Tematy prezentacji EP3 - część I (Sukcesja drzewostanów) Objaśnienia wyników symulacji (wykresów)

Transkrypt

1 Zawartość: Tematy prezentacji EP3 - część I (Sukcesja drzewostanów) Objaśnienia wyników symulacji (wykresów) Tematy prezentacji EP3 - część II (Struktura drzewostanów) Objaśnienia danych o drzewostanach (tabel, map i zdjęć) Literatura

2 Szczegółowe zadania w prezentacji EP3 - część I Temat I-1. Dynamika składu gatunkowego w przebiegu sukcesji pierwotnej (ryc. 1-3) 1. Określ długość okresu sukcesji i wskaż gatunki charakterystyczne dla różnych etapów sukcesji 2. Wskaż różnice w przebiegu sukcesji na porównywanych siedliskach 3. Przeanalizuj różnice udziałów gatunków liczonych wg pola przekroju i liczby drzew 4. Określ główne trendy zmian składu gatunkowego podczas sukcesji Temat I-2 Parametry środowiska w przebiegu sukcesji (ryc. 4-5) 1. Przeanalizuj zmiany i zależności zagęszczenia drzew, pola przekroju, powierzchni liści i światła pod okapem 2. Przeanalizuj zmiany i zależności symulowanych warunków klimatycznych podczas sukcesji 3. Przeanalizuj zmiany parametrów glebowych podczas sukcesji oraz ich zależności od cech drzewostanu Temat I-3. Czynniki ograniczające odnowienie i wzrost drzew w przebiegu sukcesji (ryc. 6-7) 1. Określ najważniejsze czynniki hamujące pojawianie się odnowień poszczególnych gatunków 2. Określ najważniejsze czynniki hamujące wzrost drzew poszczególnych gatunków Temat I-4. Zmiany średniej rocznej temperatury a przebieg sukcesji (ryc. 8-11) 1. Przeanalizuj wpływ stopniowego wzrostu temperatury na przebieg sukcesji na obydwu siedliskach 2. Przeanalizuj wpływ stopniowego spadku temperatury na przebieg sukcesji 3. Przeanalizuj wpływ stopniowego wzrostu wahań temperatury na przebieg sukcesji Temat I-5. Zmiany rocznej sumy opadów a przebieg sukcesji (ryc ) 1. Przeanalizuj wpływ stopniowego spadku sumy opadów na przebieg sukcesji na obydwu siedliskach 2. Przeanalizuj wpływ stopniowego wzrostu sumy opadów na przebieg sukcesji Temat I-6. Zmiany czynników zewnętrznych a przebieg sukcesji (ryc ) 1. Przeanalizuj wpływ wzrostu poziomu imisji związków azotowych na przebieg sukcesji 2. Przeanalizuj wpływ presji zwierzyny na przebieg sukcesji

3 Ekologiczny model drzewostanu FORLAS Autorzy: prof. Bogdan Brzeziecki, dr Jacek Zajączkowski Właściciel: (C) SGGW - Katedra Hodowli Lasu Bieżąca wersja aplikacji: 2.2 Udostępnienie aplikacji do celów testowych: na życzenie osób zainteresowanych Ogólne informacje o załączonych wynikach symulacji Położenie geograficzne (do automatycznego określenia zmiennych klimatycznych): Rogów Ustawienia lokalizacji: typowy poziom imisji azotu, typowy udział deszczów ulewnych Ustawienia obiektów (siedlisk): typowe gleby dla siedlisk, brak presji zwierzyny Całkowita długość okresu symulacji: 300 lat Liczba powtórzeń symulacji w obiekcie (do uśrednienia wyników): 5 Jednostkowa wielkość powierzchni drzewostanu objętej symulacją: 1/12 ha Liczba gatunków wybieranych do prezentacji: 10, wg malejącego, każdorazowo obliczanego kryterium Kryterium wyboru gatunków do prezentacji: wg udziałów w polu przekroju, zsumowanych dla całego okresu Symulowany wzrost średniej temperatury: liniowy, od 0 do +5 C w końcu okresu symulacji Symulowany spadek średniej temperatury: liniowy, od 0 do 3 C w końcu okresu symulacji Symulowany wzrost sumy opadów: liniowy, od 0 do +300 mm w końcu okresu symulacji Symulowany spadek sumy opadów: liniowy, od 0 do 200 mm w końcu okresu symulacji Symulowany wzrost imisji związków azotowych: skokowy w 30. roku symulacji, z 5 do 8 kg/ha/rok Symulowana presja zwierzyny: silna, od 1. roku symulacji Interpretacja czynników hamujących: ODNOWIENIE - wskazano udział (%) wszystkich powtórzeń symulacji, dla których w danym roku odnowienie danego gatunku nie doszło do skutku ze względu na działanie danego czynnika; WZROST - wskazano wartości (średnie z powtórzeń) współczynników korygujących przyrost pierśnicy; wartość 100% oznacza brak wpływu czynnika na wzrost danego gatunku, 0% - całkowite zahamowanie wzrostu przez ten czynnik itd.

