Free access
Issue
Ann. For. Sci.
Volume 58, Number 1, January 2001
Page(s) 15 - 29
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2001100
DOI: 10.1051/forest:2001100

Ann. For. Sci. 58 (2001) 15-29

Water balance of a Southern Moravian floodplain forest under natural and modified soil water regimes and its ecological consequences

Jan Cermák and Alois Prax

Institute of Forest Ecology, Mendel University of Agriculture and Forestry, Zemedelska 3, 61300 Brno, Czech Republic

(Received 10 April 2000; accepted 20 June 2000)

Abstract
Stand water balance was calculated in a floodplain forest in Southern Moravia. A model was applied to actual and theoretical scenarios of climate and soil water supply. Rooted and root-free soil volumes were considered separately because root development was poor for these trees. Input data, i.e., measured flows within the system including sap flow rate, characterize both the period of regular natural floods and period when floods were interrupted for over 20 years because of canalization of rivers in the region. Under non-limiting underground water supply, net precipitation supplied only about 50 and 25% of water for actual evapotranspiration, $E_{\rm T}$, under mild and dry weather, respectively, and the other 30 and 60% came from underground sources. The model also characterizes the theoretical situation of no underground water supply, when $E_{\rm T}$ may decrease significantly. An important limit for water supply to the trees may be the maximum hydraulic conductivity K, allowing horizontal transport in heavy soils, because a small decrease in soil water content (2 to 4% $_{{\rm vol}}$) causes a large drop in K. K may become supply-limiting before soil water potential becomes a limiting factor. Trees with smaller or damaged root systems or lower root/shoot ratio were especially threatened by drought even on relatively moist heavy soils.

Résumé
Bilan hydrique d'une forêt dans une plaine alluviale du Sud de la Moravie en conditions naturelles ou sous des régimes hydriques modifiés : ses conséquences écologiques. Le bilan hydrique a été calculé dans des peuplements situés dans une plaine alluviale du Sud de la Moravie. Un modèle a été appliqué à des scénarios actuels ou théoriques de climat et d'alimentation en eau. Les volumes de sol, avec et sans racines, ont été pris en compte séparément du fait que le développement racinaire de ces arbres était faible. Les valeurs entrées, par exemple les flux mesurés dans le système incluant le flux de sève, caractérisent l'ensemble des périodes, celles des inondations naturelles régulières et celles durant lesquelles les inondations furent interrompues pendant plus de 20 ans du fait de la canalisation des rivières de cette région. Sous conditions non limitatives d'alimentation en eau du sol, les précipitations nettes fournissent seulement environ 50 et 25 % de l'eau pour l'évaporation réelle, $E_{\rm T}$, sous un temps moyen et sec, respectivement, et les autres 30 et 60 % ont pour origine l'eau du sol. Le modèle caractérise aussi les situations théoriques d'une absence d'alimentation en eau provenant du sol, lorsque $E_{\rm T}$ peut décroître significativement. Un facteur limitant important pour l'alimentation en eau des arbres peut être le maximum de la conductivité hydraulique K, permettant un transport latéral dans les sols lourds. À cause de la faible diminution de la teneur en eau (2 à 4 % $_{{\rm vol}}$) cela provoque une forte chute dans la valeur de K. K peut devenir facteur limitant de l'alimentation avant que le potentiel hydrique ne devienne le facteur limitant. Les arbres ayant un système racinaire réduit ou endommagé ou bien avec un rapport racine/pousse faible, étaient spécialement menacés par la sécheresse, même sur les sols lourds relativement humides.


Key words: floodplain forest / large trees / root systems / water balance / soil hydraulic conductivity / limiting water supply / Southern Moravia / modeling

Mots clés : plaine alluviale / gros arbres / systèmes racinaires / bilan hydrique / conductivité hydraulique du sol / alimentation en eau limitante / Sud de la Moravie / modélisation

Correspondence and reprints: Jan Cermák Fax: +42(0)5/4521-1422;
    e-mail: cermak@mendelu.cz

© INRA, EDP Sciences 2001