Summary
Denne protokol beskriver en enkel, omkostningseffektiv træplantning teknik for at genoprette forringede Everglades træ øer, der oplever oversvømmelse. Design skaber en ø (pop-up), som flyder i første omgang og tilføjer højde for at fremme træ overlevelse og vækst oversvømmet betingelser.
Abstract
Mange af Everglades træ øer har mistet elevation i det forløbne århundrede og de fleste af deres træer er døde, så de er nu dækket af urteagtige planter. Denne protokol beskriver en enkel, omkostningseffektiv træplantning teknik nødvendig for at genoprette forringede Everglades træ øer. Designet er mønstrede efter en naturlig Everglades proces der skaber flydende tørv øer, som tillader træet overlevelse og vækst i oversvømmede betingelser og ofte fører til udvikling af træ øer. Kommercielt tilgængelige tørv poser blev brugt som medium for vækst og etablering af potteplanter indfødte træ træer. Pop-up-konfigurationen flød i første omgang og leveret yderligere højde for at minimere oversvømmelse, med en enkelt indfødte træ arter ungt træ og et enkelt træ gødning spike. Under en 3-årig undersøgelse med 105 pop-ups, trivedes de fleste planter overlevede (80%) og mange. Bestemmelse af, om denne teknik kan etablere træer på en nedbrudt træ ø vil kræve længere undersøgelser og omfattende feltforsøg.
Introduction
Naturlige genkoloniseringen af forringede Everglades træ øer af hjemmehørende træarter er muligt gennem frø spredning, hvis der er nærliggende øer med en mangfoldighed af træ arter1,2. Ifølge Sklar og van der Valk kan1 genoprette alvorligt stilnet træ øer være muligt, "ved at hæve opstemthed af deres hoveder, selv om sådan indsats ville være dyrt og arbejdskrævende." I øjeblikket, er der meget få indfødte (ønskeligt) træer findes i nærheden af de forringede (også kendt som "ghost") træ øer i Everglades vand bevarelse område (WCA)-2A (en af fem WCAs skabt til at opbevare vand for og forhindre oversvømmelser af omkringliggende byområder og landbrugsområder) at give frø til recolonizing nedbrudte træ øer3.
For at hæve opstemthed af en stilnet træ ø for genplantning af skov, skulle passende fylde transporteres til øen. Dette ville kræve bygge veje for lastbiler eller oprette vandveje for pramme, fører til alvorlige skader på Everglades med store finansielle omkostninger. En simpel, billig teknik er nødvendig til repopulate nedbrudt træ øer med hjemmehørende træarter, der vil give elevation (mindske hydroperiod) og forbedre overlevelse under den variable hydrologi endemisk til Everglades4.
Størrelsen af disse pop-ups giver mulighed for nem transport til plantning site. Dette giver en fordel i forhold til konventionelle påfyldning af områder og plantning af træer, som kan kræve veje blive bygget til transport af. Denne teknik således reducerer de økologiske konsekvenser af træplantning aktivitet. Derudover har disse pop-ups evnen til at flyde i de første seks måneder efter installationen, for at tillade etablering af unge. Under konventionelle træplantning scenarier, kan træerne opleve øget oversvømmelse stress under etablering hvis vandstanden stiger.
En række designs blev testet og blev det fastslået, at større pop-up-højde (taske orientering), en træ gødning spike tilføje næringsstoffer, og plantning pop-up med et enkelt ungt træ opnåede den bedste konfiguration til installation på en Everglades nedbrudt træ ø4. Selv om andre forskere beskriver, plantning af træer for at genoprette skovklædte vådområde områder5,6, at vores viden, tilføjet ingen af de plantning teknikker beskrevet elevation for at mindske hydroperiod.
Denne procedure efterligner dannelsen af flydende Everglades træ øer, der opstår fra tørv, der bryder væk fra fundamentet og flyder på overfladen. Højlandet planter kan etablere til at danne en "pop-up" eller flydende træ ø, som i sidste ende flytter og afregner overfladen, tørv og bliver hvad kaldes en "batteri" træ ø1,7.
