Projekt Nr Temat Produkcja pierwotna nadziemna: drzewa (metoda

Projekt Nr
Temat
Cel
Sprzęt
Prace
terenowe
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.
-
Prace
laboratoryjne
Opracowanie Posługując się empirycznymi funkcjami allometrycznymi (wg. Sulińskiego,
wyników
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 [m3]; d – pierśnica [m]; h – wysokość drzewa [m], α, β,
γ – współczynniki (Tab. 1).
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 vε
(2)
gdzie mp - biomasa listowia (świeża) pojedynczego drzewa [kg], v - miąższość
grubizny [m3], δ, ε – parametry (Tab. 3)
Tab. 3. Współczynniki równania allometrycznego (2)
Współczynniki
Biomasa igliwia
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:
mp = ζ dη
(3)
gdzie mp - biomasa listowia (świeża) pojedynczego drzewa [kg], d - pierśnica [cm], ζ,
η - parametry:
współczynniki
Rodzaj
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. 2.
4. Masa korzeni
u = (4) ϑ ×bκ
(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.
Drzewa iglaste
Drzewa liściaste
Uogólnienie
wyników
ϑ
0,524
0,445
κ
0,847
0,962
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).
Tab. 6. Wartości kaloryczne (suchej masy bezpopiołowej) 55 gatunków roślin
zebranych na Mt. Washington, NH, USA (wg Bliss, 1962; Ecology 43(4), 753).
Grupa
Krzewy wieczniezielone
Krzewy zrzucające liście
Krzewy łącznie
Zioła
Mchy
Porosty
Literatura
Liczba
gatunków
11
9
20
20
7
8
Średnia ± SD
kJ×g-1
21,34 ± 0,20
20,65 ± 0,14
21,03 ± 0,14
19,26 ± 0,12
18,46 ± 0,29
18,10 ± 0,25
Zakres
kJ×g-1
20,31 – 23,27
19,33 – 21,57
19,33 – 23,27
18,16 – 21,54
17,63 – 20,01
17,07 – 19,33
Wstaw otrzymane dane do formularza wynikowego
Bliss 1962
Cheng D.-L., Niklas K. J. 2007. Above- and below-ground biomass relationships
across 1534 forested communities. Annals of Botany 99: 95-102.
Suliński 1993
Thomas S. C., Martin A. R., 2012. Carbon Content of Tree Tissues: A Synthesis.
FORESTS, 3(2): 332-352.
Formularz wyników
Uwaga: stosuj zapis naukowy (wykładniczy), zwróć uwagę na poprawny zapis liczb (liczba cyfr
znaczących)
Zmienna
Stan biomasy drzew
Produkcja nadziemna
-1
Jednostka
g s.m. ha
g C ha-1
kJ ha-1
g s.m. ha-1rok-1
g C ha-1 rok-1
kJ ha-1 rok-1
Wartość