Get 20M+ Full-Text Papers For Less Than $1.50/day. Start a 14-Day Trial for You or Your Team.

Learn More →

Determination of dry wood density and carbon stock in aboveground dendromass from sampling forest inventory in mountain forest ecosystem of the Biosphere Reserve Poľana

Determination of dry wood density and carbon stock in aboveground dendromass from sampling forest... rocník 57, císlo 2, 2011, s. 87­95 Section: Forestry DOI: 10.2478/v10114-011-0003-1 ODVODENIE SUCHEJ OBJEMOVEJ HMOTNOSTI A ZÁSOBY UHLÍKA V NADZEMNEJ DENDROMASE Z VÝBEROVEJ INVENTARIZÁCIE V LESNOM HORSKOM EKOSYSTÉME BIOSFÉRICKEJ REZERVÁCIE POANA STEFAN SMELKO, VLADIMÍR SEBE, TIBOR PRIWITZER Národné lesnícke centrum-Lesnícky výskumný ústav Zvolen, T. G. Masaryka 22, SK ­ 960 92 Zvolen, e-mail: Priezvisko@nlcsk.org SMELKO S., SEBE V., PRIWITZER T., 2011: Determination of dry wood density and carbon stock in aboveground dendromass from sampling forest inventory in mountain forest ecosystem of the Biosphere Reserve Poana. Lesn. Cas. ­ Forestry Journal, 57(2): 87­95, 2 fig., tab. 3, ref. 14. ISSN 0323 ­ 1046. Original paper. The paper presents the results and conclusions from several solutions to the problems of the issue. It is verified the newly designed survey method of the components of aboveground dendromass in the specific conditions of mountain forests. Expansion factors for the conversion of dry biomass (BEF) and carbon (CEF) from own samples of wood are evaluated. The total dry biomass and carbon stock biomass corresponding findings are derived in several ways known in the foreign and domestic literature. The results are together compared and it is derived the framework practically error range of the determination of dry biomass and carbon stocks in the experimental area represented the typical mountain forest ecosystem in the Poana Biosphere Reserve. Key words: mountain forest ecosystem, BR Poana (Slovakia), above-ground dendromass, dry biomass, carbon stock Príspevok prezentuje poznatky z riesenia viacerých problémov danej problematiky. Overuje sa novo navrhnutá metóda výberového zisovania jednotlivých zloziek nadzemnej dendromasy v konkrétnych podmienkach horského lesa. Hodnotia sa expanzné faktory na prepocet suchej biomasy (BEF) a obsahu uhlíka (CEF) z vlastných odobratých vzoriek dreva. Celková suchá biomasa a zásoba uhlíka zodpovedajúca zistenej dendromase sa odvodzuje viacerými spôsobmi známymi zo zahranicnej a domácej literatúry. Výsledky sa navzájom porovnávajú a odvodzujú sa rámce prakticky dosiahnutenej presnosti urcenia suchej biomasy a zásoby uhlíka v lesnom ekosystéme. Kúcové slová: lesný ekosystém, nadzemná dendromasa, suchá biomasa, zásoba uhlíka, metodické problémy a konkrétne výsledky 1. Problematika a cie práce Problematika zameraná na suchú objemovú hmotnos (biomasu) a mnozstvo akumulovaného uhlíka v lesných ekosystémoch sa stala vemi aktuálnou v súvislosti s celosvetovým úsilím znizova emisie skleníkových plynov. Poda známeho Kjótskeho protokolu (1997) sa od krajín, ktoré k protokolu pristúpili (vrátane Slovenska) vyzaduje aj v sektore lesníctva bilancova stav a zmeny zásob uhlíka v piatich hlavných kategóriách ­ lesná biomasa nadzemná a podzemná, mtve drevo, opad a pôdny organický uhlík. Na podporu tohto úsilia a zjednocovanie metodických a technických postupov vznikol medzinárodný program IPCC (2003), ale aj samotné krajiny individuálne hadajú optimálne riesenia. Ciastocne k nim prispeli aj slovenskí autori. Napriek tomu mnohé problémy zostávajú naalej otvorené, vý87 sledky nie sú kompletné a znacne kolísu. Kardinálnymi otázkami, ktoré treba zodpoveda sú vhodné spôsoby pre získanie objektívnych údajov o jednotlivých zlozkách dendromasy v lesných ekosystémoch, pre prevod dendromasy na suchú biomasu a zásobu uhlíka a pre stanovenie zodpovedajúcich rámov presnosti získaných výsledkov. Cieom predkladaného príspevku je prakticky overi vlastný novovytvorený výberový systém pre zisovanie vsetkých zloziek nadzemnej dendromasy v konkrétnom pokusnom lesnom objekte, posúdi a vzájomne porovna viaceré zahranicné i domáce postupy odvodenia suchej biomasy a obsahu uhlíka v zlozkách dendromasy vrátane vyuzitia údajov z vlastných vzoriek dreva zo skúmaného objektu a sformulova odporúcania pre alsí postup pri riesení tejto zlozitej problematiky. 2. Podkladový materiál a metodické postupy 2.1. Charakteristika pokusného objektu Ako pokusný objekt sa vybralo územie, reprezentujúce ekosystém horských lesov s dominantným zastúpením karpatskej zmesi (smrek-jeda-buk) a bohatým výskytom alsích cenných listnácov (javor horský, jase, brest), ale aj ostatných drevín (smrekovec, ceresa, jarabina, vba). Sledované územie má výmeru asi 330 ha a zaberá polohy od 800 po 1 100 m n. m. Nachádza sa v centrálnej casti Chránenej krajinnej oblasti (CHKO) a zárove Biosférickej rezervácie (BR) Poana. Podlozie je tvorené andezitmi a andezitovými tufmi, v okrajovej spodnej casti granodioritmi. Najzastúpenejsie pôdy sú andozemné kambizeme a andozeme. Stanovistia zastupujú zivné spolocenstvá jedových bucín (Abieto-Fagetum). Porasty sa vyznacujú vekou drevinovou, vekovou a strukturálnou rozrôznenosou. Vo veku nad 80 rokov sú väcsinou uz v stádiu obnovy, výrazný podiel z výmery dosahujú aj porasty starsie ako 120 rokov. Porasty mladsie ako 20 rokov zaberajú asi 1/10 výmery. Viac ako polovica porastov je tvorená viacerými etázami. Predmetom zisovania bola kvôli limitovaným financným prostriedkom len cas tohto pôvodne vybratého objektu o výmere priblizne 160 ha, na ktorej sa uplatnil optimálny výberový dizajn opísaný v stati 2.2. Charakteristika dotknutých porastov koresponduje s rôznorodým vekom a drevinovým zlozením v celom pokusnom objekte. 2.2. Koncept výberovej inventarizácie dendromasy a jej realizácia V pokusnom objekte sa aplikoval nový variant výberovej inventarizácie vyvinutý speciálne pre objektívne a hospodárne urcenie vsetkých zloziek nadzemnej dendromasy, ktoré sú potrebné pre stanovenie suchej biomasy a zásoby uhlíka v konkrétnom lesnom ekosystéme. Obsahuje viaceré netradicné metodické postupy. Vstupné veliciny sa zisovali na styroch typoch výberových jednotiek, ktorými boli: A ­ Relaskopický kruh pre zisovanie velicín na stromoch s hrúbkou d1,3 > 7 cm B ­ Relaskopický kruh pre inventarizáciu pov C ­ Veký konstantný kruh o polomere r = 10 m na inventarizáciu hrubej lezaniny a tenciny D ­ Malý variabilný kruh pre inventarizáciu náletu, nárastov, kultúr a mladín s výskou od 0,1 m a hrúbkou d1,3 < 7,0 cm Vekos výberových jednotiek (zámerná úsecka relaskopu a výmera kruhu D) sa stanovila na kazdom stanovisku osobitne tak, aby optimálne podchytila konkrétny stav porastu v jeho najblizsom okolí. Hustota výberových jednotiek bola 150 × 150 m, na zvolenom inventarizovanom území sa ich zalozilo spolu n = 64, kazdá z nich reprezentovala výmeru 2,25 ha lesa. Samotné zisovanie velicín bolo tiez netradicné. Na vsetkých relaskopicky zaujatých stromoch sa odmerala ich hrúbka d1,3 a výsky h sa zisovali kombinovaným dvojfázovým postupom (vsetky odhadom a 1/3 aj meraním). Na relaskopicky zaujatých poch sa odmerala výska hp a hrúbka dp na hornej reznej ploche pa. Na kusoch leziacej hrubiny vyskytujúcich sa vnútri kruhu C sa zistili ich rozmery (stredová hrúbka d1/2 a dzka l). Pre leziacu tencinu s hrúbkou 1 az 7 cm na hrubsom konci sa odhadli vstupné veliciny pre urcenie jej objemu (v m3) poda speciálneho dendrometrického modelu, a to jej pokryvnos v percentách a v m2, prevazujúci podiel druhu dreva (ihlicnaté, listnaté) a priemerná hrúbka v polovici dzky (s presnosou na 1 cm). Pri vsetkom mtvom dreve (suchároch, poch, hrubej a tenkej lezanine) sa posúdil a zaznamenal aj stupe rozkladu (0, 1, 2, 3 = drevo cerstvé, tvrdé, mäkké, rozpadavé). Pre následné laboratórne stanovenie suchej biomasy a obsahu uhlíka sa zo stromov, pov a lezaniny odobrali aj vzorky dreva a kôry v celkovom pocte 214. Na malom obnovnom kruhu D (s polomerom 1,0 ­ 1,41 ­ 2,0 m) sa jedince roztriedili poda výsky do troch kategórií (od 0,1 do 0,5 m, od 0,5 do 1,3 m, nad 1,3 m) a spocítal sa ich pocet. Hrúbka a výska jedincov vyssích ako 1,3 m sa odhadla ako priemerná hodnota (ds na 1 cm, hs na 0,1 m). Spracovanie získaných údajov sa vykonalo poda osobitných algoritmov pre kazdú výberovú jednotku zvlás. Keze relaskopovaním sa robil vlastne ,,jednostromový výber", pri ktorom kazdý strom, resp. pe s hrúbkou d1,3, resp dp väcsou ako pouzitá zámerná úsecka ZU (1, 2, 4) reprezentuje priamo kruhovú základu G.ha-1 = 1, 2 alebo 4 m2, alsie dôlezité dendrometrické veliciny Y.ha-1 sa získali poda vzahu Y .ha 1 ZU yi gi [1] pricom pre pocet stromov N.ha-1 sa za yi dosadila 1, pre objem dendromasy V.ha-1 objem stromu vi, gi ­ kruhová základa dotycného stromu (= 0,785 di2). Objemy stojacich stromov sa vyjadrili v styroch objemových jednotkách (HBK ­ hrubina bez kôry, KBK ­ kme bez kôry, KSK ­ kme s kôrou, SSK ­ strom s kôrou) pouzitím objemových rovníc publikovaných v práci (PETRÁS, PAJTÍK 199, co umoznilo odvodi aj objemy jednotlivých castí nadzemnej dendromasy ­ kmea, hrubých a tenkých konárov, kôry a celého stromu. Objem pov sa stanovil ako funkcia odmeranej výsky l a hrúbky dp na hornej reznej ploche pa poda nového denrometrického modelu (SMELKO 2009) vp = 0,580569 . dp2,054338 . hp1,043639 [2] Objem hrubej lezaniny sa vypocítal z jej dzky l a stredovej hrúbky d1/2 poda známeho Huberovho vzorca. Objem tenkej lezaniny sa odhadol poda nového biometrického modelu (SMELKO 2009) vTL(m /m ) = 0,0033 . dsTL R = 0,772 [3] ktorý udáva objem husto veda seba poukladanej tenciny pripadajúci na plochu 1 m2 pri priemernej hrúbke jednotlivých kusov tenciny dsTL(cm) a pre konkrétnu výberovú jednotku ho treba prenásobi jej výmerou a odhadnutou relatívnou pokryvnosou tenciny a zastúpením príslusnej dreviny. Z hektárových údajov na výberových jednotkách sa stanovila ich variabilita po celom inventarizovanom území a urcili sa biometrické parametre celého výberu ­ priemerné hodnoty z a ich výberové chyby ­ SV. K vsetkým výsledkom sa pripojil rámec dosiahnutej presnosti, ktorý je v tabukách udaný vo forme 68 % intervalu spoahlivosti a v stpcových grafoch chybovými úseckami (pre 95 % spoahlivos je interval priblizne dvakrát väcsí). Nová metóda sa osvedcila, terénne merania zvládli bez problémov dvojclenné pracovné skupiny, výpocty sa realizovali na pocítaci automatizovane. Celá metodológia je teoreticky zdôvodnená a podrobne opísaná v príspevku SMELKO (201. 