Nauka o produkcyjności lasu

Transkrypt

1 Nauka o produkcyjności lasu Wykład 4 Studia I Stopnia, kierunek leśnictwo

2 Treść wykładu: Wzrost i przyrost grubości Wpływ czynników biotycznych, abiotycznych i antropogenicznych na wzrost i przyrost grubości Podstawy dendrochronologii i dendroklimatologii

3

4 W naszej strefie klimatycznej występuje wyraźny podział roku na okres ciepły i zimny. W okresie ciepłym występuje aktywność kambium, a więc następuje podział komórek i ich wzrost. W okresie zimnym procesy te nie zachodzą. Co roku powstaje warstwa komórek słój roczny

5 U gatunków iglastych słój składa się z warstwy cienkościennych (jasnych) cewek drewna wczesnego i grubościennych (ciemniejszych) cewek drewna późnego Taka struktura słoja rocznego pozwala na bezproblemowe wyróŝnienie wytwarzanych słojów rocznych

6

7

8

9 Gatunki liściaste: pierścieniowonaczyniowe (Db, Bk, Js): szerokie naczynia skupione są w drewnie wczesnym (stosunkowo łatwe ustalenie granicy słojów rocznych) rozpierzchłonaczyniowe (Brz, Ol): granicę słoja moŝna rozpoznać po bardzo cienkiej warstwie drewna odbijającejświatło (konieczność ustawienia drewna pod pewnym kątem i zastosowania mikroskopu, najlepiej stereoskopowego przy krotnym powiększeniu)

10

11

12

13 Na początku sezonu wegetacyjnego uaktywnia się kambium. Podział komórek: do środka drzewa (komórki drewna) na zewnątrz drzewa (łyko) W Polsce stosunkowo mało badań nad wzrostem grubości drzew w sezonie wegetacyjnym (problemy metodyczne i techniczne)

14

15

16 4 drzewostany sosnowe (Bśw i BMśw, II i V klasa wieku) w Rogowie: Początek aktywności kambium 26.IV do 15.V, duŝa zmienność; związek z grubością drzew: grubsze wcześniej Zanik aktywności 19.VIII do 21.IX; drzewa grubsze dłuŝej Średnio dni, poszczególne drzewa 54 do 161 dni, zaleŝność od czynników pogodowych (opady)

17 4 drzewostany dębowe (40 i 75 lat) w n- ctwie Golub-Dobrzyń: Początek aktywności kambium w połowie maja Zanik aktywności kambium 15.VII do 25.XI (wiekszość 15 VIII do 11.IX) Krócej drzewostany młodsze i drzewa cieńsze Średnio 100 dni (49 do 132 dni)

18 Krzywa wzrostu grubości nieco inna, niŝ krzywa wzrostu wysokości Nie zawsze występuje faza juwenilna Wzrost rozpoczyna się od bardzo szybkiego powiększania się grubości na poszczególnych wysokościach pnia (słoje przy rdzeniu są zwykle szerokie i wraz z oddalaniem się od rdzenia zwęŝają się)

19

20

21

22 D 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0, Wiek

23 Niekiedy w niŝszych częsciach pnia, szczególnie na przekroju ścięcia, występuje strefa bardzo wąskich słojów Dotyczy to zwłaszcza gatunków cienioznośnych (Bk, Jd, Św) W skrajnych przypadkach strefa wąskich przyrostów moŝe mieć ponad 100 słojów Przyczyna: zbyt mała ilośćświatła; odnowienie naturalne pod okapem drzewostanu

24 p ierś n ica (m m ) w ie k p ie rś n ic o w y

25 Najczęściej analizowany jest wzrost i przyrost pierśnicy W młodym wieku wzrost pierśnicy jest szybki, z upływem lat wolniejszy Podobny wzrost występuje na przekrojach połoŝonych na róŝnych wysokościach U gatunków cienioznośnych strefa wąskich słojów moŝe wystąpić równieŝ na przekroju pierśnicowym Na pewnej wysokości pnia strefa wąskich słojów przy rdzeniu zaniknie

26 Szybkorosnące i światłoŝądne (Ol, Brz, Md, So) dorastają bardzo szybko do przekroju pierśnicowego (Ol i Brz juŝ nawet w 3 roku swegoŝycia). Rosnąc w sprzyjających warunkachświetlnych wytwarzają przy rdzeniu bardzo szerokie słoje, z upływem lat ich szerokość szybko maleje

27 Wolnorosnące i cienioznośne (Bk, Jd, Św, w młodości równieŝ Db) w sprzyjających warunkachświetlnych teŝ mogą szybko przyrastać na grubość, a własność tę zachowują do późnego wieku drzewa.