Everglades træ ø træarter har varierende tolerancer for oversvømmelser for vækst og overlevelse8,9,10. I en kontrolleret undersøgelse påvist Jones et al. betydningen af hydroperiod for Everglades træ ø arter9overlevelse. Stoffella et al. fandt, at relative højde (til vandoverfladen) havde varierende og dybtgående virkninger på plantet indfødte træ arter overlevelse og vækst, på grund af den specifikke tolerance for hver art til oversvømmelser10. Træarter kan vælges for de specifikke betingelser til stede. Den træplantning teknik beskrevet her kan give yderligere udvidelse og derfor træet frøkilder i tidligere skovrige regioner, der har mistet elevation og er nu underlagt en oversvømmelse miljø, der er skadelige for hjemmehørende træarter.
Tidligere skovrige regioner, der oplever udvidet hydroperiods kan drage fordel af denne metode til at genindføre woody arter til disse områder. Denne teknik giver elevation, hvorved hydroperiod. Derudover vil træerne bygge jord (rod og blade biomasse) og give en frøkilde til fortsatte kolonisering af området.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. forberedelse og transport til plantning placering
- Få 2 eller 3 gal (7 eller 11 L) træer af lokalt dyrkede indfødte træer (i plast Potter), kommercielle tørv tasker (måle 0,3 x 0,46 x 0,6 m3), træ og busk gødning spikes, gaffatape, polyvinylchlorid (PVC) rør (2 til 3 m længde, diameter og 0,8 i (2,1 cm) planlægge 40), kasse kutter, affaldssække og en metalstang eller armeringsjern (1 til 2 m i længde, 1,3 cm diameter) til at punktere tørv poser. Potentielle træarter gældende til Everglades er Anona glabra, Ficus aurea, og Acer rubrum. Iført arbejdshandsker er stærkt anbefales.
- Bestemme den bedste placering til at implementere pop-ups, typisk i en høj område af ghost træ ø med mindst 0,3 m tørv resterende ovenfor grundfjeldet hvor oversvømmelse ville blive minimeret i de våde sæson.
- Transportere træer, kommercielle tørv tasker (én pr. ungt træ), træ og busk gødning pigge (én pr. ungt træ), gaffatape (antal ruller som passende), PVC-rør, (to pr. ungt træ), og andre værktøjer og materialer til plantning placering (typisk af båden).
2. pop-up-konstruktion
Bemærk: Saml potteplanter ungt træ og pop-up (trin 2.1-2.6) i båd før placere det i vandet over øen tree (trin 3)
- Skub plastikbeholder off ungt træ rødder og pot jord, og skar et stort hul i pot bunden, eller fjerne hele bunden af hver ungt træ pot ved hjælp af en boks ilder eller saks (figur 1).
- Skub puljen med åben bunden tilbage på ungt træ rødder og pot jord til indsættelse i tørv posen.
- Gøre en 20-30 cm X-formet snit (lidt større end potten diameter) i tørv pose på midten af hvad vil være den øvre overflade, bruger en kasse kutter.
- Fjerne omkring 2.000 til 5.000 cm3 (ca. ½ mængde af puljen) af indholdet af tørv taske fra X-formet åbning og sted i en papirkurv taske til fjernelse.
- Angiv den bundløse pot med unge inden for den X-formet åbning/depression lavet ved at fjerne tørven fra tørv taske. Bundløse puljen bør være omkring halvvejs ned i den X-formet åbning med punkter (trekanter) peger op mod siderne af pot (figur 2). De unge træer er tilbage i potter til at give ekstra højde og fysisk støtte.
- Sikre pot i sted med flere viklinger af gaffatape rundt puljen og dækker taske trekanter. Dette vil anbringe posen trekanter i puljen (figur 3) og holde pot på plads i løbet af de næste 2-3 års vækst. Dette skaber pop-up.
3. pop-up-installation
- Angiv den affyre-oppe i vandet. Angiv vandet og flytte flydende pop-up til plantning site.
- Tether pop-up på plads med to ca 2 til 3 m lange længder af PVC-rør indsat gennem posen på begge sider af unge, i ca. en tredjedel til halvdelen m af substrat (jorden under posen) (figur 3).
