Summary
Denne protokollen beskriver en enkel, kostnadseffektiv treplanting teknikk for å gjenopprette degradert Everglades tre øyer som opplever oversvømmelse. Designen skaper en øy (popup) som flyter først og legger til høyden for å fremme treet overlevelse og vekst under oversvømmet forhold.
Abstract
Mange av Everglades tre øyene har mistet høyde over det siste århundret, og de fleste av sine trær døde slik at de er nå dekket med urter. Denne protokollen beskriver en enkel, kostnadseffektiv treplanting teknikken nødvendig for å gjenopprette degradert Everglade tre øyer. Utformingen er mønstret etter en naturlig Everglades prosess som skaper flytende torv øyer, som tillater treet overlevelse og vekst i oversvømmet forhold og ofte fører til utvikling av tre øyer. Kommersielt tilgjengelige torv poser ble brukt som medium for vekst og etablering av potted eviggrønt saplings. Popup konfigurasjonen fløt først og gitt ekstra høyde for å minimere oversvømmelse, med en enkelt eviggrønt arter sapling og en enkelt tree gjødsel spiker. Under en 3 års studie som involverer 105 pop-ups, trivdes de fleste planter overlevde (80%) og mange. Avgjøre om denne teknikken kan opprette trær på en dårligere tre øy vil kreve lengre studier og omfattende tester.
Introduction
Naturlig recolonization dårligere Everglade tre øyer av eviggrønt arter er mulig gjennom frø spredning hvis det nærliggende øyer med et mangfold av tre arter1,2. Sklar og van der Valk kan1 gjenopprette alvorlig sunket tre øyene være mulig, "ved å heve høyden av hodet, selv om slikt arbeid ville bli dyrt og arbeidskrevende." I dag er det svært få innfødte (ønskelig) trær tilstede nær degradert (også kjent som "ghost") tre øyene i Everglades vann bevaring området (WCA)-2A (en av fem WCAs opprettet for å lagre vann for og hindre flom av omkringliggende urbane og jordbruksområder) å gi frø nødvendig for recolonizing de dårligere tre øyer3.
For å øke høyden av en sunket treet øy for skogplanting, måtte passende fyll transporteres til øya. Dette vil kreve bygge veier for lastebiler eller opprette vassdrag for lektere, fører til alvorlig skade Everglades til en god økonomisk pris. En enkel, rimelig teknikk er nødvendig å gjenbefolke dårligere tre øyer med innfødt treslag som vil gi høyde (redusere hydroperiod) og forbedre overlevelse under de variable hydrologi endemisk til Everglades4.
Størrelsen på disse pop-ups tillater enkel transport til området planting. Dette gir en fordel i forhold til konvensjonelle fylle områder og planting av trær som kan kreve veier bygges for transport. Denne teknikken reduserer dermed den økologiske effekten av treplanting aktivitet. I tillegg, har disse pop-ups muligheten til å flyte de første seks månedene etter distribusjon, slik at etableringen av sapling. Under konvensjonelle treplanting scenarier, kan trærne oppleve økt flom stress under etablering hvis vannstanden stige.
Flere design ble testet og det ble fastslått at større popup høyde (bag orientering), en tre gjødsel spike legge næringsstoffer og plante det popmusikk-opp med en enkelt sapling oppnådd den beste konfigurasjonen for distribusjon på en Everglade degradert tre øya4. Selv om andre forskere beskriver planting av trær for å gjenopprette skogkledde våtmarksområde områder5,6, til vår kunnskap, lagt ingen av planting teknikkene høyde for å redusere hydroperiod.
Denne prosedyren etterligner dannelsen av flytende Everglades tre øyene som oppstår fra torv som bryter bort fra grunnfjellet og flyter til overflaten. Høyereliggende planter kan opprette å danne en "pop-up" eller flytende øy som til slutt flytter og slår seg på torv overflaten og blir hva som kalles en "batteri" tre øya1,7.
Everglades treslag øya treet har ulike toleranser for flom for vekst og overlevelse8,9,10. I en kontrollert studie demonstrerte Jones et al. betydningen av hydroperiod for overlevelse av Everglades treet øya arter9. Stoffella et al. funnet at relativ høyde (til vannoverflaten) hatt varierende og dyp effekt på plantet eviggrønt arten overlevelse og vekst, på grunn av spesifikke toleranse av hver art for flom10. Treet kan velges for de spesifikke vilkårene stede. Treplanting teknikken beskrevet her kan gi ekstra høyde og derfor treet frø kilder i tidligere skogkledde områder som har mistet høyde og nå kan en oversvømmelse miljø som er skadelig for native treslag.