3 2 1,5151 2 dendromasy. Model [4] sa dá aplikova iba na stojace stromy, model [5] je pouzitený pre vsetky zlozky dendromasy ­ pre stromy, pne i pre hrubú a tenkú lezaninu. Zohaduje sa aj stupe rozkladu dendromasy a to tak, ze stanovená biomasa sa redukuje koeficientom, ktorý sa pre cerstvé az úplne rozlozené drevo pohybuje v rozpätí 1,0 az 0,5. Zásoba uhlíka C(kg) akumulovaná v zistenej biomase sa odvodzuje v podstate jednoduchsie pomocou priemerného expanzného faktora CEF vyjadrujúceho relatívny obsah uhlíka v biomase (obycajne pre jednotlivé dreviny alebo ich skupiny), cize poda vzahu C(kg) = B(kg) . CEF [6] Poda toho, pre ktoré kategórie dendromasy sa B a C odvodzuje, prevod sa urobí bu po jednotlivých castiach, alebo globálne. Ak by bola známa variabilita a presnos urcenia jednotlivých vstupných velicín, bolo by mozné pre celkový výsledok urcenia suchej biomasy (B) a zásoby uhlíka (C) odvodi aj príslusný rámec relatívnej chyby (presnosti pri 68 % spoahlivosti) poda týchto vzahov sB % sC % sV % 2 s BEF % 2 [7] sV % 2 s BEF % 2 sCEF % 2 [8] 2.3. Varianty stanovenia suchej objemovej hmotnosti a zásoby uhlíka v zlozkách dendromasy Na stanovenie suchej objemovej hmotnosti (biomasy) B a obsahu uhlíka C v zistenom objeme nadzemnej dendromasy V existujú viaceré metodické postupy. Biomasa B(kg) sa v princípe urcuje dvojako ­ bu priamo pre kazdého jedinca z tzv. ,,biomasovej" regresnej rovnice ako funkcia odmeranej rozmerovej veliciny stromu X (hrúbky, výsky, objemu), cize poda vzahu B(kg) = f(X) [4] alebo pomocou expanzného faktora BEF(kg.m-3) vyjadrujúceho suchú objemovú hmotnos (susinu) pripadajúcu na 1 m3 dendromasy V(m3), cize poda vzahu B(kg) = V(m3) . BEF(kg.m-3) [5] Pritom BEF je obycajne priemerná hodnota odvodená pre jednotlivé druhy drevín bez ohadu na rozmery Problémom je, ze ,,biomasové" regresné funkcie ani hodnoty expanzných faktorov BEF a CEF nie sú zatia ani na medzinárodnej, ani na národnej úrovni dostatocne vyriesené a je vseobecne známe, ze musia zákonite závisie od vekého mnozstva ciniteov (druh dreviny, kategória dreva ­ kme, kôra, pe, lezanina, jeho stupe rozkladu, rastové podmienky a i.). Existuje síce uz veké mnozstvo výskumov a publikácií, ale chýba komplexnejsie biometrické zhodnotenie údajov a vekým nedostatkom je, ze k odporúcaným rovniciam alebo hodnotám BEF a CEF nie sú ­ az na malé výnimky ­ pripojené informácie o ich variabilite a presnosti. Pozitívnymi príkladmi v tomto smere sú napr. publikácie ZIANIS et al. (2005) a KONÔPKA et al. (2010). Rozhodli sme sa preto z existujúcej ponuky pre nás pokusný objekt pouzi viaceré varianty: BEF a CEF sa odvodila z vlastných odobratých vzoriek dendromasy. 2) Suchá biomasa B stojacich stromov sa stanovila trojako: 2a) B urcená pomocou vybraných ,,biomasových" regresných rovníc na základe odmeraných rozmerov stromov. Pre stromy s hrúbkou d1,3 7 a viac cm vstupnou velicinou bola hrúbka d1,3 a výska h a pouzili sa tieto rovnice (ex GARCIA et al. 2004): SM, JD, SC B(kg) = 0,0533.(d1,32.h)0,8955 (HAMBURG et al. 1997) BK B(kg) = 0,0798.d1,32,601 (BARTELINK 1997) Ost. list B(kg) = 0,4135.d1,32,14 (HOCHBICHLER 2002) [10 Pre tensie stromy (nárasty, kultúry) sa pouzili rovnice (KONÔPKU, PAJTÍKA, MORAVCÍKA, LUKACA 2010) a vstupnou velicinou bola iba výska h SM, JD, SC B(kg) = e (5,072+2,307 ln h) . 1,160 /1 000 BK, OL [11] B(kg) = e (3,669+2,161 ln h) . 1,216 /1 000 Výpocet sa urobil pre odhadnutú výsku stredného kmea a prenásobil sa poctom jedincov danej kategórie (dreviny, skupiny drevín), e = 2,71828. Urcená B(kg) platí pre celú nadzemnú biomasu stromu a pre cerstvé drevo (nultý stupe rozkladu). Pri stupni rozkladu 1, 2, 3 sa zredukovala koeficientom 0,84, 0,67, 0,50. Koeficienty sme odvodili z poznatku (HESS-CLERKX 1999), na ktorý sa odvoláva IPCC, ze B dreva pocas úplného rozkladu klesne na 50 %. B(kg) pre jednotlivé dreviny a pre celý súbor sa získal postupným súctovaním hodnôt B jednotlivých stromov. 2b) B urcená pomocou ,,biomasových" regresných rovníc na základe zisteného objemu stromov. Vyuzili sa rovnice, ktoré v pocte 15 osobitne pre 5 hlavných drevín odvodil z celosvetových podkladov FABRIKA (2008) a vstupnou velicinou pre B(kg) vsetkých stromových castí je hrubina stromu s kôrou VHSK(m3). Výpocet sa urobil osobitne pre styri casti stromu (a ­ drevo celého kmea, b ­ kôra celého kmea, c ­ drevo a kôra vsetkých vetiev, d ­ ihlicie a lístie) a z nich sa odvodila biomasa dreva celého stromu s kôrou (a+b+c = e) i celá nadzemná biomasa (d+e), a to poda týchto rovníc BK, ost. list.: B(a) = 210,6876 . V0,77224 + 230,24005 . V1,11706 B(b) = 10, 37506 . V0,64022 + 13,37889 . V0,94875 [12] 0,98063 + 21,0959 . V1,00518 B(c) = 141,47996 . V B(d) = 7,54715 . V0,91214 SM, JD, SC: B(a) = 359,9829 . V1,0109 B(b) = 23, 42283 . V0,83914 [13] B(c) = 70,50953 . V0,59141 B(d) = 29,09803 . V0,82284 Objem hrubiny stromov s kôrou (V) sa prevzal z vypocítaných údajov na relaskopických plochách. Biomasa dreva a kôry sa zredukovala pre suchár jednorocný indexom 0,8, pre dvoj a trojrocný 0,6 a pre stvor a viacrocný 0,4 a biomasa asimilacných orgánov indexom 0,4 ­ 0,0 ­ 0,0. Výpocet sa urobil poda drevín a pre celý súbor stromov postupným zosúctovaním ciastkových údajov. 2c) B urcená globálne pomocou priemerných BEF zo sumárnej dendromasy vsetkých stromov. Pouzil sa jednoduchý postup odporúcaný v IPCC pre prípad, ke krajiny nemajú vlastné hodnoty BEF. Vstupnými velicinami boli sumárne hodnoty dendromasy (V m3) získané na výberových jednotkách A a D pre zdravé stromy, sucháre, jedince obnovy, rozclenené poda drevín a vcelku. Na biomasu sa prepocítali poda vzahu [3], pricom BEF bol pre SM 440, JD a ost. ihl. 450, SC 500, BK 700, JS 680, VR a ost. list. 600 kg/m3. Pri stupoch rozkladu dreva 0­1­2­3 sa redukovali indexom 1,00­0,84­0,67­0,50. 3c) Suchá biomasa pov a hrubej i tenkej lezaniny sa urcila iba poda modelu [5]. Postup bol rovnaký ako v bode 2c), vstupné údaje pre tieto zlozky dendromasy sa prevzali zo zisovania na výberových jednotkách B a C. 4c) Zásoba uhlíka C sa odvodila poda priemerných hodnôt CEF odporúcaných medzinárodným programom IPCC. Vychádzalo sa z modelu [4], ale pre CEF sa pouzil vseobecný priemer CEF = 0,496, ktorý sme odvodili z existujúcich údajov (MATTHEWS 1993) pre 13 drevín. Keze priemerná diferencia medzi ihlicnanmi a listnácmi bola (0,499 ­ 0,494) = 0,005, smerodajná odchýlka rozpätia medzi údajmi rôznych autorov dosahovala az ±0,019 a Studentov test diferencie bol iba t = 0,81, nepovazovali sme rozdiely medzi CEF jednotlivých drevín za statisticky významné. Uplatnenie viacerých variantov urcenia biomasy a zásoby uhlíka umoznilo posúdi aké diferencie vo výsledkoch spôsobujú rôzne metodické postupy a urobi si predstavu o reálnej vypovedacej hodnote informácií publikovaných doteraz v domácej i zahranicnej literatúre. 3. Výsledky a ich rozbor 3.1. Nadzemná dendromasa a jej zlozky Stanovila sa zisovaním na 64 výberových jednotkách postupmi opísanými v stati 2.2. Výsledné hodnoty pre objem V jednotlivých zloziek nadzemnej dendromasy ­ stojace stromy, pne a lezaninu prepocítané na 1 ha sú v tabuke 1. Pri vsetkých týchto velicinách sú okrem ­ 68 % intervalu spoahlivosti V ± SV pripojené aj údaje o relatívnej variabilite (variacnom koeficiente sV%) hektárových hodnôt Vi medzi výberovými jednotkami po monitorovanom území a tiez relatívne stredné chyby vý­ berových priemerov SV%. O podiele jednotlivých zloziek dreva na celkovej nadzemnej dendromase (ktorej súcet je okolo 615 m3.ha- informuje index V% v poslednom stpci tabuky 1. Zistené priemerné hektárové hodnoty svedcia o nadmerne vysokej zásobe celkovej nadzemnej dendromasy v horských porastoch CHKO Poana. Najväcsí podiel z nej pripadá na stojace zivé stromy (88 %), z coho zaberajú stromy s hrúbkou nad 7 cm 85 %. Prekvapu Tabuka 1. Charakteristiky priemerných hektárových hodnôt objemu nadzemnej dendromasy (V m3) a jej zloziek v pokusnom objekte (zistené na n = 64 výberových jednotkách) Table 1. Characteristics of the average per hectare values of aboveground dendromass volume (V m3) and its components in the experimental area (n = 64 sample units) Zlozky dendromasy Stromy (d1,3 7 cm) s kôrou6) ­ kme bez kôry7) ­ kôra kmea8) ­ hrubé konáre s kôrou9) ­ tenké konáre s kôrou10) Stromy (d1,3 < 7 cm) s kôrou1 Stojace stromy spolu12) Stojace sucháre (d1,3 7 cm) s kôrou13) Pne14) Hrubá lezanina15) Tenká lezanina16) Mtve drevo spolu17) Nadzemná dendromasa spolu18) ­ V ± SV 2) 522,3 ± 41,0 425,8 ± 34,6 42,2 ± 4,0 54,4 ± 5,0 42,6 ± 3,0 17,8 ± 8,4 540,1 ± 4,0 9,7 ± 5,0 13,6 ± 2,0 39,6 ± 6,0 12,6 ± 2,3 75,5 ± 4,4 615,6 ± 42,0 sV%3) 63,0 64,8 72,5 73,3 55,3 452,9 389 % 91,0 128,5 42,0 ­ SV %4) ± 7,8 ± 8,1 ± 9,5 ± 11,2 ± 9,2 ± 53,6 ± ± ± ± 48,5 11,4 47,3 19,8 Index (V%)5) 85,2 69,4 6,8 8,8 6,9 2,4 87,6 1,6 2,2 6,5 2,0 12,4 100,0 Components of dendromass, 2)Volume and standard error, 3)Variation coefficient, 4)Relative standard error, 5)Ratio to total aboveground dendromass, 6)Trees outside bark (d1,3 7 cm), 7)Stem inside bark, 8)Stem bark, 9)Thick branches outside bark, 10)Thin branches outside bark, 1Trees outside bark (d < 7 cm), 12)Standing trees total, 13)Standing dead trees outside bark (d 7 cm), 14)Stumps, 15)Lying coarse deadwood, 1,3 1,3 16)Lying small deadwood, 17)Total deadwood, 