Íslenskar rannsóknir á vatnshringrás skóga

Size: px

Start display at page:

Download "Íslenskar rannsóknir á vatnshringrás skóga"

Rodney Lloyd
5 years ago
Views:

Fræðaþing landbúnaðarins 2006 Íslenskar rannsóknir á vatnshringrás skóga Bjarni Diðrik Sigurðsson 1,2 1 Landbúnaðarháskóla Íslands, Hvanneyri, 311 Borgarnesi; 2 Rannsóknastöð skógræktar, Mógilsá, 116

1 Fræðaþing landbúnaðarins 2006 Íslenskar rannsóknir á vatnshringrás skóga Bjarni Diðrik Sigurðsson 1,2 1 Landbúnaðarháskóla Íslands, Hvanneyri, 311 Borgarnesi; 2 Rannsóknastöð skógræktar, Mógilsá, 116 Reykjavík Útdráttur Það er ætlunin að geta hér helstu rannsókna á áhrifum skógræktar á vatnshringrás. Á árabilinu 1993 til 1996 fóru fram umfangsmiklar rannsóknir á áhrifum skógræktar á vatnshringrás ungs asparskógar í Tilraunaskóginum í Gunnarsholti. Fjallað er um helstu niðurstöður í þeim rannsóknum. Árið 2003 hófust stöðugar mælingar á raungufun frá ungum lerkiskógi á Fljótsdalshéraði, en það var í fyrsta skipti sem vetrargildi fyrir uppgufun frá skógræktarsvæðum fást hérlendis. Með því að sameina þessar tvær rannsóknir var hægt að áætla vatnshringrás asparskógarins í Gunnarsholti á ársgrundvelli. Þær niðurstöður eru bornar saman við birtar niðurstöður frá eldri og þéttari skógum í nágrannalöndunum. Að lokum er fjallað um hvaða spurningum er enn ósvarað og hvað er brýnast að rannsaka. Vatnshringrásin í skóginum Hvernig er vatnshringrásin í skóginum? Á flötu landi eða upp á hæðum þar sem jarðvegsvatn streymir ekki inn í skóg berst allt vatn með úrkomu, annað hvort sem regn eða snjókoma. Hluti þeirrar úrkomu sem fellur á skóginn nær aldrei til jarðar, heldur sest á lauf eða barr, stofn og greinar. Næst þegar styttir upp og sólin gægist fram gufar þetta vatn mjög hratt upp í andrúmsloftið. Þetta ferli nefnist afgufun (e: intercepted rainfall). Úrkoma Raungufun Afgufun Útgufun Uppgufun Rennsli 1. mynd. Vatnshringrásin í skóginum skiptist í úrkomu (inn) og raungufun (út) og rennsli (út). Vatnið sem kemst niður á skógarbotn og ofan í jarðveg getur komist aftur upp í andrúmsloftið eftir tveimur mismunandi leiðum; a) sem uppgufun frá jarðvegi (e: 108

2 evaporation) og b) sem útgufun í gegnum trén eftir að hafa verið tekið upp af trjárótum (e: transpiration; 1. mynd). Raungufun (e: evapotranspiration) er samheiti yfir þrjár leiðirnar sem vatn getur gufað út úr vistkerfinu: raungufun = afgufun + útgufun + uppgufun Yfir styttri tíma litið er jarðvegurinn stöðugt að þorna eða blotna. Það veltur á úrkomu, vatnsheldni, jarðvegsþykkt og hraða raungufunar hversu mikið vatn hann inniheldur hverju sinni. Til lengri tíma litið, svo sem yfir heilt ár, er þó vatnsinnihald jarðvegs nokkuð stöðugt. Ef vatnsmagn verður meira en sem nemur vatnsheldni jarðvegs rennur það burt, annað hvort á yfirborði í leysingum eða með grunnvatnsrennsli (e: runoff; 1. mynd). Ef jarðvegurinn er á flötu landi (ekkert hliðarrennsli jarðvegsvatns) og mælingar á raungufun eru til, þá má áætla hversu mikið vatn hefur yfirgefið vistkerfið í formi rennslis ofan í grunnvatn: rennsli = úrkoma - raungufun Tilraunaskógurinn í Gunnarsholti Á árunum fóru fram nokkuð ítarlegar rannsóknir á vatnshringrás 15 hektara ungs asparskógar (Populus trichocarpa) í Gunnarsholti á Rangárvöllum. Hluti þessara rannsókna var unninn af kanadískum doktorsnema (Strachan 1999, Strachan og McCaughey 2002, Strachan o.fl. 1998), hluti var norrænt samstarfsverkefni (Jansson o.fl. 1999) og hluti var unninn í doktorsverkefni höfundar þessarar greinar (Bjarni D. Sigurdsson 2001, 2003, 2004, Medlyn o.fl. 2001). Þarna voru í fyrsta skipti gerðar beinar mælingar á vatnsnotkun (útgufun) trjáa hérlendis. Slíkar mælingar eru gerðar með því að hita trjástofna og mæla síðan hvernig varminn færist upp eftir þeim. Þegar tekið hefur verið tillit til hitaleiðni viðarins má áætla nokkuð nákvæmlega vatnsflæði upp eftir stofni trjánna með slíkum mælingum. Vatnsnotkun aspartrjánna á sólríkum sumardegi reyndist vera um 2 lítrar vatns á sólarhring (2. mynd). Þegar þessum niðurstöðum er snúið yfir á hektara skógar fáum við út að um 21 tonn af vatni hafi gufað út í gegnum aspartrén á hverjum hektara á sólríkum sumardegi. Vatnsnotkun (g H 2 O m -2 klst -1 ) 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 Tími dagsins 2. mynd. Vatnsnotkun (útgufun) einstakra alaskaaspartrjáa í Gunnarsholti um miðjan júlí

