Nauka o produkcyjności lasu

Transkrypt

Nauka o produkcyjności lasu
Wykład 4
Studia I Stopnia, kierunek leśnictwo
Treść wykładu:
• Wzrost i przyrost grubości
• Wpływ czynników biotycznych, abiotycznych
i antropogenicznych na wzrost i przyrost
grubości
• Podstawy dendrochronologii i
dendroklimatologii
Wzrost i przyrost grubości
• 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
• 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
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
odbijającej światło (konieczność ustawienia drewna
pod pewnym kątem i zastosowania mikroskopu,
najlepiej stereoskopowego przy 15-20-krotnym
powiększeniu)
• 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)
• 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 100-145 dni, poszczególne drzewa 54 do
161 dni, zaleŜność od czynników pogodowych
(opady)
• 4 drzewostany dębowe (40 i 75 lat) w nctwie 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)
• 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)
D 45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Wiek
• 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 ilość światła; odnowienie
naturalne pod okapem drzewostanu
300
p ie r ś n ic a ( m m )
250
200
150
100
50
0
0
15
30
45
60 75 90 105 120 135 150
w ie k p ie r ś n ic o w y
• 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
• Szybkorosnące i światłoŜądne (Ol, Brz, Md,
So) dorastają bardzo szybko do przekroju
pierśnicowego (Ol i Brz juŜ nawet w 3 roku
swego Ŝycia). Rosnąc w sprzyjających
warunkach świetlnych wytwarzają przy
rdzeniu bardzo szerokie słoje, z upływem
lat ich szerokość szybko maleje
• Wolnorosnące i cienioznośne (Bk, Jd, Św,
w młodości równieŜ Db) w sprzyjających
warunkach świetlnych teŜ mogą szybko
przyrastać na grubość, a własność tę
zachowują do późnego wieku drzewa.
• 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
• Roczny przyrost pierśnicy - bardzo
nieregularny
• Stąd zwykle prezentowany jako wartość
przeciętna w okresie 5-cio lub 10-cioletnim
• Powoduje to wyrównanie przebiegu
8
7
6
5
Zr 4
3
2
1
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Wiek
• 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
• 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
• Kulminacja przyrostu pierśnicy moŜe
wystąpić później
• Gdy kulminacja poza pierwszym okresem 5letnim - opóźnienie wzrostu
• Podstawową przyczyną opóźnienia wzrostu
jest niedostatek światła, szczególnie gdy
analizowane drzewa wzrastały przez pewien
okres pod okapem drzewostanu
• 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
• 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
• 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
• 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
przyrost promienia [mm]
• Polepszenie warunków w późniejszym
wieku powoduje duŜe przyrosty pierśnicy i
kulminację przyrostu
12
10
8
6
4
2
0
0
20
40
60
80
la ta
100
120
140
• Wpływ czynników innych niŜ światło na
przyrost pierśnicy
–
–
–
–
–
gradacje owadów
emisje przemysłowe
zmiany poziomu wód gruntowych
cięcia (trzebieŜe i rębnie częściowe)
elementy klimatyczne
5
4
3
2
1
0
1920
1940
1960
1980
2000
lata
Wpływ przemysłu (emisje i obniŜenie poziomu wody
gruntowej), nadleśnictwo Olkusz: obniŜenie przyrostu
zauwaŜalne od 1945, klęskowy okres 1960-1980, poprawa
warunków w czasie ostatnich 15-20 lat
8
6
4
2
0
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
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
• Normalnie rosnące drzewo wytwarza najszersze
słoje przy rdzeniu
• Kulminacja przyrostu pierśnicy następuje w 1szym 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
• 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
• 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
• 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
• 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)
Wpływ zagęszczenia
na wzrost i przyrost grubości
Wpływ zagęszczenia na wzrost
• Stopień zagęszczenia
wpływa równieŜ na wzrost
i przyrost grubości
• TrzebieŜe, rębnie częściowe,
inne czynniki biotyczne,
abiotyczne i antropogeniczne
• 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
• 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
• 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.
Podstawy dendrochronologii i
dendroklimatologii
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
• 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.
• 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
• Dendroskala: średnia krzywa przyrostów
bieŜących grubości
• 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, ...
• 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
id =
zd
z d _ wyrównany
⋅ 100%
Wskaźnik tempa wzrostu grubości
Źródła rysunków i fotografii
• Informacje na temat autorów i praw autorskich do
zdjęć znajdują się na stronach źródłowych:
–
–
–
–
http://www.forestryimages.org/
http://web.utk.edu/~grissino/gallery.htm
http://www.dendro.uni.torun.pl/
http://www.ltrr.arizona.edu/
• Ponadto wykorzystano:
– rysunki z podręcznika „Przyrost drzew i drzewostanów”
prof. Mikołaja Borowskiego (PWRiL Warszawa)
– materiały własne SZDiNoPL

Nauka o produkcyjności lasu

Transkrypt

Podobne dokumenty