodarovaný podľa platného lesného hospodárskeho plánu.
Začiatkom roka 1989 boli realizované ťažbovo-obnovné zásahy rôznej intenzity tak, aby vznikla ekoséria plôch reprezentujúcich fázy clonného rubu a maloplošného holorubu. Zakmenenie bolo znížené na hodnoty 0,3 (intenzívny zásah – porast I), 0,5 (stredný zásah – S) a 0,7 (mierny zásah – M). Jedna plocha bola vyrúbaná holorubom (H) a jedna ponechaná bez zásahu ako kontrola (K). Ekotop jednotlivých plôch je veľmi podobný, čo umožňuje porovnateľné hodnotenie vplyvu rozdielnej intenzity zásahov.
Po 15 rokoch (február 2004) nasledoval ďalší clonný rub, pričom v poraste I bol vykonaný dorub a v porastoch S a M bolo zakmenenie znížené na 0,3 a 0,5. V roku 2009 bol dorub realizovaný aj v porastoch S a M. Po doťažení materských stromov (2012) sa plocha jednotlivých porastov zjednotila na 0,35 ha (70 × 50 m). Celý areál je oplotený do výšky 1,6 m s cieľom eliminovať vplyv lesnej zveri.
V súčasnosti prebieha výskum na kontrolnej ploche s dospelým porastom buka (130 rokov) a na ostatných plochách je zameraný na vývoj bukových ekosystémov z prirodzenej obnovy vo fázach mladiny až žrďoviny.
Študované parametre
Výskum na EES je koncipovaný ako dlhodobý multidisciplinárny výskum bukového ekosystému so zameraním na jeho štruktúru, fungovanie a odozvu na rôzne formy lesného manažmentu. Pozornosť sa sústreďuje na prepojenie abiotických faktorov (svetlo, teplota, zrážky, pôda, pôdna voda, atmosférická depozícia) s biotickými zložkami lesa – stromovou etážou, prirodzenou obnovou, bylinnou vrstvou, pôdnymi organizmami, hubami a vybranými skupinami živočíchov.
Vznik ekosérie porastov po prvých zásahoch v roku 1989 vytvoril jedinečný experimentálny rámec na sledovanie krátkodobých aj dlhodobých zmien lesného ekosystému. Zníženie zakmenenia viedlo k výrazným zmenám vnútroporastovej klímy a k signifikantným prírastkovým reakciám bukov aj vo vyššom veku. Rozdiely medzi variantmi sa prejavili najmä v intenzite a dĺžke trvania týchto reakcií, ako aj vo vývoji prirodzenej obnovy.
Dlhodobý výskum na EES zahŕňa najmä tieto tematické okruhy: kvalitu ovzdušia a atmosférickú depozíciu, vnútroporastové klimatické pomery, chemizmus pôd a pôdnu vodu, rast a alokáciu biomasy stromovej vrstvy, morfológiu a fyziológiu bukových listov, podzemnú biomasu, dynamiku bylinného podrastu, mykologické a fytopatologické vzťahy, zdravotný stav drevín, fenológiu, vývoj fytocenóz, prirodzenú obnovu a vzťahy medzi lesným ekosystémom a vybranými skupinami živočíchov.
História výskumu a budúcnosť EES
Ekologický experimentálny stacionár vznikol v širšom kontexte rastúceho záujmu o dlhodobé sledovanie stavu lesných ekosystémov v Európe v 80. rokoch 20. storočia, najmä v súvislosti s imisným zaťažením a zhoršujúcim sa zdravotným stavom lesov. Súčasne sa na medzinárodnej úrovni formoval koncept dlhodobého ekologického výskumu (LTER), založený na kontinuálnych meraniach na stálych lokalitách.
EES Kremnické vrchy bol založený v roku 1986 a je v správe Ústavu ekológie lesa Slovenskej akadémie vied, v. v. i. Od roku 2008 je zaradený do národnej siete LTER Slovensko a zároveň je registrovanou lokalitou v medzinárodnej sieti ILTER. Táto integrácia umožňuje porovnávanie výsledkov s inými dlhodobými výskumnými lokalitami a zapojenie do spoločných výskumných iniciatív.