3 Þessar rannsóknir gerðu kleift að áætla vatnsnotkun aspartrjánna í skóginum yfir allt sumarið (3. mynd). Hinsvegar vantaði mælingar á uppgufun og afgufun yfir veturinn svo hægt væri að loka vatnshringrásinni fyrir asparskóginn í Gunnarsholti. 1.0 Útgufun (mm dag -1 ) Áburðarmeðferð Óáborið Dagur árisins 3. mynd. Útgufun frá Tilraunaskóginum í Gunnarsholti sumarið Sýndar eru niðurstöður fyrir svæðið (grátt svæði) og fyrir reiti sem fengu um 60 kg N ha -1 um vorið (svart svæði), sem leiddi til aukins vaxtar og laufflatarmáls. % ársúrkomu G Rennsli Uppgufun R Útgufun Þéttleiki laufþaks (hér LAI) K So Afgufun Sk 4. mynd. Raungufun sem hlutfall ársúrkomu í ýmsum skógum á Norðurlöndum og Þýskalandi sem höfðu mismikið laufflatarmál. Það sem vantar upp í 100% stendur fyrir rennsli niður í grunnvatn. G = alaskaösp í Gunnarsholti á Rangárvöllum, R og Sk = rauðgreniskógar í Rundbäcken og Skogaby í Svíþjóð, So = rauðgreniskógur í Solling í Þýskalandi, K = rauðgreniskógur í Klosterhede í Danmörku. Gögn aðlöguð frá Bjarni D. Sigurðsson o.fl. (2004) og Jansson o.fl. (1999). Vatnshringrás íslensks skógar Árið 2004 lágu í fyrsta sinn fyrir vetrarmælingar á raungufun á Íslandi (Bjarni D. Sigurðsson og Brynhildur Bjarnadóttir 2004). Þetta voru mælingar gerðar með 110