28 ZaleŜy od siedliska Modyfikacja wzrostu przy zmianach w siedlisku Wpływ innych czynników: trzebieŝy, wprowadzenia drugiej warstwy, itp. Wpływ stanowiska biosocjalnego Przesuwanie się drzew w klasach głównie w dół

29

30 Roczny przyrost pierśnicy - bardzo nieregularny Stąd zwykle prezentowany jako wartość przeciętna w okresie 5-cio lub 10-cioletnim Powoduje to wyrównanie przebiegu

31 Zr Wiek

32

33

34 Na przekroju poprzecznym widać, Ŝe najszersze słoje odkładają się z reguły przy rdzeniu Z upływem lat (wraz z oddalaniem się od rdzenia) szerokość słojów początkowo szybko, a następnie wolno, z wahaniami maleje

35 Kulminacja przyrostu grubości występuje z reguły w pierwszym okresie po przekroczeniu przez drzewo wysokości 1,3m Cecha bardzo zmienna, co ma związek z własnościami genetycznymi drzewa oraz z oddziaływaniem na wzrost czynników biotycznych, abiotycznych i antropogenicznych

36 Kulminacja przyrostu pierśnicy moŝe wystąpić później Gdy kulminacja poza pierwszym okresem 5- letnim - opóźnienie wzrostu Podstawową przyczyną opóźnienia wzrostu jest niedostatek światła, szczególnie gdy analizowane drzewa wzrastały przez pewien okres pod okapem drzewostanu

37 Kulminacja przyrostu pierśnicy u So (siedliska borowe, pielęgnowane drzewostany odnawiane sztucznie): około 80%: kulminacja przyrostu pierśnicy w pierwszym 5-letnim okresie po uzyskaniu przez drzewa wysokości 1,3 m 15%: kulminacja w drugim okresie 5-letnim reszta (około 4%) w trzecim okresie 5-letnim

38 Drzewostany róŝnowiekowe (z odnowienia naturalnego, Rogów): Około 40% w pierwszym 5-leciu Około 40% w piątym 5-leciu (!) pewna liczba analizowanych drzew (odnowione najwcześniej) nie miała dobrych warunków wzrostu w momencie skiełkowania nasion podobnie te, co odnowiły się najpóźniej

39 podobne zaleŝności u Brz, duŝa zmienność Brzom: duŝa zmienność, kulminacja nawet w wieku 80 lat Db: większość w pierwszym 5-leciu, pojedyncze drzewa nawet w ósmym Bk (płn): 40% w 1-szym 5-leciu, pojedyncze do 8-go Bk (płd): max (25%) w 2 okresie 5-letnim, pojedyncze nawet w 20-tym

40 przyczyna róŝnic u Bk z północy i południa: róŝne warunki powstawania drzewostanów na północy (Puszcza Bukowa): rębnia częściowa z krótkim okresem odnowienia na południu (Bieszczady): drzewostany odnawiane naturalnie, młode pokolenie pod okapem drzewostanu przez wiele lat

41 Polepszenie warunków w późniejszym wieku powoduje duŝe przyrosty pierśnicy i kulminację przyrostu przyrost promienia [mm] la ta

42 Wpływ czynników innych niŝświatło na przyrost pierśnicy gradacje owadów emisje przemysłowe zmiany poziomu wód gruntowych cięcia (trzebieŝe i rębnie częściowe) elementy klimatyczne

43

44 przyrost promienia [mm] lata Wpływ przemysłu (emisje i obniŝenie poziomu wody gruntowej), nadleśnictwo Olkusz: obniŝenie przyrostu zauwaŝalne od 1945, klęskowy okres , poprawa warunków w czasie ostatnich lat

45 przyrost promienia [mm] lata Cięcia (zwłaszcza w d-stanach Db i Bk): wzrost w duŝym zwarciu = odkładanie wąskich słojów = niewielkie przyrosty pierśnicy; rozluźnienie zwarcia (np. cięcia rębni częściowej) = poprawa warunków wzrostu; okres przyspieszonego wzrostu trwa dość krótko; negatywne zmiany w ugałęzieniu korony buka prowadzą do obniŝenia się przyrostu

46 Normalnie rosnące drzewo wytwarza najszersze słoje przy rdzeniu Kulminacja przyrostu pierśnicy następuje w 1- szym okresie po przekroczeniu wysokości 1,3 m Warunki świetlne zmieniają się w czasie Ŝycia drzewa, zwłaszcza w młodym wieku, co powoduje bardzo duŝą zmienność przyrostu grubości

47 Podobnie, jak przy analizie przyrostu wysokości, w kaŝdym drzewostanie występują 3 grupy drzew: Drzewa reagujące: po poprawieniu warunków wzrostu reagują zwiększeniem przyrostu Drzewa stagnujące: po poprawie warunków wzrostu nie reagują zwiększeniem przyrostu Drzewa zamierające: drzewa usychające przed poprawą warunków wzrostu