V súčasnosti sa na EES riešia projekty zamerané na deficit pôdnej vody a adaptačné mechanizmy bukových lesov, fenologickú odozvu drevín a bylín v meniacich sa podmienkach prostredia, ako aj ekologické dopady imisných rezíduí a lesného manažmentu na mykologicko-fytopatologické pomery.
Budúci výskum je orientovaný najmä na hodnotenie dopadov klimatickej zmeny, extrémov počasia, zmien vodného režimu pôd a dlhodobého vývoja produkcie a stability bukových lesov. EES predstavuje významné modelové územie na prepájanie ekologického výskumu s otázkami adaptívneho a udržateľného lesného hospodárstva.
Publikácie
Barna, M., Mihál, I., 2024. Indicators of restoration in beech stands after air pollution: trees and macromycetes. Folia Oecologica, 51 (2): 185–195. DOI: https://doi.org/10.2478/foecol-2024-0018
Rastislav Janík, Martin Kubov, Branislav Schieber. 2023. The ground-level ozone concentration in forest and urban environments in central Slovakia. Environmental Monitoring and Assessment, 195: 24. https://doi.org/10.1007/s10661-022-10605-8
Konôpka, B., Barna, M., Bosela, M., Lukac, M. 2020. Biomass Allocation to Resource Acquisition Compartments Is Affected by Tree Density Manipulation in European Beech after Three Decades. Forests, 11, 940. https://doi.org/10.3390/f11090940
Černecká, Ľ., Mihál, I., Gajdoš, P., Jarčuška, B. The effect of canopy openness of European beech (Fagus sylvatica) forests on ground-dwelling spider communities. Insect Conservation and Diversity, 2020, vol. 13, iss. 3, p. 250-261. https://doi.org/10.1111/icad.12380
Martin Kubov, Branislav Schieber, Rastislav Janík. 2019. Seasonal dynamics of macronutrients in aboveground biomass of two herb-layer species. Biologia, 74: 1415-1424. https://doi.org/10.2478/s11756-019-00317-9
Branislav Schieber, Martin Kubov, Rastislav Janík. 2017. Effects of climate warming on vegetative phenology of the common beech Fagus sylvatica in a submontane forest of the Western Carpathians: two-decade analysis. Polish Journal of Ecology, 65: 339-351. https://doi.org/10.3161/15052249PJE2017.65.3.003
Kukla, J., Bublinec, E., Schieber, B., Kellerová, D., Bičárová, S., Janík, R. Immission-load-related dynamics of S-S-SO42− in precipitation and in lysimetric solutions penetrating through beech ecosystems. Folia Oecologica, 2017: 96-106. https://doi.org/10.1515/foecol-2017-0012
Černecká, Ľ., Mihál, I., Jarčuška, B. 2017.Response of ground-dwelling harvestman assemblages (Arachnida: Opiliones) to European beech forest canopy cover. European Journal of Entomology, 114: 334-342. https://doi.org/10.14411/eje.2017.042
Horemans, J.A., Bosela, M., Dobor, L., Barna, M., Bahyl, J., Deckmyn, G., Fabrika, M., Sedmak, R., Ceulemans, R. 2016. Variance decomposition of prediction of stem biomass increment for European beech: Contribution of selected sources of uncertainty. Forest Ecology and Management, 361: 46–55. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2015.10.048
Barna, M., Bošeľa, M.: Tree Species Diversity Change in Natural Regeneration of a Beech Forest under Different Management. Forest Ecology and Management, 2015, 342, p. 93 – 102. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2015.01.017
Barna, M., 2015. Produktivita a fungovanie bukového ekosystému: Ekologický experimentálny stacionár – Kremnické vrchy (Západné Karpaty). Productivity and functioning of the beech ecosystem: Ecological Experimental Station – Kremnické vrchy Mts. (Western Carpathians). In Lesnícky Časopis – Forestry Journal, 61, 4, 252–261.
Schieber, B., Kubov, M., Pavelka, M., Janík, R., 2015: Vegetation dynamics of herb layer in managed submountain beech forest. Folia oecologica, 42:35–45.
Schieber, B., 2014: Effect of altitude on phenology of selected forest plant species in Slovakia (Western Carpathians). Folia oecologica, 41:75–81.