4 iðufylgniaðferð yfir ungum lerkiskógi á Fljótsdalshéraði sem hafði svipað laufflatarmál og asparskógurinn í Gunnarsholti hafði Þær niðurstöður voru notaðar ásamt beinum mælingum á raungufun sumarsins 1995 yfir asparskóginum (Strachan 1999) til að áætla árlega vatnshringrás í asparskóginum í Gunnarsholti það ár (4. mynd). Myndin sýnir að í svo ungum skógi, þar sem laufþakið var enn opið (LAI < 1,0), var afgufunin aðeins um 2% af ársúrkomu, útgufun trjánna um 9% og uppgufun frá skógarbotni um 20%. Það þýðir að rétt tæplega 70% af ársúrkomunni mynduðu grunnvatnsrennsli út frá asparskóginum það ár (4. mynd). Þegar íslensku niðurstöðurnar voru bornar saman við mælingar á vatnshringrás greniskóga sem unnar hafa verið á Norðurlöndum og Þýskalandi (4. mynd), þá kom í ljós að þéttleiki skógarins virtist ráða mestu um áhrif skógræktar á vatnshringrásina. Þéttleiki var mældur sem laufflatarmálsstuðull (LAI); LAI = 1 þýðir að samanlagt flatarmál laufs/barrs yfir 1 m 2 af jörðu er 1 m 2. Í þéttustu greniskógunum í Svíþjóð og Þýskalandi bárust aðeins rúmlega 30% ársúrkomu niður í grunnvatn og það var einkum aukin afgufun sem olli þessari minnkun. Þó að trén notuðu meira vatn til útgufunar eftir því sem skógur varð hærri og þéttari, minnkaði uppgufun frá jarðvegi nánast samsvarandi vegna aukinnar skuggunar (4. mynd). Þetta þýðir að hafa má mikil áhrif (stjórn) á vatnshringrás skóga með tegundavali og skógarumhirðu sem dregur úr afgufun (þéttleika laufkrónu), svo sem upphafsþéttleika, kjarrsögun, grisjun og uppkvistun. Frekari rannsóknir Nýjustu rannsóknir hérlendis á vatnshringrás skóga sem höfundi er kunnugt um eru mælingar á vatnsleiðni í jarðvegi birkiskóga og grenilundar sem Berglind Orradóttir (2006) vann (sjá aðra grein í þessu riti). Mikilvægt er að auka þekkingu okkar á áhrifum skógræktar og skógarumhirðu á vatnshag (rennsli ofan í grunnvatn). Einnig er mjög brýnt að vinna frekari rannsóknir á áhrifum skóga og skógræktar á vatnsgæði og lífríki vatnavistkerfa sem skóginum tengjast. Til dæmis hafa nýlega komið fram kenningar um að auka mætti þéttleika laxfiskategunda í ýmsum íslenskum vatnsföllum ef frumframleiðni landvistkerfa á vatnasviði þeirra væri aukin markvisst með skógrækt og/eða landgræðslu (Gísli Már Gíslason, munnlegar upplýsingar). Heimildir Berglind Orradóttir (2006). Ísig vatns í jarðveg: Áhrif gróðurs og frosts. Rit Fræðaþings landbúnaðarins 2006: Bjarni D. Sigurdsson (2001). Environmental control of carbon uptake and growth in a Populus trichocarpa plantation in Iceland. Doktorsritgerð við Dept. for Production Ecology, Skógfræðideild sænska landbúnaðarháskólans í Uppsölum, Svíþjóð. Acta Universitatis Agriculturae Sueciae. Silvestria bls. Bjarni Diðrik Sigurðsson (2003). Tilraunaskógurinn í Gunnarsholti I. Einn mest rannsakaði skógur landsins. Skógræktarritið 2003 (1): Bjarni D. Sigurðsson og Brynhildur Bjarnadóttir (2004). Beinar mælingar á kolefnisbindingu skógræktarsvæða. Rit Fræðaþings landbúnaðarins 2004: Bjarni D. Sigurðsson, Brynhildur Bjarnadóttir, Ian B. Strachan & Friðrik Pálmason Tilraunaskógurinn í Gunnarsholti II. Vatnið í skóginum. Skógræktarritið 2004 (1): Bjarni D. Sigurðsson Hafa skal það sem sannara reynist viðbót við greinina Tilraunaskógurinn í Gunnarsholti II. Vatnið í skóginum. Skógræktarritið 2004 (2):

5 Jansson, Per-Erik, Claus Beier, Gunnar Ch. Borg, Jón Guðmundsson, Jaana Roos og Johanna Ahonen (1999). Application of water and heat model to forested sites. Í: Nitrogen Processes in Arable and Forest Soils in the Nordic Countries - Field-scale Modelling and Experiments. P-E Jansson, T. Persson. & T. Kätterer (ritstj.), Nordic Council of Ministers, Kaupmannahöfn. Tema Nord 560: Medlyn, B.E. C.V.M. Barton, M.S.J. Broadmeadow, R. Ceulemans, P. de Angelis, M. Forstreuter, M. Freeman, S.B. Jackson, S. Kellomäki, E. Laitat, A. Rey, P. Roberntz, Bjarni D. Sigurðsson, J. Strassemeyer, K. Wang, P. S. Curtis og P.G. Jarvis. (2001). Elevated [CO 2 ] effects on stomatal conductance in European forest species: a synthesis of experimental data. New Phytologist 149: Strachan, Ian B. (1999). Micrometeorology of a black cottonwood plantation forest during establishment years in south Iceland, Doktorsritgerð við Queen s háskóla, Kingston, Ontario, Kanada. 214 bls. Strachan, Ian B. og J. Harry McCaughey (2002). Stomatal conductance of Populus trichocarpa in southern Iceland in relation to environmental variables. Scandinavian Journal of Forest Research 17: Strachan, Ian B., Bjarni D. Sigurðsson og J. Harry McCaughey (1998). Soil hydrology at the Gunnarsholt experimental plantation: Measurements and results. Búvísindi 12:

Samanburður vindmæla. Samanburðarmælingar í mastri LV v/búrfell 15. ágúst 30.sept 2011

Samanburður vindmæla. Samanburðarmælingar í mastri LV v/búrfell 15. ágúst 30.sept 2011 Samanburður vindmæla Samanburðarmælingar í mastri LV v/búrfell 15. ágúst 30.sept 2011 Haustþing Veðurfræðifélagsins 2011 Tegundir vindmæla Til eru margar mismunandi gerðir vindmæla sem byggja á mismunandi