Projekt Nr. Prace terenowe. Prace laboratoryjne Opracowanie wyników

Transkrypt

1 Projekt Nr Temat Cel Sprzęt Prace terenowe Prace laboratoryjne Opracowanie wyników Produkcja pierwotna nadziemna: drzewa (metoda dendrometryczna) Ocena biomasy stojącej drzew (zawartość węgla i energii) w ekosystemie leśnym; oszacowanie (w przybliżeniu) tempa produkcji pierwotnej (depozycja węgla), z zastosowaniem metody dendrometrycznej Taśma pomiarowa (min. 20 m), taśma do znakowania, kompas lub węgielnica, klinometr dendrometryczny, klupa dendrometryczna, świder dendrometryczny, przymiar milimetrowy, GPS 1. W wybranym stanowisku badawczym wyznaczyć powierzchnię pomiarową o wymiarach 20 x 30 m (0,06 ha), posługując się taśmą pomiarową i kompasem lub węgielnicą; oznaczyć granice powierzchni taśmą. Zanotować położenie powierzchni na mapie leśnej. O ile to możliwe, zarejestrować współrzędne narożników powierzchni za pomocą GPS. Powierzchnia powinna być reprezentacyjna dla badanego typu drzewostanu, obejmując odpowiednie gatunki drzew i wszystkie klasy wieku. 2. Zidentyfikować do gatunku i policzyć wszystkie drzewa na powierzchni o pierśnicy>10 cm. 3. Za pomocą klupy zmierzyć pierśnicę (średnicę na wysokości 130 cm nad ziemią) wszystkich drzew. 4. Wyznaczyć losowo 5 drzew do pomiarów szczegółowych. Zmierzyć ich wysokość za pomocą klinometru i taśmy mierniczej (instrukcja klinometru Suunto PM-5/1520). 5. Z tych samych drzew pobrać próbkę drewna świdrem dendrometrycznym w celu określenia pierśnicy przed 5 laty: w pobranych rdzeniach zmierzyć przymiarem milimetrowym miąższość przyrostu w ciągu ostatnich 5 lat. - Posługując się empirycznymi funkcjami allometrycznymi (wg. Sulińskiego, 1993) wyliczyć stan i produkcję biomasy drzew. Wyjaśnienie: tradycyjna metoda, używana przez leśników do oceny objętości biomasy pni i innych części drzew opiera się na istnieniu silnej korelacji pomiędzy ich objętością (biomasą) a wymiarami liniowymi (wysokość, pierśnica). Metodami statystycznymi opracowano parametry funkcji opisujących te zależności i pozwalające na szacowanie objętości drzew w oparciu o łatwo mierzalne zmienne. Są to zwykle zależności krzywoliniowe (funkcje potęgowe, allometryczne ). Tradycyjnie, funkcje te publikowano w formie stabelaryzowanej ( Tablice dendrometryczne ); obecnie, przy łatwym dostępie do narzędzi obliczeniowych, wygodniej jest wykonywać obliczenia według tych funkcji. Tu zastosujemy funkcje wyprowadzone dla kilku gatunków drzew pospolitych w pasach Polski przez Sulińskiego (1993). 1. Miąższość grubizny (pnia) v = α d β (h - 1,3) γ (1) v miąższość grubizny [m 3 ]; d pierśnica [m]; h wysokość drzewa [m], α, β, γ współczynniki (Tab. 1).