4 PREZENTACJA EP3 TEMAT II-1 OZNACZENIE LITEROWE GRUPY DZIEKAŃSKIEJ (A-E)... Fazy rozwojowe w lasach naturalnych 1. Charakterystyka faz rozwojowych lasu naturalnego w warunkach Europy Środkowej (na podstawie literatury przygotuj 1-2 folie) 2. Określenie faz rozwojowych w obiektach położonych w lesie naturalnym: W-1 i W-2 (wypełnij zacieniowane pola w poniższej tabeli i skopiuj ją na folię) Obiekt (arkusz danych) W-1 W-2 Orientacyjny skład gatunkowy wg G - udziały 5% i więcej, zaokrągl. Obliczenia wskaźnika kompensacji V k = ( V d + V p ) / V w V d - miąższość dorostów (drzew obecnych tylko w II terminie) V p - przyrost (zmiana miąższości drzew obecnych w I i II terminie) V w - miąższość wypadów (drzew obecnych tylko w I terminie) V k - wskaźnik kompensacji Obliczenia wskaźnika zmiany miąższości V z = V II / V I V II - miąższość drzewostanu w II terminie V I - miąższość drzewostanu w I terminie V z - wskaźnik zmiany miąższości Faza rozwojowa - na poniższym diagramie (wg P. Meyera 1995) wyznacz położenie obiektów w oparciu o wartości wskaźników; wpisz symbole obiektów do diagramu, a odczytane nazwy faz - do pól obok

5 PREZENTACJA EP3 TEMAT II-2 OZNACZENIE LITEROWE GRUPY DZIEKAŃSKIEJ (A-E)... Fazy rozwojowe w lasach zagospodarowanych zrębowo 1. Charakterystyka faz rozwojowych lasu zagospodarowanego systemem zrębowym (na podstawie literatury przygotuj 1-2 folie) 2. Określenie faz rozwojowych w wybranych drzewostanach jednogatunkowych: J-1 i J-2 (wypełnij zacieniowane pola w poniższej tabeli i skopiuj ją na folię) Obiekt (arkusz danych) J-1 J-2 Orientacyjny skład gatunkowy wg G - udziały 5% i więcej, zaokrągl. Obliczenia wskaźnika kompensacji V k = ( V d + V p ) / V w V d - miąższość dorostów (drzew obecnych tylko w II terminie) V p - przyrost (zmiana miąższości drzew obecnych w I i II terminie) V w - miąższość wypadów (drzew obecnych tylko w I terminie) V k - wskaźnik kompensacji Obliczenia wskaźnika zmiany miąższości V z = V II / V I V II - miąższość drzewostanu w II terminie V I - miąższość drzewostanu w I terminie V z - wskaźnik zmiany miąższości Faza rozwojowa - na poniższym, zaadaptowanym diagramie (wg P. Meyera 1995) wyznacz położenie obiektów w oparciu o wartości wskaźników; wpisz symbole obiektów do diagramu, a odczytane nazwy faz - do pól obok

