1.2: Pomiar drzew: metoda pobierania próbek w ćwiartkach wyśrodkowanych na punkcie

1. Badanie drzew

1. Ułóż w lesie transekt o długości 150 m.
2. Umieść kołek co 50 m. Każdy palik (punkt) reprezentuje środek czterech kierunków kompasu (N, E, W, S), które dzielą miejsce pobierania próbek na cztery ćwiartki.
3. W każdej ćwiartce odległość mierzona jest od palika do najbliższego drzewa ≥ 40 cm, niezależnie od gatunku. Na kwartał powinno być mierzone tylko jedno duże drzewo, więc w kategorii dużych drzew rejestruje się w sumie 16 drzew. Zapisz odległość w cm dla każdego z nich.
4. Zbierz próbkę liści z każdego drzewa. Pamiętaj, aby zanotować, czy liście są naprzeciwległe, naprzemienne czy pełne (Rysunek 1) przed ich usunięciem. Umieść próbkę na papierze zielnikowym, odpowiednio oznaczoną numerem drzewa, i umieść w prasie do roślin w celu późniejszej identyfikacji.
5. Za pomocą taśmy pomiarowej zmierz średnicę drzewa na wysokości 41/2 stopy nad istniejącym nachyleniem (dbh). Nagraj plik dbh. Jeśli używasz taśmy dbh, odczytaj średnicę bezpośrednio z taśmy. Jeśli używasz zwykłej taśmy mierniczej, zmierz obwód drzewa, a następnie oblicz średnicę, korzystając ze wzoru C = π d.
6. Powtórz kroki 1.3 – 1.5 dla najbliższego drzewa < 40 cm i > 2.5 cm w każdym kwadrancie. Drzewa te są oznaczone jako kategoria małych drzew.
7. Korzystając z próbek liści, zidentyfikuj gatunki każdego drzewa w kategorii 16 dużych drzew i 16 małych drzew.

Rysunek 1. Przykłady przeciwstawnych, naprzemiennych i okółkowych układów liści.

2. Obliczenia

(Wykonaj oddzielne analizy dla dużych i małych drzew).

1. Oblicz średnią odległość między punktami a drzewami dla całej próbki dużych drzew, niezależnie od gatunku. Obliczyć średnią odległość między punktami a drzewami dla całej próbki małych drzew, niezależnie od gatunku.
2. Oblicz średnie zagęszczenie (liczbę drzew na hektar) zarówno dla dużych, jak i małych drzew.
   
3. Określ gęstość według gatunków zarówno dla dużych, jak i małych drzew. Następnie policz liczbę osobników w próbce dla każdego gatunku i zapisz (Tabela 1). Łączna liczba doliczonych się osób to 16.
   Gęstość względna = (liczba osobników gatunku/16) x 100%
   oraz
   Gęstość = (Gęstość względna/100) x Gęstość średnia
4. Określ i zapisz obszar podstawowy według gatunków (Tabela 2).
   1. Przelicz miary średnicy na obszary dla wszystkich drzew, z których pobrano próbki (a = π r²).
   2. Oblicz średnią powierzchnię podstawową dla każdego gatunku, tj. weź średnią.
   3. Dla każdego gatunku oblicz obszar podstawowy i względny obszar podstawowy.
      Powierzchnia podstawowa = Gęstość x Średnia powierzchnia podstawowa
      oraz
      Względna powierzchnia podstawowa = (Powierzchnia podstawowa / Całkowita powierzchnia podstawowa) x 100
      Całkowita powierzchnia podstawowa to całkowita powierzchnia podstawowa dla wszystkich gatunków (suma wszystkich BA).
5. Określ i zapisz częstotliwość według gatunków (Tabela 3).
   Częstość = (liczba punktów, w których występują gatunki/całkowita liczba punktów, w których pobrano próbki)
   oraz
   Częstotliwość względna = (Częstotliwość/Całkowita częstotliwość dla wszystkich gatunków) x 100
   1. Częstość występowania każdego gatunku określa się poprzez porównanie liczby punktów, w których dany gatunek występował, z 4 punktów, w których pobrano próbki. Na przykład, jeśli wiąz amerykański zostanie znaleziony we wszystkich 4 punktach, częstotliwość wyniesie 4/4 = 1. Jeśli klon srebrny zostanie znaleziony w 2 z 4 punktów, częstotliwość wyniesie 2/4 = 0,5.
6. Oblicz i zapisz wartość ważności i wartość względnej ważności według gatunku (Tabela 4).
   Wartość ważności = Gęstość względna + Częstotliwość względna + Względna powierzchnia podstawowa
   oraz
   Względna wartość ważności = (Wartość ważności / Całkowita wartość imp. dla wszystkich gatunków) x100
7. Utwórz wykres przedstawiający wartość ważności dla każdego gatunku na osi y i gatunku na osi x. Umieść je na osi y w kolejności rosnących wartości ważności. Powinna być jedna linia dla dużych drzew i jedna linia dla małych drzew.