Tidligere skogkledde områder som oppleve lengre hydroperiods kan ha nytte av denne metoden å gjeninnføre woody arter til disse områdene. Denne teknikken gir høyde, dermed redusere hydroperiod. I tillegg vil trærne bygge jord (rot og blad biomasse) og gi noen frø for fortsatt kolonisering av området.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. forberedelse og transport til Planting sted
- Få 2 eller 3 gal (7 eller 11 L) saplings lokaldyrkede stedegne trær (i plast Potter), kommersielle torv poser (måle 0.3 x 0.46 x 0.6 m3), treet og busk gjødsel toppene, duct tape, polyvinylklorid (PVC) rør (2 til 3 m lengde, 0,8 i (2.1 cm) diameter planlegger 40), boks cutter, søppel poser og en metall stang eller rebar (1 til 2 meter i lengde, 1,3 cm diameter) for å punktere torv poser. Potensielle treslag gjelder Everglades er Annona glabra, Ficus aurea, og Acer rubrum. Bruk arbeidshansker anbefales.
- Bestemme det beste stedet å distribuere pop-ups, vanligvis i et høyt område av ghost treet øya med minst 0,3 m av torv gjenværende over grunnfjellet der oversvømmelse ville være minimert under regntiden.
- Transport saplings, kommersielle torv poser (én per sapling), treet og busk gjødsel toppene (ett per sapling), duct tape (antall ruller som passer), PVC-rør (to per sapling), og andre verktøy og materialer til planting sted (vanligvis ved airboat).
2. pop-up sammenstilling
Merk: Samle potted sapling og popup (trinn 2.1-2.6) i båten før plassering i vannet over tre øya (trinn 3)
- Skyv plast potten av sapling røtter og potten jord, og klipp et stort hull i potten bunnen eller fjerne hele bunnen av hver sapling pott med en boks kutter eller saks (figur 1).
- Skyv potten med åpne bunnen tilbake på sapling røtter og potten jord for innsetting i torv posen.
- Gjør et 20 til 30 cm X-formet kutt (litt større enn diameteren potten) i torv posen i midten av hva blir den øvre overflaten, bruke en boks cutter.
- Fjern om 2000 til å 5000 cm3 (omtrent en halv volum av potten) av innholdet i torv posen fra X-formet åpning og sted i en søppel pose for fjerning.
- Angi bunnløse potten med sapling i X-formet åpning/depresjon opprettet ved å fjerne torv fra torv posen. Bunnløse potten bør være ca halvveis ned i X-formet åpning, med poeng (trekanter) peker mot sidene av potten (figur 2). Saplings værende i pottene for å gi ekstra høyde og fysiske støtte.
- Sikre potten på plass med flere viklingene av duct tape, rundt potten og dekker bag trekanter. Dette fester posen trekanter i potten (Figur 3) og holde potten på plass i de neste 2-3 årene av vekst. Dette skaper popup-vinduet.
3. popup distribusjon
- Angi det popmusikk-opp i vannet. Angi vann og flytte flytende popmusikk-opp til webområdet planting.
- Tjore pop-up på plass med to ca 2 til 3 m lange lengder med PVC-rør inn gjennom bag på hver side av sapling, omtrent en tredjedel en halv meter av underlaget (jord under posen) (Figur 3).
- Punktering poser på toppen, bunnen og sidene ved å kjøre opp metall stang (rebar) helt gjennom posen, lage åpninger (minst fire i topp/bunn) og fire i hver side slik at vannet til å angi og tillate røttene å dukke opp (Figur 3). Popup-vinduene flytende i ca 6 måneder.
- Sett inn en tree gjødsel spike helt i toppen av posen i en av stedene som vist i Figur 3.
4. oppfølging av vedlikehold, målinger og plast fjerning
- Gå tilbake til webområdet som ofte som anses nødvendig, særlig etter alvorlig storm hendelser og noter tilstand og overlevelse, og måle trehøyden og basale diameteren på hvert gjenværende tre årlig.
- Etter 3 år, tilbake til området med boksen kniven/saks og søppelsekker fjerne Potter og plast fra torv pose og resirkulere dem. Potten og plast fra posen (topp og sider) fjernes lett uten å forstyrre sapling; plast under torv posen kan ikke være tilgjengelige (Figur 4).
- Gå tilbake til webområdet årlig evaluere overlevelse og vekst.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Studien bruker denne teknikken4 ble gjennomført i en 0.32 km2 Everglades fysisk modell11, på en rygg å simulere testing på en ghost treet øy. Under denne studien to poser orientering for høyde (lav: 0,3 m, høy: 0,46 m), med en versus to saplings per pose vokser, ble testet og bruk av tre gjødsel toppene å fremme overlevelse og vekst. Tre arter av saplings ble brukt: A. glabra, F. aurea, og A. rubrum. For hver art, ble 5 gjenskapninger av 4 behandlinger og 2 sett med kontroller plantet totalt 35 individer av hver art. De fleste av saplings vokst i studien overlevd og blomstret, med vekst avhengig av behandling4. Overlevelse var 80%, med 18 F. aurea og 3 A. glabra funnet død på slutten av 3 års studier. Resultatene tyder på at den enkleste og mest effektive konfigurasjonen har en enkelt sapling og gir den høyere profilen 0,46 m (større høyde, mindre flom), med en gjødsel spike og uten ekstra flotasjon. Siden daglig veksten i dobbel plantet poser var mindre enn kontrollen, skal ikke denne behandlingen brukte4. Reduksjon i veksten av saplings mottar to gjødsel toppene i motsetning til en enkelt topp kan tilskrives over-gjødsling. Over-gjødsling har blitt foreslått som forårsaker dårlig vekst av endre jord kjemi og jord mikrobiell samfunnet, samt fører til dårlig rot etablering og redusert vann absorpsjon12.
