Geoinformacja o lasach w skali kraju z pomiarów naziemnych. Baza danych WISL - wykorzystanie informacji poza standardowymi raportami

Transkrypt

1 Geoinformacja o lasach w skali kraju z pomiarów naziemnych. Baza danych WISL - wykorzystanie informacji poza standardowymi raportami Bożydar Neroj, Jarosław Socha

2 Projekt zlecony przez Dyrekcję Generalną Lasów Państwowych Aktualna i potencjalna produkcyjność siedlisk leśnych Polski dla głównych gatunków lasotwórczych

3 Produkcyjność siedlisk leśnych Polski dla sosny zwyczajnej

4 Produkcyjność potencjalna i aktualna 1. Określenie wskaźnika bonitacji (SI) SIH H T T (T (T R 2 R 2 ), ) 2. Określenie bieżącego przyrostu miąższości (Zv) Powierzchnie WISL: Z v = V k V p + U gdzie: Z v - bieżący przyrost miąższości, V k miąższość na końcu okresu, V p miąższość na początku okresu, U miąższość drzew usuniętych w okresie 5 lat

5 Cele pracy: Określenie związku produkcyjności siedlisk dla sosny z cechami siedlisk (klimat, rzeźba terenu, podłoże geologiczne, właściwości gleb, uwilgotnienie) i charakterystyką drzewostanową (wiek, wysokość, pierśnica, zagęszczenie, wskaźnik zadrzewienia, zasobność). Wskazania przestrzennej zmienności produkcyjności w skali kraju.

6 Hipotezy badawcze: 1. Połączenie dostępnych danych GIS (topografii, geologii, gleb, klimatu), wyników prac glebowosiedliskowych i cech dendrometrycznych, pozwolą lepiej określić produkcyjność siedlisk leśnych dla sosny niż typy siedliskowe lasu. 2. Szczegółowe charakterystyki siedliska wpływają na relacje pomiędzy bieżącym przyrostem miąższości sosny zwyczajnej a cechami biometrycznymi drzewostanu. Pozwala to na zwiększenie dokładności bieżącego przyrostu miąższości. 3. Obserwowane zmiany warunków siedliskowych wpływają na zmianę potencjalnej i aktualnej produkcyjności siedlisk leśnych Polski dla sosny.

7 Powierzchnie WISL dla sosny zwyczajnej wykorzystane do budowy modeli produkcyjności siedlisk dominujący udział sosny (70% i więcej), powierzchnie jednorodne nie dzielone, Dane uzyskane na pow.: pierśnice, wybrane wysokości, wiek, miąższość, przyrost 5-letni, TSL powierzchnie WISL

8 Wskaźniki bioklimatyczne analizowane w modelowaniu produkcyjności BIO1 = Annual Mean Temperature średnia temperatura roczna BIO2 = Mean Diurnal Range (Mean of monthly (max temp - min temp)) BIO3 = Isothermality (BIO2/BIO7) (* 100) BIO4 = Temperature Seasonality (standard deviation *100) sezonowość temperatur BIO5 = Max Temperature of Warmest Month maksymalna temperatura najcieplejszego miesiąca BIO6 = Min Temperature of Coldest Month minimalna temperatura najzimniejszego miesiąca BIO7 = Temperature Annual Range (BIO5-BIO6) zakres roczny temperatur BIO8 = Mean Temperature of Wettest Quarter średnia temperatura najwilgotniejszego miesiąca BIO9 = Mean Temperature of Driest Quarter BIO10 = Mean Temperature of Warmest Quarter BIO11 = Mean Temperature of Coldest Quarter BIO12 = Annual Precipitation suma opadów rocznych BIO13 = Precipitation of Wettest Month BIO14 = Precipitation of Driest Month BIO15 = Precipitation Seasonality (Coefficient of Variation) BIO16 = Precipitation of Wettest Quarter BIO17 = Precipitation of Driest Quarter BIO18 = Precipitation of Warmest Quarter suma padów w najcieplejszym kwartale BIO19 = Precipitation of Coldest Quarter BIO20our = Mean Temperature of in Vegetation season (IV-IX) średnia temperatura w okresie wegetacyjnym BIO21our = Precipitation sum in Vegetation season (IV-IX) suma opadów w okresie wegetacyjnym BIO22our = Evapotranspiration in Vegetation season (IV-IX) BIO22our = Mean Evapotranspiration (I-XII)

9 Średnia roczna temperatura wskaźnik bio1 o C*100

10 Średnia roczna suma opadów wskaźnik bio12

11 Mapa geologiczna w skali 1:

12 Mapa gleb Polski

13 Metodyka Opracowanie modeli statystycznych, opisujących kształtowanie się produkcyjności siedlisk dla sosny zwyczajnej za pomocą metody GAM gdzie: Y zmienna zależna (SI, ZV 5 ) X i zmienne wyjaśniające, G funkcja wiążąca (w analizach zastosowano funkcję identycznościową), f i funkcje wygładzające, ẞ wyraz wolny, Ɛ błąd (zakłada się stałą wariancję błędów oraz średnią wynoszącą 0). Zmienna zależna Wskaźnik bonitacji (SI) Bieżący przyrost miąższości (Zv) Zmienne wyjaśniające TSL, Podtyp gleby, Podłoże geologiczne 1:50000, Wiek, Współrzędne geograficzne, Sezonowość temperatur, Suma rocznych opadów Wiek, Wskaźnik bonitacji (SI), Zasobność (V), Wskaźnik zadrzewienia (Wz), Pierśnicowe pole przekroju (G)