Stašiov, S., Svitok, M., 2014: The influence of stand density on the structure of centipede (Chilopoda) and millipede (Diplopoda) communities in the submountain beech forest. Folia oecologica, 41:195–201.
Dubová, M., 2014: Sodium in precipitation in a beech forest ecosystem in the Kremnické vrchy Mts (Western Carpathians). Ekológia (Bratislava), 33:36–47.
Kuklová, M., Hniličková, H., Hnilička, F., Kukla, J., 2014: Physiological reaction and energy accumulation of dominant plant species in fir-beech ecosystems affected by air pollution. Folia oecologica, 41:53–61.
Janík, R., Bublinec, E., Dubová, M., 2014: Space-time patterns of soil pH and conductivity in submountain beech ecosystems in the West Carpathians. Folia oecologica, 41:141–145.
Kellerová, D., Janík, R., 2014: Analysis of ambient ozone in a foothill area in the Western Carpathians. Folia oecologica, 41:146–152.
Schieber, B., Janík, R., Snopková, Z. 2013. Phenology of common beech (Fagus sylvatica L.) along the altitudinal gradient in Slovak Republic (Inner Western Carpathians). Journal of Forest Science, 59: 176-184.
Janík, R., Bublinec, E., Dubová, M., 2012: The concentration of SO42– and amount of S-SO42– in soil water and throughfall in beech forest of Štiavnické vrchy Mts, Slovakia Folia oecologica, 39:28–35.
Mihál, I.: Species Diversity, Abundance and Dominance of Macromycetes in Beech Forest Stands with Different Intensity of Shelterwood Cutting Interventions. Folia oecologica, 2012, 39, 1, p. 53 – 62.
Barna, M. 2011. Natural regeneration of Fagus sylvatica L.: a Review. Austrian Journal of Forest Science, 128:71–92.
Barna, M., Schieber, B. 2011. Climate response to forest management in beech stands. Folia oecologica, 38:8–16.
Barna, M., Kulfan, J., Bublinec, E.: Buk a bukové ekosystémy Slovenska. Bratislava: VEDA, 2011, 636 s.
Barna, M., Sedmák, R., Marušák, R.: Response of European Beech Radial Growth to Shelterwood Cutting. Folia oecologica, 2010, 37, 2, p. 125 – 136.
Barna, M., Schieber, B., Cicák, A. 2009. Effect of post-cutting changes in site conditions on the morphology and phenology of naturally regenerated beech seedlings (Fagus sylvatica L.). Polish Journal of Ecology, 57:461–472.
Schieber, B., Janík, R., Snopková, Z.: Phenology of Four Broad-Leaved Forest Trees in a Submountain Beech Forest. Journal of Forest Science, 2009, 55, 1, p. 15 – 22.
Barna M., 2008: The effects of cutting regimes on natural regeneration in submountain beech forests: species diversity and abundance. Journal of Forest Science, 54:533–544.
Schieber, B. 2007. Changes of flowering phenology of six herbal species in a beech forest (Central Slovakia): a decade analysis. Polish Journal of Ecology, 55: 233-244.
Jamnicka, G., Bucinova, K., Havranova, I., Urban, A., 2007: Current state of mineral nutrition and risk elements in a beech ecosystem situated near the aluminium smelter in Ziar nad Hronom, Central Slovakia. Fores Ecology and Management, 248:26–35.
Schieber, B. 2006. Spring phenology of European beech (Fagus sylvatica L.) in submountain beech forest stand with various stocking between 1995-2004. Journal of Forest Science, 52: 208-216.
Sedmák, R., Barna, M., Marušák, R. 2006. Radial growth responses to shelterwood cutting in beech (Fagus sylvatica) stands. In: Fürst C. et al. (Eds.): Future-oriented Concepts, Tools and Methods for Forest Management and Forest Research Crossing European Borders, Forstwiss. Beitr. Tharandt Contrib. Forest Sc. 28: 111-119.
Bublinec, E., Dubova, M., 1993: Annual dynamics of deposition of calcium and its ecological consequences for forest ecosystems. Lesnícky Časopis – Forestry Journal, 39:405–413.
Střelec, J. 1992: Vplyv ťažbového zásahu v bukovom poraste na zmeny osvetlenia. Lesnícky Časopis – Forestry Journal, 30:551–558.