18)Total aboveground dendromass júco nízky (iba 2 %) je podiel objemu tenkých stromov s hrúbkou pod 7 cm a to aj napriek tomu, ze hektárový pocet jedincov v kategórii nálet, nárast a mladina je pomerne vysoký (13,6 ­ 3,7 ­ 2,4 tisíc ks.ha-. Nezivá dendromasa tvorí 12 % a dominuje v nej hrubá lezanina (6,5 %). Variabilita hektárového objemu je pomerne vysoká (nad 60 %) s výrazne vyssími hodnotami v prípade odumretého dreva (az okolo 100 %). Extrémne hodnoty variability sa zistili pri objeme tenkých stromov a suchárov, co znamená ze sa v danom území vyskytujú vemi nerovnomerne a zriedkavo. Naopak, z odumretého dreva dosahuje nizsiu variabilitu leziaca tencina, ktorá sa vyskytuje casto a medzi výberovými plochami jej mnozstvo kolíse menej. Tomu celkom logicky zodpovedá aj dosiahnutá relatívna presnos získaných výsledkov. Pokia ide o podiely drevín na nadzemnej dendromase, situácia je nasledovná: asi polovicu tvoril buk, stvrtinu smrek, viac zastúpené boli este smrekovec, javor, jase a jeda. Celkovo sa na pokusnom objekte zistilo 13 druhov drevín. Zaujímavé je porovnanie uvedených mnozstiev nadzemnej dendromasy na Poane s inými údajmi na Slovensku zistenými podobnou metodikou. Celoslovenské priemerné hodnoty z Národnej inventarizácie a monitoringu lesov (NIML SR 2005­2006, SMELKO et al. 2008) sú vseobecne 1,5- az 3-krát nizsie, hoci struktúra jednotlivých zloziek dendromasy je v podstate podobná. Celkový objem nadzemnej dendromasy bol 369 m3.ha-1, z coho pripadlo na zivú dendromasu (strom s kôrou) 331 ± 6 m3.ha-1 (89 %), na dendromasu zivých kmeov 253 ± 5 m3.ha-1 (68 %), na odumretú dendromasu 37,7 ± 2 m3.ha-1 (10 %) a z nej tvorila najväcsí podiel leziaca hrubina (4,8 %). Odlisné výsledky boli zistené pri monitoringu procesu revitalizácie tatranského kalamitiska (SEBE et al. 2009). V casti poskodenej kalamitou bol celkový objem dendromasy 137 ± 4 m3 na ha, na ktorom výrazne väcsí podiel (az 81 %) tvorilo odumreté drevo, a to v poradí leziaca hrubina (37 %), leziaca tencina (24 %), pne (17 %) a sucháre (3 %). Naopak, na neposkodenej casti sa pri tom istom monitoringu zistila celková dendromasa 348 ± 10 m3 na ha, podiel jej zivej zlozky bol az 77 % a podiel leziacej hrubiny 11 %. 3.2. Suchá objemová hmotnos a obsah uhlíka v odobratých vzorkách dendromasy Rozbor vzoriek dreva a kôry odobraté v pokusnom objekte z jednotlivých zloziek dendromasy vykonalo laboratórium NLC standardnými postupmi. Získalo sa celkovo 270 údajov o suchej objemovej hmotnosti (BEF kg.m3) a o obsahu uhlíka (CEF), osobitne 131 pre stromy (S), 66 pre pne (P), 39 pre hrubú lezaninu (HL), 34 pre tenkú lezaninu (TL) a 80 pre kôru (K). Ich matematicko-statistické zhodnotenie poskytlo výsledky, ktoré sú kvôli prehadnosti prezentované graficky vo forme stpcových diagramov v obrázkoch 1 a 2. K priemerným hodnotám sú pripojené chybové úsecky pre 95 % spoahlivos, co umozuje ich jednoduché porovnávanie na princípe statistického testu tak, ze za signifikantne odlisné sa povazujú iba tie priemery, ktoré vybocujú z chybovej úsecky porovnávaného variantu. Z podkladov získaných v pokusnom objekte vyplývajú nasledovné poznatky: 0,52 0,51 0,5 BEF (kg/m3) CEF 400 300 200 100 0 S P HL TL K Spolu 0,49 0,48 0,47 0,46 S P HL TL K Spolu Vzorka2) Vzorka2) Obr. 1. Priemerné hodnoty BEF a CEF a ich 95 % intervaly spoahlivosti pre vzorky dreva stromov (S), pov (P), hrubej lezaniny (HL), tenkej lezaniny (TL), kôry (K) a spolu Fig. 1. Average value of BEF and CEF and their 95% confidence intervals for the sample of wood (S), stumps (P), lying coarse deadwood (HL), lying small deadwood (TL), bark (K) and total 0,52 0,51 0,5 BEF (kg/m3) CEF 0,49 0,48 0,47 0,46 Stupe rozkladu dreva Stupe rozkladu dreva Obr. 2. Priemerné hodnoty BEF a CEF a ich 95 % intervaly spoahlivosti vzoriek dreva a kôry pri rôznych stupoch rozkladu (0, 1, 2, 3) Fig. 2. Average value of BEF and CEF and their 95% confidence intervals for the sample of wood and bark in various degree of decomposition (0, 1, 2, 3) · Priemerné hodnoty BEF pre jednotlivé zlozky dendromasy kolísu v dos sirokom rozpätí od 470 do 570 kg.m-3, priemer je 484 kg.m-3, ale rozdiely medzi nimi ­ s výnimkou hrubej lezaniny ­ majú iba náhodný charakter. Spôsobené je to pomerne vekou variabilitou BEF v odobratých vzorkách, ke variacný koeficient v rámci tej istej kategórie dendromasy dosahuje okolo 33 %, najväcsí je pri kôre ­ az 47 %. V závislosti od stupa rozkladu dreva (SRD) sa vytvárajú dve homogénne skupiny, vyssie hodnoty sú pri stupni 0 a 1, nizsie pri stupni 2 a 3, pricom celková tendencia sa dá vyjadri touto regresnou rovnicou BEF = 0,550 ­ 0,07 . SRD R2 = 0,804 [14] · Priemerné hodnoty CEF vykazujú zdanlivo este väcsie rozdiely, ale v skutocnosti kolísu iba v rozpätí 0,481 az 0,509 a od celkového priemeru 0,492 sa lísia vsetky statisticky nevýznamné. Rovnako statisticky nevýznamné sú aj diferencie CEF medzi rôznymi stupami rozkladu dreva. Prekvapujúca je nízka variabilita jednotlivých hodnôt CEF, ke v rámci rovnakej kategórie vzoriek je variacný koeficient iba 4,5 az 8,0 %, v priemere 6,6 %. · Ke tieto nase údaje porovnáme s expanznými faktormi odporúcanými IPCC, ktoré sme uviedli v stati 2.2. v bode 2c) a 4), môzeme konstatova pomerne dobrú zhodu. Priemerná medzinárodne odporúcaná hodnota BEF, ktorá by zodpovedala konkrétnemu zastúpeniu drevín v pokusnom objekte Poana by bola 543 kg.m-3 a odporúcaná hodnota CEF bez ohadu na dreviny je 0,496. Rozdiel je skutocne malý: pri BEF 484 ­ 543 = -59 (t. j. 10 %) a pri CEF 0,492 ­ 0,496 = -0,04 (t. j. 8 %). 3.3. Suchá objemová hmotnos a zásoba uhlíka v dendromase urcená rôznymi spôsobmi Obidve veliciny boli odvodené poda metodických postupov opísaných v stati 2, v bodoch 2) az 4). Suchá objemová hmotnos ­ biomasa B(kg) sa stanovila kvôli porovnaniu tromi nezávislými spôsobmi, ktoré oznacíme symbolmi 2a, 2b a 3. Zásoba uhlíka C(kg) sa urcila iba jedným spôsobom [4]. Výsledky uvádzame v prepocte Tabuka 2. Porovnanie priemerných hektárových hodnôt biomasy (B), expanzných faktorov BEF a zásoby uhlíka (C) v nadzemnej dendromase zivých hrubých stromov poda rôznych spôsobov Table 2. Comparison of average values of biomass per hectare (B), expansion factors BEF and carbon stock (C) in aboveground dendromass of living thick trees by different approaches Dreviny SM BK SC JH JS JD VR BH JM BR CS JB HB Spolu3) Index k IPCC Pocet2) n 57 52 23 16 10 9 9 2 2 1 1 1 1 B (2a) t.ha-1 132,70 87,56 19,08 18,73 12,69 4,78 5,66 1,99 0,61 0,12 0,13 0,14 0,13 284,3 99,96 % BEF (2a) kg.m-3 481 590 543 620 666 412 1028 427 659 631 909 1188 1420 534 B (2b) t.ha-1 121,37 83,45 20,53 16,96 11,24 4,36 2,39 2,71 0,51 0,12 0,08 0,06 0,04 263,8 92,75 % BEF (2b) kg.m-3 440 562 585 562 590 376 434 583 561 596 531 500 462 496 B (3) t.ha-1 121,16 103,71 17,43 18,11 12,95 5,02 3,29 1,87 0,55 0,12 0,09 0,07 0,06 284,4 100 % BEF (3) kg.m-3 440 700 600 680 450 600 500 600 600 600 600 600 600 537 (2a) t.ha-1 65,82 43,43 9,29 6,29 2,37 2,81 9,46 0,30 0,99 0,07 0,07 0,07 0,06 141,0 99,96 % C (2b) t.ha-1 60,20 41,39 8,41 5,57 2,16 1,19 10,18 0,26 1,34 0,03 0,02 0,04 0,06 130,8 92,75 % (3) t.ha-1 60,10 51,44 8,98 6,42 1,63 2,49 8,65 0,27 0,93 0,03 0,03 0,04 0,06 141,1 100 % Tree species, 2)Number of inventory plots, 3)Species together Tabuka 3. Priemerné hektárové hodnoty biomasy (B) a zásoby uhlíka (C) v nadzemnej dendromase zivých tenkých stromov a v mtvom dreve Table 3. Average values of biomass per hectare (B) and carbon stock (C) in aboveground dendromass of living thin trees and deadwood Zlozky dendromasy Zivé tenké stromy2) ­ Nálet3) ­ Nárast4) ­ Mladina5) Mtve drevo6) ­ Sucháre7) ­ Pne8) ­ Hrubá lezanina9) ­ Tenká lezanina10) B(t).ha-1 8,4 0,1 0,2 8,1 25,2 3,5 4,2 12,3 5,2 B% 100,0 1,1 2,4 96,5 100,0 13,9 16,7 48,8 20,6 C(t).ha-1 4,2 0,5 0,1 4,0 12,5 1,7 2,1 6,1 2,6 C% 100,0 1,5 2,5 95,3 100,0 13,6 16,8 48,8 20,8 Components of dendromass, 2)Living thin trees, 3)Seeding, 4)Advance regeneration, 5)Young stand, 6)Deadwood, 7)Standing dead trees (d1,3 > 7 cm), 8)Stumps, 9)Lying coarse deadwood, 10)Lying small deadwood na 1 ha, co uahcí ich vzájomnú konfrontáciu medzi skúsanými alternatívami i údajmi iných autorov. Zhrnuté sú v spolocnej tabuke 2, ktorá prezentuje priemerné hektárové hodnoty B(kg) urcené tromi rôznymi variantmi aj C(kg), osobitne poda drevín aj vcelku. K vsetkým údajom o B(kg) sú pripojené aj im zodpovedajúce odvodené resp. pouzité hodnoty BEF. Pri drevinách je dôlezitá aj informácia o pocte výberových jednotiek (n), na ktorých sa daná drevina v pokusnom objekte vyskytla (z celkového poctu n = 64). V poslednom riadku sú celkové hodnoty biomasy B(t) vyjadrené aj relatívnym indexom v % z hodnoty medzinárodne odporúcaného variantu 3 i jeho ekvivalenty zásoby uhlíka C(t). V alsej tabuke 3 sú výsledné údaje o biomase, BEF a zásobe uhlíka aj pre zivé tenké stromy a pre nezivé zlozky nadzemnej dendromasy (mtve drevo). Nadväzujú na zistené objemy V(m3.ha- týchto zloziek, pricom biomasa B je odvodená pri tenkých stromoch spôsobom 2a) pomocou regresných biomasových rovníc a zásoba uhlíka C pomocou priemerného CEF. Z údajov tabuliek 2 a 3 vyplývajú viaceré zaujímavé skutocnosti: · V pokusnom objekte sa zistila priemerná zivá biomasa pri hrubých stromoch 284 a pri tenkých stromoch 11 t.ha-1, spolu 295 t.ha-1, ich vzájomný pomer je 97 a 3 %. Biomasa vsetkých styroch zloziek mtveho dreva je na úrovni 25 t.ha-1 a na 49 % v nej dominuje hrubá lezanina. Nadzemnej biomasy zivej aj mtvej spolu je 320 t.ha-1. Sú to skutocne vysoké hodnoty a súvisia s celkovým charakterom skúmaného horského lesa, ktorý má mimoriadne bohatú aj celkovú nadzemnú dendromasu (az 616 ± 42 m3.ha-. · Diferencie medzi skúsanými 3 spôsobmi odvodenia biomasy nie sú vysoké, spôsob 2a (výpocet z regresných rovníc poda zistenej hrúbky a výsky) je takmer úplne totozný s metodikou IPCC, ale spôsob 2b (výpocet z