14 Model Wyniki: Wskaźnik bonitacji (SI) powierzchnie WISL Modele opisujące bonitację (SI) jako funkcję zmiennych środowiskowych Zmienna zależna Zmienne wyjaśniające R 2 Liczba par. równania WISL_1 SI Żyzność siedliska B-BM-LM-L, Uwilgotnienie siedliska S-ŚW-W-B 0, ,196 R 2 adj WISL_2 SI Żyzność siedliska B-BM-LM-L, Uwilgotnienie siedliska S-ŚW-W-B, Podłoże geologiczne 1: WISL_3 SI Żyzność siedliska B-BM-LM-L, Uwilgotnienie siedliska S-ŚW-W-B, Podłoże geologiczne 1:500000, współrzędne geograficzne 0, ,209 0, ,243 WISL_4 SI Żyzność siedliska B-BM-LM-L, Uwilgotnienie siedliska S-ŚW-W-B, Podłoże geologiczne 1:500000, współrzędne geograficzne, Średnia roczna temperatura, Suma rocznych opadów WISL_5 SI Żyzność siedliska B-BM-LM-L, Uwilgotnienie siedliska S-ŚW-W-B, Podłoże geologiczne 1:500000, współrzędne geograficzne, Średnia roczna temperatura, Suma rocznych opadów, Wiek, WISL_6 SI Żyzność siedliska B-BM-LM-L, Uwilgotnienie siedliska S-ŚW-W-B, Podłoże geologiczne 1:500000, współrzędne geograficzne, Średnia roczna temperatura, Suma rocznych opadów, wiek, Kraina przyrodniczo-leśna 0, ,250 0, ,535 0, ,545

15 Wyniki: Zależność bonitacji od wieku i sumy opadów rocznych Model (WISL_5) Błąd standardowy określenia bonitacji: 2,82 m (-1,80 m do 1,92 m)

16 Wyniki: Zależność bonitacji od żyzności i uwilgotnienia siedliska (Model WISL_5) Błąd standardowy określenia bonitacji: 2,82 m (-1,80 m do 1,92 m)

17 Trendy wzrostu sosny zwyczajnej w Europie Sumaryczna produkcja i zasobność są osiągane 30 lat wcześniej niż 100 lat temu; W wieku 75 lat pozyskiwane jest obecnie 200 m3/ha, w porównaniu do 75 m3/ha 100 lat temu; Oznacza to zmianę produkcyjności na poziomie 150%

18 Wyniki: Bieżący przyrost miąższości powierzchnie WISL Modele opisujące bieżący przyrost miąższości (Zv5) Model Zmienna zależna Zmienne wyjaśniające R 2 równania (bez wyrazu Liczba parametrów wolnego) AP_WISL1 ZV5 Zasobność (V) 0, ,242 AP_WISL2 ZV5 Pierśnicowe pole przekroju (G) 0, ,363 AP_WISL3 ZV5 Wskaźnik zagęszczenia (SDI) 0, ,293 AP_WISL4 ZV5 Wskaźnik zadrzewienia (Wz) 0, ,299 AP_WISL5 ZV5 Wiek 0, ,080 AP_WISL6 ZV5 Pierśnicowe pole przekroju (G), Wiek, 0, ,608 Wskaźnik bonitacji (SI) AP_WISL7 ZV5 Wiek, Wskaźnik bonitacji (SI), Zasobność (V), Wskaźnik zadrzewienia (Wz) 0, ,575 R 2 adj

19 Wyniki: Zależność bieżącego przyrostu miąższości od bonitacji i wieku (Model AP_WISL6) Błąd standardowy określenia bieżącego przyrostu: 2,84 m 3 /ha/rok (-1,80 do 1,63 m 3 /ha/rok)

20 Mapa produkcyjności potencjalnej siedlisk opracowana na podstawie danych WISL i bieżących zmiennych środowiskowych

21 Mapa produkcyjności potencjalnej siedlisk (SI) Mapa produkcyjności potencjalnej siedlisk oraz granice głównych zlodowaceń

22 Mapa produkcyjności potencjalnej siedlisk a pierwotne szkodniki sosny Mapa zagrożenia występowania szkodników pierwotnych sosny [Perlińska, Hamera-Dzierżanowska 2016]

23 Średnia roczna temperatura w roku 2015

24 Średnia roczna temperatura w roku 2050

25 Suma opadów rocznych w roku 2015

26 Suma opadów rocznych w roku 2050

27

28 Podsumowanie: Wskaźnik bonitacji dla sosny zwyczajnej zależy głównie od cech związanych z siedliskiem: sumy rocznych opadów, średniej rocznej temperatury, położenia geograficznego, typu siedliskowego lasu oraz wieku drzewostanu. Opracowana na bazie modelu z powierzchni WISL mapa potencjalnego wskaźnika bonitacji obrazuje przestrzenną zmienność produkcyjności siedlisk dla sosny zwyczajnej. Modele statystyczne opracowane w ramach projektu, zbudowane w oparciu o zmienne dostępne w bazach danych SILP oraz na etapie sporządzania planu urządzenia lasu, wskazują, że wskaźnik bonitacji, wiek drzewostanu, wskaźnik zadrzewienia oraz zasobność są zmiennymi najlepiej wyjaśniającymi zmienność bieżącego przyrostu miąższości w praktyce polskiego leśnictwa. Wynikiem projektu jest oprogramowanie, które może wspomagać decyzje w leśnictwie do momentu opracowania tablic zasobności.