Tabela 1. Tabela do wypełniania informacji dotyczących zagęszczenia dużych i małych drzew.

Tabela 2. Tabela do wypełniania informacji dotyczących powierzchni podstawowej dużych i małych drzew.

Tabela 3. Tabela do wypełnienia informacji dotyczących częstości występowania dużych i małych drzew.

Tabela 4. Tabela do wypełniania informacji dotyczących wartości ważności i względnej wartości ważności dużych i małych drzew.

Badania drzew są ważne dla oceny różnorodności biologicznej w lasach oraz wyjaśnienia struktury i stanu obszarów leśnych. Metoda pobierania próbek z ćwiartkami wyśrodkowanymi na punkcie jest powszechną techniką stosowaną do ilościowego określania składu lasów.

Lasy są ważnym zasobem naturalnym i pomagają w utrzymaniu środowiska, a jednocześnie mają wpływ na zdrowie i jakość życia populacji ludzkich. Dobre zrozumienie składu lasów jest niezbędne do utrzymania tego zasobu. Jeśli las jest bardzo zróżnicowany, może zminimalizować wpływ szkodników lub chorób specyficznych dla gatunku. Jeśli w podszycie dominują drzewa inwazyjne, może to wskazywać na przyszłe przemieszczenia drzew rodzimych.

Pobieranie próbek z ćwiartkami wyśrodkowanymi na punkcie jest jedną z powszechnie stosowanych metod w zbiorowiskach leśnych. Służy do zbierania informacji na temat gęstości, częstotliwości i zasięgu gatunków drzew występujących w lesie. Dane zebrane za pomocą tej metody umożliwiają oszacowanie, jak często występują dane gatunki drzew, jak pospolite są gatunki w stosunku do innych oraz jakie są rozmiary drzew, co może dać oszacowanie wieku drzewa i przestrzeni, jaką zajmują w ekosystemie.

Metoda wyśrodkowana na punkcie ma przewagę nad innymi typami badań drzew. Jest bardziej wydajna niż standardowa analiza działki, ponieważ wymaga tylko niewielkiej próbki na całym terenie leśnym, w przeciwieństwie do badania wszystkich obecnych drzew. Chociaż jest mniej pracochłonny, wykazano, że zapewnia porównywalne wyniki.

Ten film pokaże, jak przeprowadzić próbę ćwiartkową wyśrodkowaną na punkcie, jak obliczyć powiązane dane dotyczące drzew i jak analizować wyniki badania ćwiartki drzewa wyśrodkowanego punktem.

Metoda pomiaru ćwiartek drzew wyśrodkowanych w punkcie daje trzy główne miary ilościowe dla określonego gatunku drzew: gęstość względną, częstotliwość względną i względną powierzchnię podstawową. Te trzy wartości są następnie sumowane w celu uzyskania "Wartości ważności" tego gatunku, którą można przekształcić na "Względną wartość ważności". Wartość ta daje liczbową kwantyfikację występowania i liczebności danego gatunku drzewa w lesie.