regresných rovníc poda zisteného objemu stromov) podhodnocuje výsledok o asi 7 %. Pri jednotlivých drevinách sú podobné relácie v hodnotách BEF iba pri smreku, smrekovci, javoroch a breze. Pri ostatných sa ukázali výraznejsie odchýlky. Napr. dostatocne zastúpený buk, alebo menej zastúpená jeda vykazujú poda spôsobov 2a a 2b zretene nizsie hodnoty BEF a to az na úrovni 20 ­ 30 % voci standardu IPCC. Naopak, pri jaseni sa zistili vyssie hodnoty BEF, ako aj pri nereprezentatívnych vzorkách ceresne, jarabiny a hrabu. V niektorých prípadoch (vba rakyta, hrab) sú výsledky jednotlivých spôsobov výrazne rozkolísané a pre tieto dreviny by bolo pre alsie zovseobecnenie potrebné uvedené spôsoby preveri na väcsej vzorke. · Zásoba uhlíka akumulovaná v nadzemnej dendromase dosahuje celkovú hodnotu 158 t.ha-1, z coho na zivé hrubé a tenké stromy pripadá 145 t.ha-1 (92 %) a na vsetky zlozky mtveho dreva 13 t.ha-1 (8 %). Z toho najväcsí podiel tvorí smrek s hodnotou okolo 60 t.ha-1 (asi 42 %) a buk s hodnotou 40 t.ha-1 (asi 30 %). V porovnaní so zastúpením urceným poda objemu dreva podiel uhlíka u smreka klesol z nadpolovicnej hodnoty a u buka naopak mierne stúpol. Podobné údaje o zásobe uhlíka vhodné na porovnanie z iných lokalít na Slovensku i v zahranicí nie sú zatia k dispozícii. U nás existujú iba dve publikované informácie, jedna z prírodnej rezervácie Babia hora (MERGANICOVÁ, MERGANIC 2010) a druhá zo 6 dielcov v LHC Cadca (PAJTÍK et al. 2009). Týkajú sa vsak iných a inak definovaných zloziek dendromasy, preto ich odvodené hodnoty zásoby uhlíka dosahujú zhruba o 1/3 nizsie hodnoty ako nase. · Celkovo sa v danom ekosystéme horských lesov na Poane zistila priemerná hodnota susiny zivej i odumretej nadzemnej dendromasy vo výske asi 320 t.ha-1, z coho vyse 284 t sa nachádza v hrubých stromoch, asi 8 t v tenkých stromoch, okolo 12 t v leziacej hrubine, iba 8 t v tenkých stromoch, 5 t v poch a asi 3 t v leziacej tencine. 4. Závery a odporúcania Vykonaný pokus a jeho výsledky priniesli mnozstvo nových poznatkov a potvrdili, ze: · Nový variant výberovej integrovanej inventarizácie lesných ekosystémov je pre tento úcel vhodný a prakticky dobre upotrebitený. V budúcnosti by mohol nahradi doteraz pozívaný postup pri bilancovaní zásob uhlíka v sektore lesníctva na Slovensku, ktorý vyuzíva podkladové údaje hlavne z databázy praktickej hospodárskej úpravy lesov, ktoré sú casto neúplné a nedostatocne presné. · Skúmaná lokalita horského lesa v BR Poana má nadpriemerne priaznivé ukazovatele prirodzenosti, ako aj drevinovej, vekovej a strukturálnej diverzity. · Overenie troch spôsobov odvodenia biomasy zivých stromov potvrdilo, ze biomasové regresné rovnice zalozené na hrúbke a výske stromov a priemerné expanzné faktory BEF odporúcané manuálom IPCC poskytujú pre celok v podstate rovnocenné výsledky. Väcsie rozdiely sú pri jednotlivých menej zastúpených drevinách. Aj expanzné faktory uhlíka CEF urcené z vlastných odobratých vzoriek dreva boli vemi blízke priemernej hodnote CEF = 0,496, ktorú sme odvodili z viacerých doteraz publikovaných prác v Európe. · Mnozstvo zivého i mtveho dreva a uhlíka sekvestrovaného vo vsetkých jeho zlozkách je v skúmanom objekte vemi vysoké, pricom zhruba 1,5- az 2-krát prevysuje doteraz známe celoslovenské i lokálne údaje. Priemerne sa na 1 hektári lesa nachádza 616 ± 42 m3 celkového objemu nadzemnej dendromasy, zásoba uhlíka v nej má hodnotu 158 ton, z coho pripadá na hrubé stromy 89 %, na tenké stromy 3 %, na sucháre 1 %, na pne 1 %, na hrubú lezaninu 4 % a na tenkú lezaninu 2 %. · Problémom je obmedzená moznos porovnávania získaných poznatkov s údajmi v iných podobných lokalitách u nás i v zahranicí. Autori pouzívajú rôzne metodické postupy, vo väcsine prípadov sa nezisujú vsetky zlozky zivého a mtveho dreva a spravidla chýba aj informácia o rámcoch presnosti publikovaného výsledku. Situáciu môze zlepsi pripravovaná harmonizácia metodických postupov pre tieto úcely v rámci EU. Do tej doby mozno odporuci vzájomnú dohodu o definícii zloziek dendromasy a ich zisovaní na domácej úrovni. Podkladom by mohla by metodika, ktorá sa uplatnila v Národnej inventarizácii a monitoringu lesa SR 2005­2006, pretoze nadviazala na celosvetový vývoj a pouzila sa doteraz u nás v najväcsom rozsahu. Poakovanie Príspevok vznikol ako súcas riesenia výskumnej úlohy EPOL ­ 5.3 ,,Výskum integrovaných metód inventarizácie lesa" v rámci kontraktu NLC Zvolen a MP SR. Terénne zisovanie, ktoré poda metodiky (SMELKO 2006) a odborných pokynov prvých dvoch autorov vykonali pracovníci NLC-ÚLZI Zvolen bolo financované z projektu APVT-27-037702 ,,Výskum bilancie a zásob uhlíka v horskej krajine" a jeho zodpovední riesitelia J. Minás a T. Priwitzer dali podnet na zalozenie pokusného objektu v CHKO Poana. Literatúra FABRIKA M., 2008: Alometrický model na výpocet biomasy. Zvolen : TU Zvolen, 5 s. Dostupné na internete: http://tools.tuzvo.sk/sibyla/slovensky/biomasa.htm. GARCIA et al. 2004 C., VAYREDA, J., SABATÉ, S., IBÁES, J., 2004: Main components of the abovegrounds biomass expanson factors. Presentation at COST ­ Action E-21 WG1 Meeting on BEFs. Hämeenlinna, Finland. IPCC, 2003: Good Practice Guidance for Land Use, Land-Use Change and Forestry. Institute for Global Environmental Strategies (IGES), Hayama, Kanagawa: www.ipcc.ch KONÔPKA B., PAJTÍK J., MORAVCÍK M., LUKAC M., 2010: Biomass partitioning and growth efficiency in four naturally regenerated forest tree species. Basic and aplplied Ecology, 11: 234-243. MATTHEWS, 1993: The carbon content of trees. Forestry Commission Technical Paper, No 4, Edinburgh, U.K. MERGANICOVÁ K., MERGANIC J., 2010: Coarse woody debris carbon stocks in natural spruce forests of Babia hora. Journal of Forest Science, 56(1: 397-405. PAJTÍK J., PRIWITZER T., CIBULA R., 2009: Kvantifikácia uhlíkových zásob a ich bilancných zmien na regionálnej úrovni. Lesn. Cas. ­ Forestry Journal, 55(4): 353-365. PETRÁS R., PAJTÍK J., 1991: Sústava cesko-slovenských objemových tabuliek drevín. Lesn. Cas. ­ Forestry Journal, 37(: 49-56. SEBE V., KULLA L., JANKOVIC J., 2009: Analýza výskytu, mnozstva a struktúry odumretého dreva na tatranskom kalamitisku. In: TUZINSKÝ L., GREGOR J. (eds): Vplyv vetrovej kalamity na vývoj lesných porastov vo Vysokých Tatrách. Zborník recenzovaných vedeckých prác, Zvolen : TU Zvolen, s. 75-84. SMELKO S., 2006: Pracovné postupy a algoritmy výberovej inventarizácie nadzemnej dendromasy a obsahu uhlíka v pokusnom objekte Poana. NLC Zvolen, 15 s. SMELKO S., 2010: Nové metodické postupy na kvantifikáciu mtveho dreva a jeho zloziek v lesných ekosystémoch. Lesn. Cas. ­ Forestry Journal, 56(2): 155-175. SMELKO S., 2011: Výberová metóda na zisovanie nadzemnej denromasy a zásoby uhlíka v lesnom ekosystéme. Acta Facultatis Forestalis Zvolen, LIII (v tlaci). SMELKO S., SEBE V., BOSEA M., MERGANIC J., JANKOVIC J., 2008: Národná inventarizácia a monitoring lesov Slovenskej republiky 2005­2006. Základná koncepcia a výber zo súhrnných informácií, NLC Zvolen, 2008, 16 s. ZIANIS D., MUUKKONEN P., MAKIPAA R., MENCUCCINI M., 2005: Biomass and stem volume equations for tree species in Europe. Silva Fennica, Monographs 4, 63 pp. Summary Results of performed experiments yielded many new findings and confirmed that: · The proposed new variant for the representative and integrated inventory of forest ecosystems is suitable for this purpose well and practically usable. In the future could substitute a nowadays used procedure for carbon stocks balancing in the forest sector in Slovakia, which uses data from the practice forest management database, which are incomplete and less accurate. · Examined mountain forest ecosystem in the BR Poana shows very favourable indicators of naturalness, tree species, age and structural diversity. · Verification of three methods of deriving biomass of live trees confirmed that the biomass regression equations based on the thickness and height of trees and average BEF expansion factors recommended by the IPCC GPG (2003), provide for a whole essentially equivalent results. Greater differences are less well represented in the individual trees. The carbon expansion factors (CEF), determinate from wood samples were very close to the average CEF = 0.496, which were deriving from several previously published papers in Europe. · The amount of live and dead wood and the accumulated carbon in all its components were in the examinee ecosystem very high, 1.5 to 2 times higher than previously known nationwide and local data. On average 1 hectare of forest covers 616 ± 42 m3 total aboveground dendromass. Carbon stock represents a value of 158 tons, which accounted 89% of thick trees, 3% of thin trees, 1% of standing dead trees, 1% of stumps, 4% of lying coarse deadwood and 2% of lying small deadwood. · The problem is limited opportunity to compare our results with those gained from other similar locations at home and abroad. Other authors use different methodologies and in most cases is not measured all components of live and deadwood. Generally the information within the precision of published results is missing too. Situation could be improved forthcoming harmonization methodology for these purposes within the EU. Until then we may recommend mutual agreement on the definition of biomass components and their surveys at the domestic level. The basis could be the methodology to be applied in the National forest inventory and monitoring SR 2005­2006, because it followed the worldwide development and it was used in the fullest extent until now. Translated by: autors http://www.deepdyve.com/assets/images/DeepDyve-Logo-lg.png Forestry Journal de Gruyter

Determination of dry wood density and carbon stock in aboveground dendromass from sampling forest inventory in mountain forest ecosystem of the Biosphere Reserve Poľana

Download PDF
9 pages

Loading next page...