48 Udział drzew poszczególnych grup zaleŝy od długości trwania złych warunków świetlnych oraz od gatunku drzewa (jego cieniowytrzymałości) Przy wydłuŝaniu się okresu złych warunków świetlnych drzewa reagujące będą przechodziły do grupy stagnujących, a drzewa stagnujące do zamierających

49 U gatunków światłoŝądnych udział drzew reagujących będzie malał szybciej, niŝ u gatunków cieniowytrzymałych, u których wiele drzew moŝe utrzymywać się w grupie reagujących do późnego wieku

50 Zmienny rytm wzrostu moŝe być równieŝ spowodowany zmianami w czynnikach środowiska Wystąpienie niektórych z czynników prowadzi do obniŝenia przyrostu (emisje przemysłowe, odwodnienie terenu, gradacje owadów)

51 Wpływ zagęszczenia na wzrost i przyrost grubości

52 Wpływ zagęszczenia na wzrost Stopień zagęszczenia wpływa równieŝ na wzrost i przyrost grubości TrzebieŜe, rębnie częściowe, inne czynniki biotyczne, abiotyczne i antropogeniczne

53 Wpływ zagęszczenia na wzrost W zagęszczeniu maksymalnym wzrost grubości jest stosunkowo mały. Dotyczy to róŝnych wysokości pnia Zag. maksymalne -> zag. optymalne: szybki przyrost grubości drzew, zwłaszcza naleŝących do wyŝszych klas biosocjalnych; potem znów spadek wzrostu na grubość w dolnej części pnia

54 Wpływ zagęszczenia na wzrost Zag. optymalne -> zag. krytyczne: po pewnym czasie nastąpi zwolnienie przyrostu na grubość w górnej części pnia i zwiększenie przyrostu w dolnej części; przy braku konkurencji drzewo naraŝone jest na przewrócenie - obniŝenie środka cięŝkości; powrót do stopnia optymalnego

55 Wpływ zagęszczenia na wzrost Zag. krytyczne -> zag. katastrofalne: najpierw przesunięcie masa z góry w dół, potem zatrzymanie przyrostu na wysokość; drzewo bardzo wolno przyrasta na grubość nawet w dolnej części pnia.

56 Podstawy dendrochronologii i dendroklimatologii

57 Dendrochronologia i dendroklimatologia Dendrochronologia: nauka i metoda datowania wieku zjawisk przyrodniczych, obiektów i znalezisk archeologicznych oraz rekonstrukcji zmian klimatu opierająca się na analizie słojów Szerokość słojów uzaleŝniona jest od warunków pogodowych: duŝe przyrosty w latach korzystnych, małe - w latach niekorzystnych

58

59 Dendrochronologia i dendroklimatologia najdłuŝsze skale dendrologiczne w mają w Europie ponad 7000 lat (dęby z Irlandii), w w Ameryce Północnej - ok. 10 tys. lat (sosna oścista). najdłuŝsza rekonstrukcja zmian klimatu (średnia temperatura lata za ostatnie 1400 lat) opiera się na analizie sosny zwyczajnej rosnącej w północnej Szwecji.

60 Dendrochronologia i dendroklimatologia Dendroklimatologia: nauka obejmująca odtworzenie i prognozowanie zmian klimatu na podstawie analizy rocznych przyrostów drzew Metoda umoŝliwiającą poznanie wpływu warunków meteorologicznych na wzrost drzew oraz określanie ich wymagań klimatycznych

61

62 Dendrochronologia i dendroklimatologia Dendroskala: średnia krzywa przyrostów bieŝących grubości

63 Dendrochronologia i dendroklimatologia Dendroskala odzwierciedla zmiany warunków klimatycznych, zmiany powodowane zabiegami pielęgnacyjnymi, które stymulują przyrost, itp. Większość drzew (~70%) reaguje na te czynniki podobnie: zwiększonym lub zmniejszonym przyrostem grubości, cechami charakterystycznymi słoja rocznego,...

64 Dendrochronologia i dendroklimatologia W niektórych latach na większości drzew z danego obszaru przyrosty są wyjątkowo duŝe lub wyjątkowo małe lub występuje charakterystyczna sekwencja słojów. Są to tzw. lata wskaźnikowe

65 Dendrochronologia i dendroklimatologia

66 Dendrochronologia i dendroklimatologia

67

68

69 i d = z d _ z d wyrównany 100%

70 Wskaźnik tempa wzrostu grubości

71 Źródła rysunków i fotografii Informacje na temat autorów i praw autorskich do zdjęć znajdują się na stronach źródłowych: Ponadto wykorzystano: rysunki z podręcznika Przyrost drzew i drzewostanów prof. Mikołaja Borowskiego (PWRiL Warszawa) materiały własne SZDiNoPL