Metoda ćwiartki wyśrodkowanej w punkcie wykorzystuje pomiar drzewa zwany średnicą na wysokości pierśnicy lub DBH. Jest to mierzone na wysokości 4,5 stopy nad istniejącym nachyleniem. Po wybraniu miejsca pomiarów ustalany jest transekt, wybierany jest punkt w lesie wzdłuż tego transektu, a obszar wokół niego dzielony jest na cztery ćwiartki. W każdej ćwiartce identyfikowane jest najbliższe drzewo o DBH większym niż 40 cm. Ta kolekcja jest uważana za dużą próbkę drzewa.

Następnie w każdej ćwiartce identyfikowane jest najbliższe drzewo o DBH większym niż 2,5 cm, ale poniżej 40 cm. Są one oznaczone jako mała próbka drzewa. Identyfikacja dużego i małego drzewa w każdym kwadrancie pozwala na porównanie wysokiej roślinności tworzącej baldachim z naroślami na niższym poziomie.

Za pomocą tych prostych pomiarów można obliczyć powierzchnię podstawową i wartość ważności każdego gatunku drzewa. Powierzchnia podstawowa to pole przekroju poprzecznego pojedynczego drzewa w DBH. Obliczanie całkowitej powierzchni podstawowej wszystkich drzew danego gatunku jest dokładniejszym sposobem zrozumienia zagęszczenia gatunków i jest używane zamiast liczby drzew na obszarze, aby uwzględnić wielkość drzew.

Wartość ważności każdego gatunku jest obliczana w celu oszacowania względnej dominacji danego gatunku w zbiorowisku leśnym. Bierze pod uwagę, jak często gatunek występuje w lesie, całkowitą liczbę osobników gatunku oraz całkowitą powierzchnię lasu, którą zajmuje gatunek.

Teraz, gdy jesteśmy już zaznajomieni ze znaczeniem badań drzew i zasadami pomiarów ćwiartek skoncentrowanych na punktach, przyjrzyjmy się, jak są one przeprowadzane w terenie.

Po zidentyfikowaniu obszaru leśnego należy utworzyć w lesie transekt o długości 150 m. Może się to rozpocząć w dowolnym miejscu lasu, ale najlepiej powinno znajdować się z dala od skraju lasu, aby zminimalizować wpływ źródeł zewnętrznych, takich jak drogi.

Umieść kołek co 50 m wzdłuż transektu. Każdy palik reprezentuje środek czterech kierunków kompasu, które dzielą miejsce pobierania próbek na cztery ćwiartki. W razie potrzeby można je ponumerować według lokalizacji z jednego końca.

W każdej ćwiartce mierzy się odległość od palika do najbliższego drzewa dowolnego gatunku o średnicy większej niż 40 cm. Na kwartał powinno być mierzone tylko jedno duże drzewo, więc w kategorii dużych drzew rejestruje się w sumie 16 drzew. Zapisz odległość do palika w centymetrach dla każdego z nich.

Przy każdym mierzonym drzewie zwróć uwagę, czy liście są ułożone w układ naprzemienny, okółkowy czy przeciwny. Następnie zbierz próbkę liści dla każdego z mierzonych drzew.

Umieść próbki liści na papierze zielnikowym i oznacz zgodnie z miejscem pobrania, a następnie umieść w prasie do roślin w celu późniejszej identyfikacji.

Dla każdego drzewa próbki, używając taśmy do pomiaru pola, zapisz DBH. Jeśli używasz specjalnej taśmy DBH, odczytaj średnicę bezpośrednio. Za pomocą zwykłej taśmy mierniczej zmierz obwód drzewa, a następnie oblicz średnicę za pomocą wzoru.

Następnie powtórz te pomiary dla każdej ćwiartki, w każdym segmencie transektu dla najbliższego drzewa o średnicy mniejszej niż 40 cm i większej niż 2,5 cm. Zapisz je w osobnej kategorii, oznaczonej jako małe drzewa.

Po powrocie do laboratorium oblicz średnią odległość od punktu do drzewa, gęstość i powierzchnię podstawową dla każdego gatunku. Te informacje można następnie wykorzystać do wygenerowania wartości ważności. Najpierw, korzystając z przewodnika identyfikacji drzew lub klucza identyfikacyjnego, zidentyfikuj każde z drzew mierzonych zarówno w kategorii dużych, jak i małych drzew.