- Punktere tasker på toppen, bunden og siderne ved at køre metalstang (armeringsjern) helt igennem posen, skabe åbninger (mindst fire i top/bund) og fire på hver side for at tillade vand at angive og tillade rødder at dukke op (figur 3). Pop-ups vil flyde i ca 6 måneder.
- Indsæt et træ gødning spike helt i toppen af posen i et af de steder, der er vist i figur 3.
4. opfølgning for vedligeholdelse, målinger og plast fjernelse
- Vende tilbage til webstedet så ofte som anses for nødvendige, især efter kraftig storm begivenheder og noter tilstand og overlevelse, og måle træhøjde og basal diameter af hver resterende træ på årsbasis.
- Efter 3 år, tilbage til webstedet med box kuttere/saks og trash tasker at fratage tørv Potter og plast pose og genbruge dem. Pot og plast fra posen (top og sider) fjernes let uden at forstyrre unge; plast under tørv taske er muligvis ikke tilgængelige (figur 4).
- Vender tilbage til stedet på årsbasis at evaluere overlevelse og vækst.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Undersøgelse ved hjælp af denne teknik4 blev gennemført inden for en 0,32 km2 Everglades fysisk model11, på en højderyg til at simulere test på en ghost træ ø. Under denne undersøgelse, to taske retningslinjer for højde (lav: 0,3 m, høj: 0,46 m), med en versus to træer pr. pose vokser, blev testet og brugen af træ gødning pigge fremme overlevelse og vækst. Tre arter af træer blev brugt: A. glabra, F. aurea, og A. rubrum. For hver art plantet 5 replikater af 4 behandlinger og 2 sæt af kontrolelementer for ialt 35 personer for hver specie. De fleste af de unge træer vokset i undersøgelsen overlevede og trivedes med vækst afhængig af behandling4. Overlevelsesrate var 80%, med 18 F. aurea og 3 A. glabra fundet død i slutningen af 3 års undersøgelse. Resultaterne viser, at den enkleste og mest effektive konfiguration har et enkelt ungt træ og giver en højere profil på 0.46 m (større højde, mindre oversvømmelse), med en gødning spike og uden yderligere flotation. Siden den daglige vækstrate i dobbelt plantet poser var mindre end kontrol, bør denne behandling ikke brugte4. Reduktion i væksten af træer modtager to gødning pigge i stedet for en enkelt spike kan tilskrives over befrugtning. Overdreven befrugtning er blevet foreslået som forårsager dårlig vækst ved at ændre jord kemi og jord mikrobielle samfund, såvel som fører til dårlig rod etablering og reduceret vand absorption12.
Ungt træ basal diameter data for den høj profilerede tørv taske orientering gav en statistisk signifikant behandling virkning samt en statistisk signifikant forskel mellem de lave gødning behandling data i forhold til kontrollen og i forhold til den høj gødning behandling4. Overfladen af jorden i potterne og punkteringer i oversiden af tørv poser fastsatte kolonisering af urteagtige planter og bregner over tidspunktet for den undersøgelse4 (figur 4) websteder. Derudover invaderet piletræer (Salix caroliniana) flere af pop-ups.
De unge træer reageret på behandlinger generelt som forudsagt. De befrugtede træer generelt var de mest succesfulde (og én spike behandling var endnu bedre), efterfulgt af kontrolelementer (enkelt plante), flotation behandling og dobbelt plantning (ingen statistisk signifikante effekter)4.