Sapling basale diameter dataene for høyprofilerte torv bag orienteringen gitt en statistisk signifikant behandlingseffekt samt en statistisk signifikant forskjell mellom lav gjødsel behandlingsdataene sammenlignet med kontrollene og sammenlignet med den høy gjødsel behandling4. Overflaten av jord i Potter og punkteringer i overflaten av torv poser gitt nettsteder for koloniseringen av urter og bregner over tid av studien4 (Figur 4). I tillegg invaderte piletrær (Salix caroliniana) flere av popup-vinduer også.
Saplings svart behandlinger som forventet. Befruktet trærne generelt var de mest vellykkede (og en topp behandling var enda bedre), etterfulgt av kontrollene (én plante), flotasjon behandling og dobbel planting (ingen statistisk signifikante effekter)4.
Figur 1: bilde av fjerning av sapling potten bunnen. Den sapling røtter og jord er fjernet fra plast potten og en stor del (eller hele bunnen) av potten bunnen fjernes med en boks cutter. Potten blir da erstattet over røtter og jord. Alle bildene er fra South Florida Water Management District. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: innsetting av bunnløse sapling potten torv poser, med kutt trekanter vises på sidene. Bildet viser en pose med to Potter satt inn selv om den foretrukne metoden ble identifisert som en pott per kolli. Posen vises også er i den lave profil konfigurasjonen, som ikke er foretrukket retning. Ønsket endelige orientering, se Figur 3. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: bilder av en A.glabra sapling med bunnløse potten duct-tapet til torv bag snart etter distribusjonen. Fullføre popup vises flytende på plass på venstre. nærmere utsikt vises til høyre. (Etiketter) A: torv bag; B: potted sapling; C: tape rundt potten i stedet. D: PVC pipe festeseler; E:-huller ved å sette inn en metall stang; F: gjødsel toppene (to-spike behandling vises, men legger bare en pigg anbefales). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: fotografi av en popup følgende potten og bag fjerning. Torv fra posen og potten jorda nå holdes sammen av røttene som også vokst ned til underlaget. Merk bregne og andre planter som har kolonisert haugen av torv gjenværende fra popup-vinduet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne foreslåtte tilnærming til nyplanting tre øyene kan økningen i høyde og distribusjon av trær fra en airboat uten bygging av veier må bringe fyll til hvert område. Dette reduserer kostnadene og forstyrrelse av treet øya plantings.
Et problem med denne teknikken er estetisk og miljømessige problemene knyttet til å sette en stor mengde av PVC-rør, plastposer og plast Potter på en myr funksjon som en gang var en tre-øya. Nåværende tilnærming er å fjerne plast etter en tilstrekkelig treet etablering (ca 3 år) og riktig kast eller gjenvinne plastikk rusk.
En annen mulig løsning for plast problemet er å benytte biologisk nedbrytbart materiale for festeselene (tre eller bambus polakker), Potter (torv Potter) og torv poser (burlap eller et lignende materiale) med hensikten at containment materialet vil opprettholde integritet og inneholde jord og torv til treet sapling ble etablert i stedet. Siden formålet med denne studien var å demonstrere den proof-of-concept og holde prisen rimelig, ble i originalemballasje trær og torv endret for bruk i denne studien. Dette tillot for gjennomføringen av en grunnleggende studie som beholder materialet var sannsynlig å opprettholde integritet i hele treet etablering.
Vi har observert at noen av posene begynte å deles etter ca 30 måneder etter distribusjon. Fjerning av plast bør skje når dette er først observert for å unngå plastavfall flyter bort. Foreløpig observasjoner etter fjerning av plast fra noen av popup-vinduene etter ca 32 måneder angir at røttene av mange av saplings og andre planter kolonisere torv poser kan opprettholde konsolidering av torv og dermed den høyde leveres utelukkende av torv og potten jorda på distribusjon (Figur 4).
Vi viste en lovende teknikk for plante trær i begrenset tilgang og variabel hydrologi til en retail pris på mindre enn 20 dollar (sapling = 3-4 USD, torv bag = 11 USD, andre materialer = 2-3 USD) per pop-up. Denne teknikken fungerer best i torv eller organisk jord-basert regioner med potensial til å gjenopprette skogkledde områder. Vi utviklet teknikken med mål om å gjenopprette degradert tre øyene i Everglades, men det kan lett tilpasses til andre miljøer med lignende restaurering mål.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Dette arbeidet ble utført under finansiering og kontroll av South Florida Water Management District, et byrå i delstaten Florida. Florida har en bred offentlige registre lov. Dette dokumentet er underlagt denne loven og regnes som en del av den offentlige posten.
Acknowledgments
Denne forskningen ble finansiert og utført under delen Everglades systemer vurdering i Sør Florida Water 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).