2 Tab. 1. Współczynniki równania (1) Gatunek α β γ Sosna 1,43 1,96 0,60 Modrzew 0,10 1,48 1,27 Świerk 1,10 1,88 0,68 Dąb 1,47 2,09 0,68 Brzoza 0,39 1,95 0,93 Olcha 0,90 2,00 0,76 2. Przeliczanie objętości drzew i listowia na biomasę Mokrą i suchą masę (b) otrzymuje się przez pomnożenie objętości ( ) przez specyficzny dla gatunku współczynnik gęstości (Tab. 2) Tab. 2. Gęstość (mokrej i suchej masy; [g cm -3 ] drewna i listowia wybranych gatunków drzew. drewno listowie świeże suche świeże suche Sosna 0,70 0,42 1,00 0,49 Świerk 0,75 0,43 1,00 0,50 Modrzew 0,76 0,45 0,89 0,29 Dąb 1,08 0,62 0,89 0,24 Brzoza 0,94 0,61 1,00 0,27 Olcha 0,69 0,49 1,00 0,29 3. Masa listowia Sosna Równanie empiryczne pozwalające oszacować biomasę listowia jednorocznego i całkowitą biomasę listowia na podstawie znanej objętości pnia ma postać: m p = δ v ε (2) gdzie m p - biomasa listowia (świeża) pojedynczego drzewa [kg], v - miąższość grubizny [m 3 ], δ, ε parametry (Tab. 3) Tab. 3. Współczynniki równania allometrycznego (2)

3 Biomasa igliwia Współczynniki δ ε Jednoroczna 12,54 0,77 Całkowita 32,98 0,63 Inne gatunki drzew Dla innych gatunków drzew, w tym zrzucających liście na zimę,całkowita biomasa listowia może być oszacowana na podstawie znanej pierśnicy drzewa: m p = ζ d η (3) gdzie m p - biomasa listowia (świeża) pojedynczego drzewa [kg], d - pierśnica [cm], ζ, η - parametry: Rodzaj współczynniki ζ η świerk 0,142 1,69 Modrzew 0,043 1,62 Dąb 0,042 1,78 Brzoza 0,034 1,78 Przeliczenie świeżej masy na suchą masę wg Tab Masa korzeni u = (4) ϑ b κ (4) gdzie: u = sucha masa systemu korzeniowego [kg]; b = sucha masa grubizny [kg]; ) ϑ, κ parametry (Tab. 5). Tab. 5. Współczynniki równania (4), wg Chen i Niklas, 2007, przeliczone. ϑ κ Drzewa iglaste 0,524 0,847 Drzewa liściaste 0,445 0,962 Uogólnienie wyników Przelicz stan biomasy i roczną produkcję pierwotną netto na jednostki energii i masy węgla. Jeżeli to możliwe, użyj danych o wartościach kalorycznych drewna drzew z Puszczy Niepołomickiej uzyskanych w innym projekcie; w braku takich danych użyj danych literaturowych (Tab. 6). Przyjmij w przybliżeniu 50% zawartości węgla w suchej masie tkanek roślinnych (Thomas i Martin 2012).

4 Tab. 6. Wartości kaloryczne (suchej masy bezpopiołowej) 55 gatunków roślin zebranych na Mt. Washington, NH, USA (wg Bliss, 1962; Ecology 43(4), 753). Grupa Liczba gatunków Średnia ± SD kj g -1 Zakres kj g -1 Krzewy wieczniezielone 11 21,34 ± 0,20 20,31 23,27 Krzewy zrzucające liście 9 20,65 ± 0,14 19,33 21,57 Krzewy łącznie 20 21,03 ± 0,14 19,33 23,27 Zioła 20 19,26 ± 0,12 18,16 21,54 Mchy 7 18,46 ± 0,29 17,63 20,01 Porosty 8 18,10 ± 0,25 17,07 19,33 Wstaw otrzymane dane do formularza wynikowego Literatura Bliss 1962 Cheng D.-L., Niklas K. J Above- and below-ground biomass relationships across 1534 forested communities. Annals of Botany 99: Suliński 1993 Thomas S. C., Martin A. R., Carbon Content of Tree Tissues: A Synthesis. FORESTS, 3(2):

5 Formularz wyników Uwaga: stosuj zapis naukowy (wykładniczy), zwróć uwagę na poprawny zapis liczb (liczba cyfr znaczących) Zmienna Jednostka Wartość Stan biomasy drzew g s.m. ha -1 g C ha -1 kj ha -1 Produkcja nadziemna g s.m. ha -1 rok -1 g C ha -1 rok -1 kj ha -1 rok -1