Figur 1: fotografi af fjernelse af ungt træ pot bunden. Ungt træ rødder og jord er fjernet fra den plastikbeholder og en stor del (eller hele bunden) af pot bunden er fjernet med en kasse kutter. Potten er derefter erstattet over rødder og jord. Alle fotografier er courtesy South Florida vand Management District. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: indsættelse af bundløse ungt træ pot i tørv-poser med cut trekanter vist på siderne. Fotografiet viser en taske med to gryder indsat selvom den foretrukne metode var fast besluttet på at være en pot pr. pose. Posen vist også er i lav-profil-konfiguration, der ikke er den foretrukne orientering. For den foretrukne endelige orientering, se figur 3. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: fotografier af en A.glabra til unge med bundløs puljen kanalen tapede til tørv taske hurtigt efter indsættelsen. Komplet pop-up vist flydende på plads til venstre. Se nærmere vist til højre. (Etiketter) A: tørv taske; B: potteplanter ungt træ; C: gaffatape rundt puljen for at holde på plads; D: PVC rør bindsler; E: huller ved at indsætte en metalstang; F: gødning pigge (to-spike behandling er imidlertid vist, at tilføje kun én spike anbefales). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: foto af en pop-up følgende pot og taske fjernelse. Tørv fra posen og pot jord er nu holdt sammen af rødderne, som også er vokset ned i underlaget. Bemærk bregner og andre planter, der har koloniseret højen tørv tilbage fra pop-up. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne foreslåede tilgang til genbeplantning træ øer giver mulighed for forhøjelsen af elevation og implementering af træer fra en båd uden bygning af veje skal bringe fyld til hvert websted. Dette minimerer omkostningerne og forstyrrelse af gennemførelsen træ ø plantning.
Et problem med denne teknik er de æstetiske og miljømæssige problemer i forbindelse med at sætte en stor mængde af PVC-rør, plastposer og plast Potter på en marsh funktion, der var engang en træ ø. Den aktuelle fremgangsmåde er at fjerne plast efter en tilstrækkelig lang periode træ etablering (ca 3 år) og korrekt bortskaffes eller genanvende plastik resterne.
En anden mulig løsning på plast spørgsmålet er at udnytte biologisk nedbrydelige materialer til bindsler (træ eller bambus pæle), gryder (tørv Potter) og tørv tasker (jute eller et lignende materiale) med den hensigt at indeslutning materiale ville bevare integritet og indeholde jord og tørv, indtil træet ungt træ blev etableret på plads. Da formålet med denne undersøgelse var at vise proof of concept og holde udgifterne rimelige, blev de oprindelige beholdere med træer og tørv ændret til brug i denne undersøgelse. Dette gav mulighed for gennemførelse af en grundlæggende undersøgelse hvor container materialer var tilbøjelige til at bevare integriteten for varigheden af træ etablering.
Vi har observeret, at nogle af poserne begyndte at opdele apart efter omkring 30 måneder efter installation. Fjernelse af plast skal finde sted, når det er første gang observeret for at undgå plastik affald flyder væk. Foreløbige bemærkninger efter fjernelse af plast fra nogle af pop-ups, efter omkring 32 måneder indikerer, at rødderne af mange af træer og andre planter koloniserer tørv poser kan fastholde konsolideringen af tørv og dermed den elevation leveres udelukkende af tørv og pot jorden ved installation (figur 4).
Vi viste en lovende teknik til at plante træer i områder med begrænset adgang og variable hydrologi til en detail pris på mindre end 20 USD (ungt træ = 3-4 USD, tørv taske = 11 USD, andre materialer = 2-3 USD) per pop-up. Denne teknik fungerer bedst i tørv eller økologisk jord-baserede regioner med et potentiale for at gendanne skovområder. Vi udviklede teknik med mål at genoprette nedbrudt træ øer i Everglades, men det kunne let tilpasses til andre miljøer med lignende restaurering mål.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Dette arbejde blev udført under finansiering og tilsyn af South Florida vand Management District, et agentur i staten Florida. Florida nyder en bred offentlige registre lov. Dette dokument er omfattet af denne lov og anses for at være en del af det offentlige post.