 
/lp/de-gruyter/determination-of-dry-wood-density-and-carbon-stock-in-aboveground-Y6KMMS3pz3
Publisher
de Gruyter
Copyright
Copyright © 2011 by the
ISSN
0323-1046
eISSN
1338-4295
DOI
10.2478/v10114-011-0003-1
Publisher site
See Article on Publisher Site

Abstract

rocník 57, císlo 2, 2011, s. 87­95 Section: Forestry DOI: 10.2478/v10114-011-0003-1 ODVODENIE SUCHEJ OBJEMOVEJ HMOTNOSTI A ZÁSOBY UHLÍKA V NADZEMNEJ DENDROMASE Z VÝBEROVEJ INVENTARIZÁCIE V LESNOM HORSKOM EKOSYSTÉME BIOSFÉRICKEJ REZERVÁCIE POANA STEFAN SMELKO, VLADIMÍR SEBE, TIBOR PRIWITZER Národné lesnícke centrum-Lesnícky výskumný ústav Zvolen, T. G. Masaryka 22, SK ­ 960 92 Zvolen, e-mail: Priezvisko@nlcsk.org SMELKO S., SEBE V., PRIWITZER T., 2011: Determination of dry wood density and carbon stock in aboveground dendromass from sampling forest inventory in mountain forest ecosystem of the Biosphere Reserve Poana. Lesn. Cas. ­ Forestry Journal, 57(2): 87­95, 2 fig., tab. 3, ref. 14. ISSN 0323 ­ 1046. Original paper. The paper presents the results and conclusions from several solutions to the problems of the issue. It is verified the newly designed survey method of the components of aboveground dendromass in the specific conditions of mountain forests. Expansion factors for the conversion of dry biomass (BEF) and carbon (CEF) from own samples of wood are evaluated. The total dry biomass and carbon stock biomass corresponding findings are derived in several ways known in the foreign and domestic literature. The results are together compared and it is derived the framework practically error range of the determination of dry biomass and carbon stocks in the experimental area represented the typical mountain forest ecosystem in the Poana Biosphere Reserve. Key words: mountain forest ecosystem, BR Poana (Slovakia), above-ground dendromass, dry biomass, carbon stock Príspevok prezentuje poznatky z riesenia viacerých problémov danej problematiky. Overuje sa novo navrhnutá metóda výberového zisovania jednotlivých zloziek nadzemnej dendromasy v konkrétnych podmienkach horského lesa. Hodnotia sa expanzné faktory na prepocet suchej biomasy (BEF) a obsahu uhlíka (CEF) z vlastných odobratých vzoriek dreva. Celková suchá biomasa a zásoba uhlíka zodpovedajúca zistenej dendromase sa odvodzuje viacerými spôsobmi známymi zo zahranicnej a domácej literatúry. Výsledky sa navzájom porovnávajú a odvodzujú sa rámce prakticky dosiahnutenej presnosti urcenia suchej biomasy a zásoby uhlíka v lesnom ekosystéme. Kúcové slová: lesný ekosystém, nadzemná dendromasa, suchá biomasa, zásoba uhlíka, metodické problémy a konkrétne výsledky 1. Problematika a cie práce Problematika zameraná na suchú objemovú hmotnos (biomasu) a mnozstvo akumulovaného uhlíka v lesných ekosystémoch sa stala vemi aktuálnou v súvislosti s celosvetovým úsilím znizova emisie skleníkových plynov. Poda známeho Kjótskeho protokolu (1997) sa od krajín, ktoré k protokolu pristúpili (vrátane Slovenska) vyzaduje aj v sektore lesníctva bilancova stav a zmeny zásob uhlíka v piatich hlavných kategóriách ­ lesná biomasa nadzemná a podzemná, mtve drevo, opad a pôdny organický uhlík. Na podporu tohto úsilia a zjednocovanie metodických a technických postupov vznikol medzinárodný program IPCC (2003), ale aj samotné krajiny individuálne hadajú optimálne riesenia. Ciastocne k nim prispeli aj slovenskí autori. Napriek tomu mnohé problémy zostávajú naalej otvorené, vý87 sledky nie sú kompletné a znacne kolísu. Kardinálnymi otázkami, ktoré treba zodpoveda sú vhodné spôsoby pre získanie objektívnych údajov o jednotlivých zlozkách dendromasy v lesných ekosystémoch, pre prevod dendromasy na suchú biomasu a zásobu uhlíka a pre stanovenie zodpovedajúcich rámov presnosti získaných výsledkov. Cieom predkladaného príspevku je prakticky overi vlastný novovytvorený výberový systém pre zisovanie vsetkých zloziek nadzemnej dendromasy v konkrétnom pokusnom lesnom objekte, posúdi a vzájomne porovna viaceré zahranicné i domáce postupy odvodenia suchej biomasy a obsahu uhlíka v zlozkách dendromasy vrátane vyuzitia údajov z vlastných vzoriek dreva zo skúmaného objektu a sformulova odporúcania pre alsí postup pri riesení tejto zlozitej problematiky. 2. Podkladový materiál a metodické postupy 2.1. Charakteristika pokusného objektu Ako pokusný objekt sa vybralo územie, reprezentujúce ekosystém horských lesov s dominantným zastúpením karpatskej zmesi (smrek-jeda-buk) a bohatým výskytom alsích cenných listnácov (javor horský, jase, brest), ale aj ostatných drevín (smrekovec, ceresa, jarabina, vba). Sledované územie má výmeru asi 330 ha a zaberá polohy od 800 po 1 100 m n. m. Nachádza sa v centrálnej casti Chránenej krajinnej oblasti (CHKO) a zárove Biosférickej rezervácie (BR) Poana. Podlozie je tvorené andezitmi a andezitovými tufmi, v okrajovej spodnej casti granodioritmi. Najzastúpenejsie pôdy sú andozemné kambizeme a andozeme. Stanovistia zastupujú zivné spolocenstvá jedových bucín (Abieto-Fagetum). Porasty sa vyznacujú vekou drevinovou, vekovou a strukturálnou rozrôznenosou. Vo veku nad 80 rokov sú väcsinou uz v stádiu obnovy, výrazný podiel z výmery dosahujú aj porasty starsie ako 120 rokov. Porasty mladsie ako 20 rokov zaberajú asi 1/10 výmery. Viac ako polovica porastov je tvorená viacerými etázami. Predmetom zisovania bola kvôli limitovaným financným prostriedkom len cas tohto pôvodne vybratého objektu o výmere priblizne 160 ha, na ktorej sa uplatnil optimálny výberový dizajn opísaný v stati 2.2. Charakteristika dotknutých porastov koresponduje s rôznorodým vekom a drevinovým zlozením v celom pokusnom objekte. 2.2. Koncept výberovej inventarizácie dendromasy a jej realizácia V pokusnom objekte sa aplikoval nový variant výberovej inventarizácie vyvinutý speciálne pre objektívne a hospodárne urcenie vsetkých zloziek nadzemnej dendromasy, ktoré sú potrebné pre stanovenie suchej biomasy a zásoby uhlíka v konkrétnom lesnom ekosystéme. Obsahuje viaceré netradicné metodické postupy. Vstupné veliciny sa zisovali na styroch typoch výberových jednotiek, ktorými boli: A ­ Relaskopický kruh pre zisovanie velicín na stromoch s hrúbkou d1,3 > 7 cm B ­ Relaskopický kruh pre inventarizáciu pov C ­ Veký konstantný kruh o polomere r = 10 m na inventarizáciu hrubej lezaniny a tenciny D ­ Malý variabilný kruh pre inventarizáciu náletu, nárastov, kultúr a mladín s výskou od 0,1 m a hrúbkou d1,3 < 7,0 cm Vekos výberových jednotiek (zámerná úsecka relaskopu a výmera kruhu D) sa stanovila na kazdom stanovisku osobitne tak, aby optimálne podchytila konkrétny stav porastu v jeho najblizsom okolí. Hustota výberových jednotiek bola 150 × 150 m, na zvolenom inventarizovanom území sa ich zalozilo spolu n = 64, kazdá z nich reprezentovala výmeru 2,25 ha lesa. Samotné zisovanie velicín bolo tiez netradicné. Na vsetkých relaskopicky zaujatých stromoch sa odmerala ich hrúbka d1,3 a výsky h sa zisovali kombinovaným dvojfázovým postupom (vsetky odhadom a 1/3 aj meraním). Na relaskopicky zaujatých poch sa odmerala výska hp a hrúbka dp na hornej reznej ploche pa. Na kusoch leziacej hrubiny vyskytujúcich sa vnútri kruhu C sa zistili ich rozmery (stredová hrúbka d1/2 a dzka l). Pre leziacu tencinu s hrúbkou 1 az 7 cm na hrubsom konci sa odhadli vstupné veliciny pre urcenie jej objemu (v m3) poda speciálneho dendrometrického modelu, a to jej pokryvnos v percentách a v m2, prevazujúci podiel druhu dreva (ihlicnaté, listnaté) a priemerná hrúbka v polovici dzky (s presnosou na 1 cm). Pri vsetkom mtvom dreve (suchároch, poch, hrubej a tenkej lezanine) sa posúdil a zaznamenal aj stupe rozkladu (0, 1, 2, 3 = drevo cerstvé, tvrdé, mäkké, rozpadavé). Pre následné laboratórne stanovenie suchej biomasy a obsahu uhlíka sa zo stromov, pov a lezaniny odobrali aj vzorky dreva a kôry v celkovom pocte 214. Na malom obnovnom kruhu D (s polomerom 1,0 ­ 1,41 ­ 2,0 m) sa jedince roztriedili poda výsky do troch kategórií (od 0,1 do 0,5 m, od 0,5 do 1,3 m, nad 1,3 m) a spocítal sa ich pocet. Hrúbka a výska jedincov vyssích ako 1,3 m sa odhadla ako priemerná hodnota (ds na 1 cm, hs na 0,1 m). Spracovanie získaných údajov sa vykonalo poda osobitných algoritmov pre kazdú výberovú jednotku zvlás. Keze relaskopovaním sa robil vlastne ,,jednostromový výber", pri ktorom kazdý strom, resp. pe s hrúbkou d1,3, resp dp väcsou ako pouzitá zámerná úsecka ZU (1, 2, 4) reprezentuje priamo kruhovú základu G.ha-1 = 1, 2 alebo 4 m2, alsie dôlezité dendrometrické veliciny Y.ha-1 sa získali poda vzahu Y .ha 1 ZU yi gi [1] pricom pre pocet stromov N.ha-1 sa za yi dosadila 1, pre objem dendromasy V.ha-1 objem stromu vi, gi ­ kruhová základa dotycného stromu (= 0,785 di2). Objemy stojacich stromov sa vyjadrili v styroch objemových jednotkách (HBK ­ hrubina bez kôry, KBK ­ kme bez kôry, KSK ­ kme s kôrou, SSK ­ strom s kôrou) pouzitím objemových rovníc publikovaných v práci (PETRÁS, PAJTÍK 199, co umoznilo odvodi aj objemy jednotlivých castí nadzemnej dendromasy ­ kmea, hrubých a tenkých konárov, kôry a celého stromu. Objem pov sa stanovil ako funkcia odmeranej výsky l a hrúbky dp na hornej reznej ploche pa poda nového denrometrického modelu (SMELKO 2009) vp = 0,580569 . dp2,054338 . hp1,043639 [2] Objem hrubej lezaniny sa vypocítal z jej dzky l a stredovej hrúbky d1/2 poda známeho Huberovho vzorca. Objem tenkej lezaniny sa odhadol poda nového biometrického modelu (SMELKO 2009) vTL(m /m ) = 0,0033 . dsTL R = 0,772 [3] ktorý udáva objem husto veda seba poukladanej tenciny pripadajúci na plochu 1 m2 pri priemernej hrúbke jednotlivých kusov tenciny dsTL(cm) a pre konkrétnu výberovú jednotku ho treba prenásobi jej výmerou a odhadnutou relatívnou pokryvnosou tenciny a zastúpením príslusnej dreviny. Z hektárových údajov na výberových jednotkách sa stanovila ich variabilita po celom inventarizovanom území a urcili sa biometrické parametre celého výberu ­ priemerné hodnoty z a ich výberové chyby ­ SV. K vsetkým výsledkom sa pripojil rámec dosiahnutej presnosti, ktorý je v tabukách udaný vo forme 68 % intervalu spoahlivosti a v stpcových grafoch chybovými úseckami (pre 95 % spoahlivos je interval priblizne dvakrát väcsí). Nová metóda sa osvedcila, terénne merania zvládli bez problémov dvojclenné pracovné skupiny, výpocty sa realizovali na pocítaci automatizovane. Celá metodológia je teoreticky zdôvodnená a podrobne opísaná v príspevku SMELKO (201. 