6 PREZENTACJA EP3 TEMAT II-3 OZNACZENIE LITEROWE GRUPY DZIEKAŃSKIEJ (A-E)... Struktura pierśnic drzew 1. Sposoby opisu struktury pierśnic i przykłady struktury pierśnic w drzewostanach o różnym wieku i na siedliskach o różnej żyzności (na podstawie literatury przygotuj 2-3 folie) 2. Określenie i porównanie aktualnej struktury pierśnic w obiektach W-1, W-2, J-1 i J-2 (sporządź i zestaw obok siebie wykresy liczby drzew według ich pierśnic, w klasach 10 mm dla drzewostanów J-1 i J-2 oraz 25 mm dla drzewostanów W-1 i W-2, przeliczając wartości klas na odpowiednie udziały procentowe, przygotuj jedną folię zbiorczą, rozpoznaj typy struktur pierśnic, oceń dobór klas pierśnic) 3. Porównanie struktury pierśnic dla różnych gatunków w drzewostanach naturalnych W-1 i W-2 (sporządź po jednym wykresie dla obiektu, nakładając na siebie linie dla poszczególnych gatunków, przygotuj jedną folię zbiorczą, oceń obecne role i tendencje rozwojowe gatunków)

7 PREZENTACJA EP3 TEMAT II-4 OZNACZENIE LITEROWE GRUPY DZIEKAŃSKIEJ (A-E)... Struktura wysokości drzew 1. Zasady wyróżniania pięter koron w drzewostanie oraz zależność budowy pionowej drzewostanu od siedliska i składu gatunkowego (na podstawie literatury przygotuj 1-2 folie) 2. Określenie aktualnej budowy pionowej w obiektach W-1, W-2, J-1 i J-2 (sporządź i zestaw obok siebie rozkłady miąższości i liczby drzew według ich wysokości, w klasach 1 m, przeliczając wartości klas na odpowiednie udziały procentowe, przygotuj po jednej folii zbiorczej z wynikami dla drzewostanów wielo- i jednogatunkowych, wyróżnij ewentualne piętra drzewostanu) 3. Określenie smukłości drzew w poszczególnych warstwach drzewostanów jednogatunkowych J-1 i J-2 (wypełnij zacieniowane pola w poniższej tabeli i skopiuj ją na folię, przygotuj komentarz o związku wyników z pochodzeniem, wiekiem i gatunkiem panującym drzewostanu) Obiekt (arkusz danych) J-1 J-2 Gatunek panujący So Ol Wiek drzewostanu 22 lata 25 lat Powierzchnia drzewostanu [ha] Zasobność drzewostanu [m 3 /ha] Miąższość tablicowa dla aktualnego wieku [m 3 /ha] Zadrzewienie wg tablic Szymkiewicza [m 3 /m 3 ] Całkowita liczba drzew Wysokość górna H G - średnia z 5% drzew najwyższych Liczebność warstwy górnej - powyżej 2/3 H G Liczebność warstwy środkowej - od 1/3 H G do 2/3 H G Liczebność warstwy dolnej - poniżej 1/3 H G Wskaźnik smukłości S = H [m] / D [cm] dla poszczególnych warstw S - średnia / zakres dla warstwy górnej / - / - S - średnia / zakres dla warstwy środkowej / - / - S - średnia / zakres dla warstwy dolnej / - / -

8 PREZENTACJA EP3 TEMAT II-5 OZNACZENIE LITEROWE GRUPY DZIEKAŃSKIEJ (A-E)... Zagęszczenie i równomierność rozmieszczenia drzew 1. Charakterystyka miar zwarcia i wskaźników rozmieszczenia drzew w drzewostanach (na podstawie literatury przygotuj 2-3 folie) 2. Identyfikacja drzew w dwóch drzewostanach zobrazowanych na zdjęciach satelitarnym (ryc. 2) (oznacz kropkami położenie pni drzew zakładając, że jest ono tożsame z położeniem środków koron; wypełnij zacieniowane pola w poniższej tabeli i skopiuj ją na folię, przygotuj komentarze) Gatunek drzewostanu (Bk - starszy, So - młodszy) Bk So Zwarcie koron drzewostanu Stopień zwarcia (luźne - silne) Procent zwarcia Zagęszczenie drzew w drzewostanie N R - rzeczywista liczba pni wg stanu na gruncie [szt] P - Powierzchnia drzewostanu [m 2 ] - Zagęszczenie rzeczywiste = N R /P [szt/m 2 ] N Z - liczba drzew zidentyfikowanych na zdjęciu [szt] Wskaźnik dokładności identyfikacji zdalnej N Z / N R [%] Obliczenia indeksu rozmieszczenia drzew R = r A / r E N Z2 - liczba uwzględnionych drzew (bez pasa brzeżnego 10 m) [szt] P - powierzchnia drzewostanu (bez pasa brzeżnego) [m 2 ] - zagęszczenie drzewostanu (bez pasa brzeżnego 10 m) [szt/m 2 ] r E - średnia teoretyczna odl. do najbliższego sąsiada = 1/(2) [m] r A - średnia empiryczna odległość do najbliższego sąsiada [m] R - indeks rozmieszczenia drzew Tendencja rozmieszczenia określona na podstawie indeksu R Wklej obok fragment zdjęcia drzewostanu bukowego z wynikami identyfikacji drzew:

9 PREZENTACJA EP3 TEMAT II-6 OZNACZENIE LITEROWE GRUPY DZIEKAŃSKIEJ (A-E)... Zróżnicowanie, segregacja przestrzenna i zmieszanie gatunków 1. Charakterystyka wskaźników dotyczących współwystępowania różnych gatunków w drzewostanach (na podstawie literatury przygotuj 2-3 folie oraz dodatkowo wykresy zależności wskaźnika H Shannona od liczby gatunków o równych udziałach oraz od udziałów dwóch gatunków różniących się o 10,20,30..%) 2. Identyfikacja trzech najbliższych sąsiadów dla każdego drzewa znajdującego się na jednej z czterech środkowych działek na mapie przedstawionej na ryc. 1 oraz określenie wybranych wskaźników (wyprowadź strzałki w kierunku trzech sąsiadów - najbliższego sąsiada oznacz podwójnym grotem; wypełnij zacieniowane pola w poniższej tabeli i skopiuj ją na folię) Obiekt (arkusz danych) W-2 Liczba drzew N D / Liczba gatunków N G / Orientacyjny skład gatunkowy wg N - udziały 5% i więcej, zaokrąglone Wskaźnik różnorodności Shannona H' = Σ j=n G p j ln ( p j ), gdzie p j oznacza udział liczby drzew gatunku j w ogólnej liczbie drzew na analizowanej powierzchni Wskaźnik H' Współczynniki zmieszania dwóch gatunków ( i = ) o największym udziale w podanym wyżej składzie, stanowiące średnią wartość współczynnika M, określanego dla każdego osobnika danego gatunku: M = ( V 1 + V 2 + V 3 ) / 3 gdzie V j = 1, gdy j-ty sąsiad danego drzewa jest tego samego gatunku, inaczej V j = 0 i = 1 Gatunek / Współczynnik M średni / M: zakres dla gatunku / / ( ) i = 2 Gatunek / Współczynnik M średni / M: zakres dla gatunku / / ( ) Współczynniki przestrzennego zróżnicowania pierśnic dwóch gatunków ( i = ) o największym udziale, stanowiące średnią wartość współczynnika T, określanego dla każdego osobnika danego gatunku: T = 1 d / D gdzie D oznacza większą, a d - mniejszą z pierśnic danego osobnika i jego najbliższego sąsiada i = 1 Gatunek / Współczynnik T średni / T: zakres dla gatunku / / ( ) i = 2 Gatunek / Współczynnik T średni / T: zakres dla gatunku / / ( ) Wklej obok fragment mapy ze wskazanymi za pomocą strzałek najbliższymi sąsiadami poszczególnych drzew:

10 EP3: Charakterystyka załączonych danych o drzewostanach TABELE: Plik MS Excel z czterema arkuszami W-1, W-2, J-1, J-2 Opisano dwa typy drzewostanów: W - wielogatunkowego oraz J - jednogatunkowego, po dwa różne drzewostany każdego typu. Łącznie opisano cztery obiekty, dla których dane umieszczono w poszczególnych arkuszach: W-1: Białowieski Park Narodowy, siedlisko BMśw, powierzchnia 16 arów, wiek drzew do 200 lat; W-2: Białowieski Park Narodowy, siedlisko Lw, powierzchnia 16 arów, wiek drzew do 250 lat; J-1: Rogów, doświadczalna sośnina z sadzenia 1x1m, siedlisko BMśw, powierzchnia 4 ary, wiek drzew 22 lata; J-2: Kampinoski Park Narodowy, samosiew olszy na łące, siedlisko Ol, powierzchnia 4 ary, wiek drzew do 25 lat; W celu umożliwienia identyfikacji aktualnej fazy rozwojowej, dla każdego obiektu podano opisy stanu drzewostanu w dwóch terminach pomiarowych (termin I i II), odległych o ok. 10 lat Dla wszystkich drzew w obiekcie, których pierśnica w momencie pomiaru przekraczała 50 mm, podano gatunek i miąższość V [m 3 ] - w obydwu terminach, a ponadto pierśnicę D [mm] i wysokość H [m] drzew w II terminie pomiaru; brak drzewa w danym terminie oznaczono przez zerową wartość miąższości W opisie obiektu W-2 podano również numery czterech działek i numery drzew w obrębie działki, w celu umożliwienia dowiązania informacji w tabeli do drzew zaznaczonych na mapie (ryc.1 ) MAPA: Ryc. 1 Każda mapa pokazuje rozmieszczenie drzew w II terminie pomiaru na czterech sąsiadujących działkach (o wymiarach 20 x 20 m każda), tworzących jeden obiekt (W-2), zlokalizowany w drzewostanie naturalnym w Puszczy Białowieskiej Przedstawiono współrzędne podstaw pni; wielkość kółka oznacza jedną z siedmiu klas pierśnicy o wartościach granicznych 100, 200, 300, 400, 500 i 600 mm, barwa oznacza gatunek - według legendy załączonej do mapy Numeracja drzew na każdej z czterech działek jest zgodna z odpowiednimi danymi w arkuszu W-2; numeracja nie jest ciągła, ponieważ uwzględnia drzewa, które wypadły przed pierwszym terminem pomiarowym Bok zaznaczonej na mapie siatki podstawowej ma 10 m; do analiz przestrzennych należy wybrać drzewa położone w czterech wewnętrznych kwadratach 10 x 10 m; drzewa bliższe brzegu wykorzystywać tylko jako elementy otoczenia ZDJĘCIA: Ryc. 2 Pochodzenie: satelita Quickbird; udostępnione do celów dydaktycznych przez Zakład Urządzania Lasu IBL Data wykonania: sierpień 2002; kanał panchromatyczny; przybliżona rozdzielczość (wielkość piksela): 60 cm Przedstawiono drzewostany jednogatunkowe: Bk ok. 100 lat na siedlisku Lśw oraz So ok. 40 lat na siedlisku BMśw Dla właściwego wyskalowania, obok każdego zdjęcia zaznaczono długość odcinka 25 metrów Do analiz przestrzennych należy wybrać drzewa, których środki koron (utożsamiane z położeniem pni) znajdują się nie bliżej niż 10 m od brzegu zdjęcia; drzewa bliższe brzegu wykorzystywać tylko jako elementy otoczenia

11 EP3: LITERATURA Część I Brzeziecki B., 1991: Ekologiczny model wzrostu lasu: niektóre problemy metodyczne i kalibracyjne. Sylwan 9 Brzeziecki B., Zajączkowski J., 2006: FORLAS 2.0. Podręcznik użytkownika programu. Katedra Hodowli Lasu SGGW Brzeziecki B., 1994: Rola matematycznego modelowania w prognozowaniu wpływu potencjalnych zmian klimatu na ekosystemy leśne. Sylwan 10 Zajączkowski J., 2006: Application of FORLAS 2.1 ecological model to forest stand development study. Ann. WAU For. & Wood Techn. 60 Zajączkowski J., Brzeziecki B., 2007: Ekologiczny model drzewostanu. Mat. konf. "Quo vadis, forestry?", Sękocin Część II Szymański S., 1986: Ekologiczne podstawy hodowli lasu. PWRiL Andrzejczyk T., Brzeziecki B., 1997: Fazy rozwojowe drzewostanów a zachowanie różnorodności ekosystemów leśnych. Las Polski 8 Miścicki S., 1994: Naturalne fazy rozwojowe drzewostanów - podstawa taksacji leśnych rezerwatów przyrody. Sylwan 4 Brzeziecki B., 2002: Wskaźniki zróżnicowania struktury drzewostanu. Sylwan 4 Brzeziecki B., 2005: Struktura drzewostanu i jej znaczenie ekologiczno-hodowlane. Biblioteczka Leśniczego 224 Bolibok L., 2003: Dynamika struktury przestrzennej drzewostanów naturalnych w oddziale 319 BPN czy biogrupy drzew są powszechne i trwałe w nizinnym lesie naturalnym? Sylwan 1 Puchalski T., Prusinkiewicz Z., 1990: Ekologiczne podstawy siedliskoznawstwa leśnego. PWRiL