Obliczyć średnią odległość między punktami a drzewami dla całej próbki dużych i małych drzew. Jest to średnia wartość odległości grupy drzew od punktu transektu.

Następnie oblicz średnią gęstość lub liczbę drzew na hektar zarówno dla dużych drzew, jak i małych grup drzew, korzystając z pokazanego równania. Zapisz liczbę osobników każdego gatunku drzewa w grupie, a następnie określ zagęszczenie według gatunków zarówno dla dużej, jak i małej grupy drzew.

Przekształć pomiary średnicy w obszary dla wszystkich drzew, z których pobrano próbki. Oblicz średnią powierzchnię podstawową dla każdego gatunku, obliczając średnią. Obszar podstawowy gatunku to średni obszar podstawowy tego gatunku pomnożony przez jego gęstość. Następnie dla każdego gatunku oblicz względną powierzchnię podstawową.

Określ częstotliwość, z jaką każdy gatunek występuje w każdej grupie. Określa się to poprzez porównanie liczby punktów, w których ten gatunek występował, z 4 punktów, w których pobrano próbki. Na przykład, jeśli wiąz amerykański zostanie znaleziony we wszystkich czterech punktach kwadrantu, częstotliwość będzie równa 1. Jeśli klon srebrzysty zostanie znaleziony w 2 z 4 punktów, częstotliwość będzie równa 0,5 Teraz określ względną częstość każdego gatunku dla każdej grupy.

Można teraz obliczyć wartość ważności gatunku. Dodać gęstość względną do częstości względnej plus względna powierzchnia podstawowa. Na koniec określ względną wartość ważności dla każdego gatunku.

Podsumowując, wprowadź te dane do wykresu, który przedstawia wartość ważności dla każdego gatunku na osi Y, ułożoną w kolejności rosnącego znaczenia, oraz nazwę gatunku na osi X. Dane powinny być prezentowane jako jeden słupek dla dużych drzew i jeden słupek dla małych drzew.

Wartość ważności gatunku może osiągnąć maksymalnie 300 w badaniu, w którym obserwuje się tylko jeden gatunek drzewa. Wysoka wartość ważności nie musi oznaczać, że gatunek jest ważny dla zdrowia lasu. Jest to raczej wskazówka, że gatunek ten jest obecnie dominujący w strukturze lasu.

Badania drzew są wykorzystywane do informowania naukowców lub zarządców gruntów na różne ważne tematy. Metoda ćwiartki wyśrodkowanej na punkcie może być stosowana w różnych scenariuszach gromadzenia informacji.

Społeczność może skorzystać z inwentaryzacji drzew w celu określenia potrzeby programu leśnego, jeśli w lokalnych lasach występuje duża częstotliwość martwych lub chorych drzew. Takie drzewa mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia spowodowane spadającymi gałęziami lub ryzyko infekcji dla innych. Znalezienie wielu martwych lub chorych drzew w lesie wzbudziłoby obawy naukowców zajmujących się ochroną środowiska i może być wczesnym wskaźnikiem złych warunków środowiskowych, w tym kwaśnych deszczy lub zanieczyszczenia ozonem.

Znajomość różnorodności gatunkowej w lesie może pomóc zarządcom gruntów w opracowywaniu strategii sadzenia. Mogą zostać poinformowani o ustaleniu wytycznych w celu ograniczenia lub wyeliminowania sadzenia pospolitych drzew, przy jednoczesnym dodawaniu nowych lub rzadkich gatunków pożytecznych w celu zachowania różnorodności. Dane z badania drzew mogą również umożliwić zarządcom obliczenie wartości usług świadczonych przez określone gatunki drzew, takich jak kontrola zanieczyszczenia powietrza lub wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla, oraz dostosowanie strategii sadzenia w oparciu o te dane.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do geodezji drzew przy użyciu metody ćwiartek wyśrodkowanych punktowo. Powinieneś teraz zrozumieć, jak ważne są badania drzew, jak przeprowadzić pomiar ćwiartki wyśrodkowany na punkcie i jak obliczyć strukturę lasu na podstawie pomiarów pomiarowych. Dzięki za oglądanie!