3 2 1,5151 2 dendromasy. Model [4] sa dá aplikova iba na stojace stromy, model [5] je pouzitený pre vsetky zlozky dendromasy ­ pre stromy, pne i pre hrubú a tenkú lezaninu. Zohaduje sa aj stupe rozkladu dendromasy a to tak, ze stanovená biomasa sa redukuje koeficientom, ktorý sa pre cerstvé az úplne rozlozené drevo pohybuje v rozpätí 1,0 az 0,5. Zásoba uhlíka C(kg) akumulovaná v zistenej biomase sa odvodzuje v podstate jednoduchsie pomocou priemerného expanzného faktora CEF vyjadrujúceho relatívny obsah uhlíka v biomase (obycajne pre jednotlivé dreviny alebo ich skupiny), cize poda vzahu C(kg) = B(kg) . CEF [6] Poda toho, pre ktoré kategórie dendromasy sa B a C odvodzuje, prevod sa urobí bu po jednotlivých castiach, alebo globálne. Ak by bola známa variabilita a presnos urcenia jednotlivých vstupných velicín, bolo by mozné pre celkový výsledok urcenia suchej biomasy (B) a zásoby uhlíka (C) odvodi aj príslusný rámec relatívnej chyby (presnosti pri 68 % spoahlivosti) poda týchto vzahov sB % sC % sV % 2 s BEF % 2 [7] sV % 2 s BEF % 2 sCEF % 2 [8] 2.3. Varianty stanovenia suchej objemovej hmotnosti a zásoby uhlíka v zlozkách dendromasy Na stanovenie suchej objemovej hmotnosti (biomasy) B a obsahu uhlíka C v zistenom objeme nadzemnej dendromasy V existujú viaceré metodické postupy. Biomasa B(kg) sa v princípe urcuje dvojako ­ bu priamo pre kazdého jedinca z tzv. ,,biomasovej" regresnej rovnice ako funkcia odmeranej rozmerovej veliciny stromu X (hrúbky, výsky, objemu), cize poda vzahu B(kg) = f(X) [4] alebo pomocou expanzného faktora BEF(kg.m-3) vyjadrujúceho suchú objemovú hmotnos (susinu) pripadajúcu na 1 m3 dendromasy V(m3), cize poda vzahu B(kg) = V(m3) . BEF(kg.m-3) [5] Pritom BEF je obycajne priemerná hodnota odvodená pre jednotlivé druhy drevín bez ohadu na rozmery Problémom je, ze ,,biomasové" regresné funkcie ani hodnoty expanzných faktorov BEF a CEF nie sú zatia ani na medzinárodnej, ani na národnej úrovni dostatocne vyriesené a je vseobecne známe, ze musia zákonite závisie od vekého mnozstva ciniteov (druh dreviny, kategória dreva ­ kme, kôra, pe, lezanina, jeho stupe rozkladu, rastové podmienky a i.). Existuje síce uz veké mnozstvo výskumov a publikácií, ale chýba komplexnejsie biometrické zhodnotenie údajov a vekým nedostatkom je, ze k odporúcaným rovniciam alebo hodnotám BEF a CEF nie sú ­ az na malé výnimky ­ pripojené informácie o ich variabilite a presnosti. Pozitívnymi príkladmi v tomto smere sú napr. publikácie ZIANIS et al. (2005) a KONÔPKA et al. (2010). Rozhodli sme sa preto z existujúcej ponuky pre nás pokusný objekt pouzi viaceré varianty: BEF a CEF sa odvodila z vlastných odobratých vzoriek dendromasy. 2) Suchá biomasa B stojacich stromov sa stanovila trojako: 2a) B urcená pomocou vybraných ,,biomasových" regresných rovníc na základe odmeraných rozmerov stromov. Pre stromy s hrúbkou d1,3 7 a viac cm vstupnou velicinou bola hrúbka d1,3 a výska h a pouzili sa tieto rovnice (ex GARCIA et al. 2004): SM, JD, SC B(kg) = 0,0533.(d1,32.h)0,8955 (HAMBURG et al. 1997) BK B(kg) = 0,0798.d1,32,601 (BARTELINK 1997) Ost. list B(kg) = 0,4135.d1,32,14 (HOCHBICHLER 2002) [10 Pre tensie stromy (nárasty, kultúry) sa pouzili rovnice (KONÔPKU, PAJTÍKA, MORAVCÍKA, LUKACA 2010) a vstupnou velicinou bola iba výska h SM, JD, SC B(kg) = e (5,072+2,307 ln h) . 1,160 /1 000 BK, OL [11] B(kg) = e (3,669+2,161 ln h) . 1,216 /1 000 Výpocet sa urobil pre odhadnutú výsku stredného kmea a prenásobil sa poctom jedincov danej kategórie (dreviny, skupiny drevín), e = 2,71828. Urcená B(kg) platí pre celú nadzemnú biomasu stromu a pre cerstvé drevo (nultý stupe rozkladu). Pri stupni rozkladu 1, 2, 3 sa zredukovala koeficientom 0,84, 0,67, 0,50. Koeficienty sme odvodili z poznatku (HESS-CLERKX 1999), na ktorý sa odvoláva IPCC, ze B dreva pocas úplného rozkladu klesne na 50 %. B(kg) pre jednotlivé dreviny a pre celý súbor sa získal postupným súctovaním hodnôt B jednotlivých stromov. 2b) B urcená pomocou ,,biomasových" regresných rovníc na základe zisteného objemu stromov. Vyuzili sa rovnice, ktoré v pocte 15 osobitne pre 5 hlavných drevín odvodil z celosvetových podkladov FABRIKA (2008) a vstupnou velicinou pre B(kg) vsetkých stromových castí je hrubina stromu s kôrou VHSK(m3). Výpocet sa urobil osobitne pre styri casti stromu (a ­ drevo celého kmea, b ­ kôra celého kmea, c ­ drevo a kôra vsetkých vetiev, d ­ ihlicie a lístie) a z nich sa odvodila biomasa dreva celého stromu s kôrou (a+b+c = e) i celá nadzemná biomasa (d+e), a to poda týchto rovníc BK, ost. list.: B(a) = 210,6876 . V0,77224 + 230,24005 . V1,11706 B(b) = 10, 37506 . V0,64022 + 13,37889 . V0,94875 [12] 0,98063 + 21,0959 . V1,00518 B(c) = 141,47996 . V B(d) = 7,54715 . V0,91214 SM, JD, SC: B(a) = 359,9829 . V1,0109 B(b) = 23, 42283 . V0,83914 [13] B(c) = 70,50953 . V0,59141 B(d) = 29,09803 . V0,82284 Objem hrubiny stromov s kôrou (V) sa prevzal z vypocítaných údajov na relaskopických plochách. Biomasa dreva a kôry sa zredukovala pre suchár jednorocný indexom 0,8, pre dvoj a trojrocný 0,6 a pre stvor a viacrocný 0,4 a biomasa asimilacných orgánov indexom 0,4 ­ 0,0 ­ 0,0. Výpocet sa urobil poda drevín a pre celý súbor stromov postupným zosúctovaním ciastkových údajov. 2c) B urcená globálne pomocou priemerných BEF zo sumárnej dendromasy vsetkých stromov. Pouzil sa jednoduchý postup odporúcaný v IPCC pre prípad, ke krajiny nemajú vlastné hodnoty BEF. Vstupnými velicinami boli sumárne hodnoty dendromasy (V m3) získané na výberových jednotkách A a D pre zdravé stromy, sucháre, jedince obnovy, rozclenené poda drevín a vcelku. Na biomasu sa prepocítali poda vzahu [3], pricom BEF bol pre SM 440, JD a ost. ihl. 450, SC 500, BK 700, JS 680, VR a ost. list. 600 kg/m3. Pri stupoch rozkladu dreva 0­1­2­3 sa redukovali indexom 1,00­0,84­0,67­0,50. 3c) Suchá biomasa pov a hrubej i tenkej lezaniny sa urcila iba poda modelu [5]. Postup bol rovnaký ako v bode 2c), vstupné údaje pre tieto zlozky dendromasy sa prevzali zo zisovania na výberových jednotkách B a C. 4c) Zásoba uhlíka C sa odvodila poda priemerných hodnôt CEF odporúcaných medzinárodným programom IPCC. Vychádzalo sa z modelu [4], ale pre CEF sa pouzil vseobecný priemer CEF = 0,496, ktorý sme odvodili z existujúcich údajov (MATTHEWS 1993) pre 13 drevín. Keze priemerná diferencia medzi ihlicnanmi a listnácmi bola (0,499 ­ 0,494) = 0,005, smerodajná odchýlka rozpätia medzi údajmi rôznych autorov dosahovala az ±0,019 a Studentov test diferencie bol iba t = 0,81, nepovazovali sme rozdiely medzi CEF jednotlivých drevín za statisticky významné. Uplatnenie viacerých variantov urcenia biomasy a zásoby uhlíka umoznilo posúdi aké diferencie vo výsledkoch spôsobujú rôzne metodické postupy a urobi si predstavu o reálnej vypovedacej hodnote informácií publikovaných doteraz v domácej i zahranicnej literatúre. 3. Výsledky a ich rozbor 3.1. Nadzemná dendromasa a jej zlozky Stanovila sa zisovaním na 64 výberových jednotkách postupmi opísanými v stati 2.2. Výsledné hodnoty pre objem V jednotlivých zloziek nadzemnej dendromasy ­ stojace stromy, pne a lezaninu prepocítané na 1 ha sú v tabuke 1. Pri vsetkých týchto velicinách sú okrem ­ 68 % intervalu spoahlivosti V ± SV pripojené aj údaje o relatívnej variabilite (variacnom koeficiente sV%) hektárových hodnôt Vi medzi výberovými jednotkami po monitorovanom území a tiez relatívne stredné chyby vý­ berových priemerov SV%. O podiele jednotlivých zloziek dreva na celkovej nadzemnej dendromase (ktorej súcet je okolo 615 m3.ha- informuje index V% v poslednom stpci tabuky 1. Zistené priemerné hektárové hodnoty svedcia o nadmerne vysokej zásobe celkovej nadzemnej dendromasy v horských porastoch CHKO Poana. Najväcsí podiel z nej pripadá na stojace zivé stromy (88 %), z coho zaberajú stromy s hrúbkou nad 7 cm 85 %. Prekvapu Tabuka 1. Charakteristiky priemerných hektárových hodnôt objemu nadzemnej dendromasy (V m3) a jej zloziek v pokusnom objekte (zistené na n = 64 výberových jednotkách) Table 1. Characteristics of the average per hectare values of aboveground dendromass volume (V m3) and its components in the experimental area (n = 64 sample units) Zlozky dendromasy Stromy (d1,3 7 cm) s kôrou6) ­ kme bez kôry7) ­ kôra kmea8) ­ hrubé konáre s kôrou9) ­ tenké konáre s kôrou10) Stromy (d1,3 < 7 cm) s kôrou1 Stojace stromy spolu12) Stojace sucháre (d1,3 7 cm) s kôrou13) Pne14) Hrubá lezanina15) Tenká lezanina16) Mtve drevo spolu17) Nadzemná dendromasa spolu18) ­ V ± SV 2) 522,3 ± 41,0 425,8 ± 34,6 42,2 ± 4,0 54,4 ± 5,0 42,6 ± 3,0 17,8 ± 8,4 540,1 ± 4,0 9,7 ± 5,0 13,6 ± 2,0 39,6 ± 6,0 12,6 ± 2,3 75,5 ± 4,4 615,6 ± 42,0 sV%3) 63,0 64,8 72,5 73,3 55,3 452,9 389 % 91,0 128,5 42,0 ­ SV %4) ± 7,8 ± 8,1 ± 9,5 ± 11,2 ± 9,2 ± 53,6 ± ± ± ± 48,5 11,4 47,3 19,8 Index (V%)5) 85,2 69,4 6,8 8,8 6,9 2,4 87,6 1,6 2,2 6,5 2,0 12,4 100,0 Components of dendromass, 2)Volume and standard error, 3)Variation coefficient, 4)Relative standard error, 5)Ratio to total aboveground dendromass, 6)Trees outside bark (d1,3 7 cm), 7)Stem inside bark, 8)Stem bark, 9)Thick branches outside bark, 10)Thin branches outside bark, 1Trees outside bark (d < 7 cm), 12)Standing trees total, 13)Standing dead trees outside bark (d 7 cm), 14)Stumps, 15)Lying coarse deadwood, 1,3 1,3 