Acknowledgments
Denne forskning blev finansieret og gennemført under afsnittet Everglades systemer vurdering af South Florida vand Management District.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| One or Two Gallon Native Tree Saplings in plastic pots. | Local Native Plant Nurseries | N/A | Obtain native tree saplings grown from locally obtained seed |
| Commercial Peat Bags. 5 cubic ft. | Lambert | Lambert Canadian Sphagnum Peat Moss (6649801115) | Product description: Lambert peat moss is an excellent soil amendment because of its capacity to retain water, aerate the soil and it is completely natural. All of Lambert's peat moss packages carry the OMRI (Organic Material Review Institute) logo, which indicates that they are approved for use in organic production. Size: 5.5 cu.ft. |
| Vigoro Tree Spikes (Tree and Shrub Fertilizer Spikes, 15-Count) | Vigoro, Swiss Farms Products Inc. | Model # 154205 | GUARANTEED ANALYSIS (%) TOTAL IN PRODUCT (ppm): Total Nitrogen (N) 12.0000; Available Phosphoric Acid (P2O5) 5.0000; Soluble Potash (K2O) 7.0000 |
| PVC Pipe: 1/2 in schedule 40 | JM Eagle | Model # 67447 | Any manufacturer or supplier will do. |
| Duct Tape, 1-7/8 in x 12 yds | MSC Industrial Supply | Gorilla Heavy-Duty Duct Tape, Model # 60012 | Any manufacturer or supplier will do. |
| Metal Rod (Rebar 1.3 cm diameter, 1.2 m long) | Weyerhaeuser | Model # 35616 | Any manufacturer or supplier will do. |
| Box Cutter | Stanley | Model # STHT10273 | Any manufacturer or supplier will do. |
| Work Gloves | Firm Grip | Model # 3101-96 | Any manufacturer or supplier will do. |
| Trash Bags (42 gallon) | HUSKY | Model # HK42WC050B | Any manufacturer or supplier will do. |
References
- Tree Islands of the Everglades. Sklar, F. H., van der Valk, A. G. , Kluwer Academic Press. Dordrecht, The Netherlands. (2002).
- Wetzel, P. R., et al. Maintaining tree islands in the Florida Everglades: nutrient redistribution is the key. Front Ecol Environ. 3 (7), 370-376 (2005).
- Aich, S., Ewe, S. M. L., Gu, B., Dreschel, T. W. An evaluation of peat loss from an Everglades tree island, Florida, USA. Mires and Peat. 14 (2014), 1-15 (2014).
- Dreschel, T. W., Cline, E. A., Hill, S. D. Everglades tree island restoration: testing a simple tree planting technique patterned after a natural process. Restor Ecol. , (2017).
- Stanturf, J. A., Conner, W. H., Gardiner, E. S., Schweitzer, C. J., Ezell, A. W. Recognizing and Overcoming Difficult Site Conditions for Afforestation of Bottomland Hardwoods. Ecol Restor. 22 (3), 183-193 (2004).
- Sharitz, R., Barton, C. D., DeSteven, D. Tree Plantings in Depression Wetland Restorations Show Mixed Success (South Carolina). Ecol Restor. 24 (2), 114-115 (2006).
- Brandt, L. A., Portier, K. M., Kitchens, W. M. Patterns of Change in Tree Islands in Arthur R. Marshall Loxahatchee National Wildlife Refuge from 1950-1991. Wetlands. 20 (1), 1-14 (2000).
- Armentano, T. V., Jones, D. T., Ross, M. S., Gamble, B. W. Vegetation pattern and process in tree islands of the southern Everglades and adjacent areas. Tree Islands of the Everglades. Sklar, F. H., van der Valk, A. G. , Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, Netherlands. 225-281 (2002).
- Jones, D. T., Sah, J. P., Ross, M. S., Oberbauer, S. F., Hwang, B., Jayachandran, K. Growth and physiological responses of twelve tree species common in Everglades tree islands to simulated hydrologic regimes. Wetlands. 26 (3), 830-844 (2006).
- Stoffella, S. L., et al. Survival and growth responses of eight Everglades tree species along an experimental hydrological gradient on two tree island types. Appl Veg Sci. 13 (4), 439-449 (2010).
- Aich, S., Dreschel, T. W., Cline, E., Sklar, F. The development of a geographic information system (GIS) to document research in an Everglades physical Model. J Environ Sci Eng. 5 (2011), 289-302 (2011).
- Weinbaum, S. A., Johnson, R. S., DeJong, T. M. Causes and Consequences of Overfertilization in Orchards. HortTechnology. 2 (1), 112-121 (1992).