16)Lying small deadwood, 17)Total deadwood, 18)Total aboveground dendromass júco nízky (iba 2 %) je podiel objemu tenkých stromov s hrúbkou pod 7 cm a to aj napriek tomu, ze hektárový pocet jedincov v kategórii nálet, nárast a mladina je pomerne vysoký (13,6 ­ 3,7 ­ 2,4 tisíc ks.ha-. Nezivá dendromasa tvorí 12 % a dominuje v nej hrubá lezanina (6,5 %). Variabilita hektárového objemu je pomerne vysoká (nad 60 %) s výrazne vyssími hodnotami v prípade odumretého dreva (az okolo 100 %). Extrémne hodnoty variability sa zistili pri objeme tenkých stromov a suchárov, co znamená ze sa v danom území vyskytujú vemi nerovnomerne a zriedkavo. Naopak, z odumretého dreva dosahuje nizsiu variabilitu leziaca tencina, ktorá sa vyskytuje casto a medzi výberovými plochami jej mnozstvo kolíse menej. Tomu celkom logicky zodpovedá aj dosiahnutá relatívna presnos získaných výsledkov. Pokia ide o podiely drevín na nadzemnej dendromase, situácia je nasledovná: asi polovicu tvoril buk, stvrtinu smrek, viac zastúpené boli este smrekovec, javor, jase a jeda. Celkovo sa na pokusnom objekte zistilo 13 druhov drevín. Zaujímavé je porovnanie uvedených mnozstiev nadzemnej dendromasy na Poane s inými údajmi na Slovensku zistenými podobnou metodikou. Celoslovenské priemerné hodnoty z Národnej inventarizácie a monitoringu lesov (NIML SR 2005­2006, SMELKO et al. 2008) sú vseobecne 1,5- az 3-krát nizsie, hoci struktúra jednotlivých zloziek dendromasy je v podstate podobná. Celkový objem nadzemnej dendromasy bol 369 m3.ha-1, z coho pripadlo na zivú dendromasu (strom s kôrou) 331 ± 6 m3.ha-1 (89 %), na dendromasu zivých kmeov 253 ± 5 m3.ha-1 (68 %), na odumretú dendromasu 37,7 ± 2 m3.ha-1 (10 %) a z nej tvorila najväcsí podiel leziaca hrubina (4,8 %). Odlisné výsledky boli zistené pri monitoringu procesu revitalizácie tatranského kalamitiska (SEBE et al. 2009). V casti poskodenej kalamitou bol celkový objem dendromasy 137 ± 4 m3 na ha, na ktorom výrazne väcsí podiel (az 81 %) tvorilo odumreté drevo, a to v poradí leziaca hrubina (37 %), leziaca tencina (24 %), pne (17 %) a sucháre (3 %). Naopak, na neposkodenej casti sa pri tom istom monitoringu zistila celková dendromasa 348 ± 10 m3 na ha, podiel jej zivej zlozky bol az 77 % a podiel leziacej hrubiny 11 %. 3.2. Suchá objemová hmotnos a obsah uhlíka v odobratých vzorkách dendromasy Rozbor vzoriek dreva a kôry odobraté v pokusnom objekte z jednotlivých zloziek dendromasy vykonalo laboratórium NLC standardnými postupmi. Získalo sa celkovo 270 údajov o suchej objemovej hmotnosti (BEF kg.m3) a o obsahu uhlíka (CEF), osobitne 131 pre stromy (S), 66 pre pne (P), 39 pre hrubú lezaninu (HL), 34 pre tenkú lezaninu (TL) a 80 pre kôru (K). Ich matematicko-statistické zhodnotenie poskytlo výsledky, ktoré sú kvôli prehadnosti prezentované graficky vo forme stpcových diagramov v obrázkoch 1 a 2. K priemerným hodnotám sú pripojené chybové úsecky pre 95 % spoahlivos, co umozuje ich jednoduché porovnávanie na princípe statistického testu tak, ze za signifikantne odlisné sa povazujú iba tie priemery, ktoré vybocujú z chybovej úsecky porovnávaného variantu. Z podkladov získaných v pokusnom objekte vyplývajú nasledovné poznatky: 0,52 0,51 0,5 BEF (kg/m3) CEF 400 300 200 100 0 S P HL TL K Spolu 0,49 0,48 0,47 0,46 S P HL TL K Spolu Vzorka2) Vzorka2) Obr. 1. Priemerné hodnoty BEF a CEF a ich 95 % intervaly spoahlivosti pre vzorky dreva stromov (S), pov (P), hrubej lezaniny (HL), tenkej lezaniny (TL), kôry (K) a spolu Fig. 1. Average value of BEF and CEF and their 95% confidence intervals for the sample of wood (S), stumps (P), lying coarse deadwood (HL), lying small deadwood (TL), bark (K) and total 0,52 0,51 0,5 BEF (kg/m3) CEF 0,49 0,48 0,47 0,46 Stupe rozkladu dreva Stupe rozkladu dreva Obr. 2. Priemerné hodnoty BEF a CEF a ich 95 % intervaly spoahlivosti vzoriek dreva a kôry pri rôznych stupoch rozkladu (0, 1, 2, 3) Fig. 2. Average value of BEF and CEF and their 95% confidence intervals for the sample of wood and bark in various degree of decomposition (0, 1, 2, 3) · Priemerné hodnoty BEF pre jednotlivé zlozky dendromasy kolísu v dos sirokom rozpätí od 470 do 570 kg.m-3, priemer je 484 kg.m-3, ale rozdiely medzi nimi ­ s výnimkou hrubej lezaniny ­ majú iba náhodný charakter. Spôsobené je to pomerne vekou variabilitou BEF v odobratých vzorkách, ke variacný koeficient v rámci tej istej kategórie dendromasy dosahuje okolo 33 %, najväcsí je pri kôre ­ az 47 %. V závislosti od stupa rozkladu dreva (SRD) sa vytvárajú dve homogénne skupiny, vyssie hodnoty sú pri stupni 0 a 1, nizsie pri stupni 2 a 3, pricom celková tendencia sa dá vyjadri touto regresnou rovnicou BEF = 0,550 ­ 0,07 . SRD R2 = 0,804 [14] · Priemerné hodnoty CEF vykazujú zdanlivo este väcsie rozdiely, ale v skutocnosti kolísu iba v rozpätí 0,481 az 0,509 a od celkového priemeru 0,492 sa lísia vsetky statisticky nevýznamné. Rovnako statisticky nevýznamné sú aj diferencie CEF medzi rôznymi stupami rozkladu dreva. Prekvapujúca je nízka variabilita jednotlivých hodnôt CEF, ke v rámci rovnakej kategórie vzoriek je variacný koeficient iba 4,5 az 8,0 %, v priemere 6,6 %. · Ke tieto nase údaje porovnáme s expanznými faktormi odporúcanými IPCC, ktoré sme uviedli v stati 2.2. v bode 2c) a 4), môzeme konstatova pomerne dobrú zhodu. Priemerná medzinárodne odporúcaná hodnota BEF, ktorá by zodpovedala konkrétnemu zastúpeniu drevín v pokusnom objekte Poana by bola 543 kg.m-3 a odporúcaná hodnota CEF bez ohadu na dreviny je 0,496. Rozdiel je skutocne malý: pri BEF 484 ­ 543 = -59 (t. j. 10 %) a pri CEF 0,492 ­ 0,496 = -0,04 (t. j. 8 %). 3.3. Suchá objemová hmotnos a zásoba uhlíka v dendromase urcená rôznymi spôsobmi Obidve veliciny boli odvodené poda metodických postupov opísaných v stati 2, v bodoch 2) az 4). Suchá objemová hmotnos ­ biomasa B(kg) sa stanovila kvôli porovnaniu tromi nezávislými spôsobmi, ktoré oznacíme symbolmi 2a, 2b a 3. Zásoba uhlíka C(kg) sa urcila iba jedným spôsobom [4]. Výsledky uvádzame v prepocte Tabuka 2. Porovnanie priemerných hektárových hodnôt biomasy (B), expanzných faktorov BEF a zásoby uhlíka (C) v nadzemnej dendromase zivých hrubých stromov poda rôznych spôsobov Table 2. Comparison of average values of biomass per hectare (B), expansion factors BEF and carbon stock (C) in aboveground dendromass of living thick trees by different approaches Dreviny SM BK SC JH JS JD VR BH JM BR CS JB HB Spolu3) Index k IPCC Pocet2) n 57 52 23 16 10 9 9 2 2 1 1 1 1 B (2a) t.ha-1 132,70 87,56 19,08 18,73 12,69 4,78 5,66 1,99 0,61 0,12 0,13 0,14 0,13 284,3 99,96 % BEF (2a) kg.m-3 481 590 543 620 666 412 1028 427 659 631 909 1188 1420 534 B (2b) t.ha-1 121,37 83,45 20,53 16,96 11,24 4,36 2,39 2,71 0,51 0,12 0,08 0,06 0,04 263,8 92,75 % BEF (2b) kg.m-3 440 562 585 562 590 376 434 583 561 596 531 500 462 496 B (3) t.ha-1 121,16 103,71 17,43 18,11 12,95 5,02 3,29 1,87 0,55 0,12 0,09 0,07 0,06 284,4 100 % BEF (3) kg.m-3 440 700 600 680 450 600 500 600 600 600 600 600 600 537 (2a) t.ha-1 65,82 43,43 9,29 6,29 2,37 2,81 9,46 0,30 0,99 0,07 0,07 0,07 0,06 141,0 99,96 % C (2b) t.ha-1 60,20 41,39 8,41 5,57 2,16 1,19 10,18 0,26 1,34 0,03 0,02 0,04 0,06 130,8 92,75 % (3) t.ha-1 60,10 51,44 8,98 6,42 1,63 2,49 8,65 0,27 0,93 0,03 0,03 0,04 0,06 141,1 100 % Tree species, 2)Number of inventory plots, 3)Species together Tabuka 3. Priemerné hektárové hodnoty biomasy (B) a zásoby uhlíka (C) v nadzemnej dendromase zivých tenkých stromov a v mtvom dreve Table 3. Average values of biomass per hectare (B) and carbon stock (C) in aboveground dendromass of living thin trees and deadwood Zlozky dendromasy Zivé tenké stromy2) ­ Nálet3) ­ Nárast4) ­ Mladina5) Mtve drevo6) ­ Sucháre7) ­ Pne8) ­ Hrubá lezanina9) ­ Tenká lezanina10) B(t).ha-1 8,4 0,1 0,2 8,1 25,2 3,5 4,2 12,3 5,2 B% 100,0 1,1 2,4 96,5 100,0 13,9 16,7 48,8 20,6 C(t).ha-1 4,2 0,5 0,1 4,0 12,5 1,7 2,1 6,1 2,6 C% 100,0 1,5 2,5 95,3 100,0 13,6 16,8 48,8 20,8 Components of dendromass, 2)Living thin trees, 3)Seeding, 4)Advance regeneration, 5)Young stand, 6)Deadwood, 7)Standing dead trees (d1,3 > 7 cm), 8)Stumps, 9)Lying coarse deadwood, 10)Lying small deadwood na 1 ha, co uahcí ich vzájomnú konfrontáciu medzi skúsanými alternatívami i údajmi iných autorov. Zhrnuté sú v spolocnej tabuke 2, ktorá prezentuje priemerné hektárové hodnoty B(kg) urcené tromi rôznymi variantmi aj C(kg), osobitne poda drevín aj vcelku. K vsetkým údajom o B(kg) sú pripojené aj im zodpovedajúce odvodené resp. pouzité hodnoty BEF. Pri drevinách je dôlezitá aj informácia o pocte výberových jednotiek (n), na ktorých sa daná drevina v pokusnom objekte vyskytla (z celkového poctu n = 64). V poslednom riadku sú celkové hodnoty biomasy B(t) vyjadrené aj relatívnym indexom v % z hodnoty medzinárodne odporúcaného variantu 3 i jeho ekvivalenty zásoby uhlíka C(t). V alsej tabuke 3 sú výsledné údaje o biomase, BEF a zásobe uhlíka aj pre zivé tenké stromy a pre nezivé zlozky nadzemnej dendromasy (mtve drevo). Nadväzujú na zistené objemy V(m3.ha- týchto zloziek, pricom biomasa B je odvodená pri tenkých stromoch spôsobom 2a) pomocou regresných biomasových rovníc a zásoba uhlíka C pomocou priemerného CEF. Z údajov tabuliek 2 a 3 vyplývajú viaceré zaujímavé skutocnosti: · V pokusnom objekte sa zistila priemerná zivá biomasa pri hrubých stromoch 284 a pri tenkých stromoch 11 t.ha-1, spolu 295 t.ha-1, ich vzájomný pomer je 97 a 3 %. Biomasa vsetkých styroch zloziek mtveho dreva je na úrovni 25 t.ha-1 a na 49 % v nej dominuje hrubá lezanina. Nadzemnej biomasy zivej aj mtvej spolu je 320 t.ha-1. Sú to skutocne vysoké hodnoty a súvisia s celkovým charakterom skúmaného horského lesa, ktorý má mimoriadne bohatú aj celkovú nadzemnú dendromasu (az 616 ± 42 m3.ha-. · Diferencie medzi skúsanými 3 spôsobmi odvodenia biomasy nie sú vysoké, spôsob 2a (výpocet z regresných rovníc poda zistenej hrúbky a výsky) je takmer úplne totozný s metodikou IPCC, ale spôsob 2b (výpocet z regresných rovníc poda zisteného objemu stromov) podhodnocuje výsledok o asi 7 %. Pri jednotlivých drevinách sú podobné relácie v hodnotách BEF iba pri smreku, smrekovci, javoroch a breze. Pri ostatných sa ukázali výraznejsie odchýlky. Napr. dostatocne zastúpený buk, alebo menej zastúpená jeda vykazujú poda spôsobov 2a a 2b zretene nizsie hodnoty BEF a to az na úrovni 20 ­ 30 % voci standardu IPCC. Naopak, pri jaseni sa zistili vyssie hodnoty BEF, ako aj pri nereprezentatívnych vzorkách ceresne, jarabiny a hrabu. V niektorých prípadoch (vba rakyta, hrab) sú výsledky jednotlivých spôsobov výrazne rozkolísané a pre tieto dreviny by bolo pre alsie zovseobecnenie potrebné uvedené spôsoby preveri na väcsej vzorke. · Zásoba uhlíka akumulovaná v nadzemnej dendromase dosahuje celkovú hodnotu 158 t.ha-1, z coho na zivé hrubé a tenké stromy pripadá 145 t.ha-1 (92 %) a na vsetky zlozky mtveho dreva 13 t.ha-1 (8 %). Z toho najväcsí podiel tvorí smrek s hodnotou okolo 60 t.ha-1 (asi 42 %) a buk s hodnotou 40 t.ha-1 (asi 30 %). V porovnaní so zastúpením urceným poda objemu dreva podiel uhlíka u smreka klesol z nadpolovicnej hodnoty a u buka naopak mierne stúpol. Podobné údaje o zásobe uhlíka vhodné na porovnanie z iných lokalít na Slovensku i v zahranicí nie sú zatia k dispozícii. U nás existujú iba dve publikované informácie, jedna z prírodnej rezervácie Babia hora (MERGANICOVÁ, MERGANIC 2010) a druhá zo 6 dielcov v LHC Cadca (PAJTÍK et al. 2009). Týkajú sa vsak iných a inak definovaných zloziek dendromasy, preto ich odvodené hodnoty zásoby uhlíka dosahujú zhruba o 1/3 nizsie hodnoty ako nase. · Celkovo sa v danom ekosystéme horských lesov na Poane zistila priemerná hodnota susiny zivej i odumretej nadzemnej dendromasy vo výske asi 320 t.ha-1, z coho vyse 284 t sa nachádza v hrubých stromoch, asi 8 t v tenkých stromoch, okolo 12 t v leziacej hrubine, iba 8 t v tenkých stromoch, 5 t v poch a asi 3 t v leziacej tencine. 4. Závery a odporúcania Vykonaný pokus a jeho výsledky priniesli mnozstvo nových poznatkov a potvrdili, ze: · Nový variant výberovej integrovanej inventarizácie lesných ekosystémov je pre tento úcel vhodný a prakticky dobre upotrebitený. V budúcnosti by mohol nahradi doteraz pozívaný postup pri bilancovaní zásob uhlíka v sektore lesníctva na Slovensku, ktorý vyuzíva podkladové údaje hlavne z databázy praktickej hospodárskej úpravy lesov, ktoré sú casto neúplné a nedostatocne presné. · Skúmaná lokalita horského lesa v BR Poana má nadpriemerne priaznivé ukazovatele prirodzenosti, ako aj drevinovej, vekovej a strukturálnej diverzity. · Overenie troch spôsobov odvodenia biomasy zivých stromov potvrdilo, ze biomasové regresné rovnice zalozené na hrúbke a výske stromov a priemerné expanzné faktory BEF odporúcané manuálom IPCC poskytujú pre celok v podstate rovnocenné výsledky. Väcsie rozdiely sú pri jednotlivých menej zastúpených drevinách. Aj expanzné faktory uhlíka CEF urcené z vlastných odobratých vzoriek dreva boli vemi blízke priemernej hodnote CEF = 0,496, ktorú sme odvodili z viacerých doteraz publikovaných prác v Európe. · Mnozstvo zivého i mtveho dreva a uhlíka sekvestrovaného vo vsetkých jeho zlozkách je v skúmanom objekte vemi vysoké, pricom zhruba 1,5- az 2-krát prevysuje doteraz známe celoslovenské i lokálne údaje. Priemerne sa na 1 hektári lesa nachádza 616 ± 42 m3 celkového objemu nadzemnej dendromasy, zásoba uhlíka v nej má hodnotu 158 ton, z coho pripadá na hrubé stromy 89 %, na tenké stromy 3 %, na sucháre 1 %, na pne 1 %, na hrubú lezaninu 4 % a na tenkú lezaninu 2 %. · Problémom je obmedzená moznos porovnávania získaných poznatkov s údajmi v iných podobných lokalitách u nás i v zahranicí. Autori pouzívajú rôzne metodické postupy, vo väcsine prípadov sa nezisujú vsetky zlozky zivého a mtveho dreva a spravidla chýba aj informácia o rámcoch presnosti publikovaného výsledku. Situáciu môze zlepsi pripravovaná harmonizácia metodických postupov pre tieto úcely v rámci EU. Do tej doby mozno odporuci vzájomnú dohodu o definícii zloziek dendromasy a ich zisovaní na domácej úrovni. Podkladom by mohla by metodika, ktorá sa uplatnila v Národnej inventarizácii a monitoringu lesa SR 2005­2006, pretoze nadviazala na celosvetový vývoj a pouzila sa doteraz u nás v najväcsom rozsahu. Poakovanie Príspevok vznikol ako súcas riesenia výskumnej úlohy EPOL ­ 5.3 ,,Výskum integrovaných metód inventarizácie lesa" v rámci kontraktu NLC Zvolen a MP SR. Terénne zisovanie, ktoré poda metodiky (SMELKO 2006) a odborných pokynov prvých dvoch autorov vykonali pracovníci NLC-ÚLZI Zvolen bolo financované z projektu APVT-27-037702 ,,Výskum bilancie a zásob uhlíka v horskej krajine" a jeho zodpovední riesitelia J. Minás a T. Priwitzer dali podnet na zalozenie pokusného objektu v CHKO Poana. Literatúra FABRIKA M., 2008: Alometrický model na výpocet biomasy. Zvolen : TU Zvolen, 5 s. Dostupné na internete: http://tools.tuzvo.sk/sibyla/slovensky/biomasa.htm. GARCIA et al. 2004 C., VAYREDA, J., SABATÉ, S., IBÁES, J., 2004: Main components of the abovegrounds biomass expanson factors. Presentation at COST ­ Action E-21 WG1 Meeting on BEFs. Hämeenlinna, Finland. IPCC, 2003: Good Practice Guidance for Land Use, Land-Use Change and Forestry. Institute for Global Environmental Strategies (IGES), Hayama, Kanagawa: www.ipcc.ch KONÔPKA B., PAJTÍK J., MORAVCÍK M., LUKAC M., 2010: Biomass partitioning and growth efficiency in four naturally regenerated forest tree species. Basic and aplplied Ecology, 11: 234-243. MATTHEWS, 1993: The carbon content of trees. Forestry Commission Technical Paper, No 4, Edinburgh, U.K. MERGANICOVÁ K., MERGANIC J., 2010: Coarse woody debris carbon stocks in natural spruce forests of Babia hora. Journal of Forest Science, 56(1: 397-405. PAJTÍK J., PRIWITZER T., CIBULA R., 2009: Kvantifikácia uhlíkových zásob a ich bilancných zmien na regionálnej úrovni. Lesn. Cas. ­ Forestry Journal, 55(4): 353-365. PETRÁS R., PAJTÍK J., 1991: Sústava cesko-slovenských objemových tabuliek drevín. Lesn. Cas. ­ Forestry Journal, 37(: 49-56. SEBE V., KULLA L., JANKOVIC J., 2009: Analýza výskytu, mnozstva a struktúry odumretého dreva na tatranskom kalamitisku. In: TUZINSKÝ L., GREGOR J. (eds): Vplyv vetrovej kalamity na vývoj lesných porastov vo Vysokých Tatrách. Zborník recenzovaných vedeckých prác, Zvolen : TU Zvolen, s. 75-84. SMELKO S., 2006: Pracovné postupy a algoritmy výberovej inventarizácie nadzemnej dendromasy a obsahu uhlíka v pokusnom objekte Poana. NLC Zvolen, 15 s. SMELKO S., 2010: Nové metodické postupy na kvantifikáciu mtveho dreva a jeho zloziek v lesných ekosystémoch. Lesn. Cas. ­ Forestry Journal, 56(2): 155-175. SMELKO S., 2011: Výberová metóda na zisovanie nadzemnej denromasy a zásoby uhlíka v lesnom ekosystéme. Acta Facultatis Forestalis Zvolen, LIII (v tlaci). SMELKO S., SEBE V., BOSEA M., MERGANIC J., JANKOVIC J., 2008: Národná inventarizácia a monitoring lesov Slovenskej republiky 2005­2006. Základná koncepcia a výber zo súhrnných informácií, NLC Zvolen, 2008, 16 s. ZIANIS D., MUUKKONEN P., MAKIPAA R., MENCUCCINI M., 2005: Biomass and stem volume equations for tree species in Europe. Silva Fennica, Monographs 4, 63 pp. Summary Results of performed experiments yielded many new findings and confirmed that: · The proposed new variant for the representative and integrated inventory of forest ecosystems is suitable for this purpose well and practically usable. In the future could substitute a nowadays used procedure for carbon stocks balancing in the forest sector in Slovakia, which uses data from the practice forest management database, which are incomplete and less accurate. · Examined mountain forest ecosystem in the BR Poana shows very favourable indicators of naturalness, tree species, age and structural diversity. · Verification of three methods of deriving biomass of live trees confirmed that the biomass regression equations based on the thickness and height of trees and average BEF expansion factors recommended by the IPCC GPG (2003), provide for a whole essentially equivalent results. Greater differences are less well represented in the individual trees. The carbon expansion factors (CEF), determinate from wood samples were very close to the average CEF = 0.496, which were deriving from several previously published papers in Europe. · The amount of live and dead wood and the accumulated carbon in all its components were in the examinee ecosystem very high, 1.5 to 2 times higher than previously known nationwide and local data. On average 1 hectare of forest covers 616 ± 42 m3 total aboveground dendromass. Carbon stock represents a value of 158 tons, which accounted 89% of thick trees, 3% of thin trees, 1% of standing dead trees, 1% of stumps, 4% of lying coarse deadwood and 2% of lying small deadwood. · The problem is limited opportunity to compare our results with those gained from other similar locations at home and abroad. Other authors use different methodologies and in most cases is not measured all components of live and deadwood. Generally the information within the precision of published results is missing too. Situation could be improved forthcoming harmonization methodology for these purposes within the EU. Until then we may recommend mutual agreement on the definition of biomass components and their surveys at the domestic level. The basis could be the methodology to be applied in the National forest inventory and monitoring SR 2005­2006, because it followed the worldwide development and it was used in the fullest extent until now. Translated by: autors

Journal

Forestry Journal – de Gruyter

Published: Jan 1, 2011

There are no references for this article.