Nadziemny przepływ pierwiastków w ekosystemie leśnym na podstawie badań empirycznych i modelowych

Opis projektu

Uszkodzenia lasów prowadzące do zamierania, doprowadziły do podjęcia w połowie lat 80-tych XX wieku badań nad wpływem zanieczyszczeń atmosferycznych na stan i zdrowotność drzewostanów na terenach Europy. Każdy ze składników imisji reaguje z poszczególnymi komponentami ekosystemu leśnego, wywierając niekwestionowany wpływ na jego funkcjonowanie. Powszechnie przyjęta metodyka monitoringu zakłada ocenę stanu jakości powietrza i dopływających z niego do ekosystemów leśnych ładunków zanieczyszczeń poprzez sieć stałych powierzchni obserwacyjnych, na których prowadzone są ciągłe pomiary stężeń gazowych związków siarki i azotu w powietrzu oraz depozytu pierwiastków wnoszonych w opadach na otwartej przestrzeni, podkoronowych i spływających po pniach. Mierzenie całkowitej depozycji stwarza liczne problemy z powodu trudności w kwantyfikacji substancji dopływających różnymi ścieżkami: z opadem mokrym, wilgotnym, suchym, w tym depozycją gazową. Trudności te wynikają m.in. ze zmienności wielkości i rodzaju emisji w czasie, ich własności fizykochemicznych oraz nieznajomości rozmiarów interakcji z powierzchniami przyjmującymi imisje.

Badania opadów podkoronowych dostarczają informacji o ilości substancji dopływających do dna lasu. Nie jest to jednakże jednoznaczne z ilością substancji wniesionych do ekosystemu, czy też całkowitą ilością substancji oddziałujących na glebę leśną. Skład chemiczny opadów podlega w przestrzeni koron drzew silnemu przekształceniu, wynikającemu z szeregu procesów sumarycznie ujętych jako pobór (sorpcja) w koronach i uwalnianie (wymywanie) z koron. Wielkości te nie są mierzalne dostępnymi środkami, a ich zakres można oszacować pośrednio przy pomocy modeli budżetu koronowego, gdzie danymi wejściowymi, w zależności od stosowanego modelu, mogą być depozyty na otwartej przestrzeni, depozyty mokre, depozyty podkoronowe i spływy po pniu, stężenia gazowych zanieczyszczeń powietrza, dane meteorologiczne i inne.

W ramach monitoringu krajowego od 2010 roku gromadzona jest ogromna baza informacji o zanieczyszczeniach powietrza oraz depozycie podkoronowym i na otwartej przestrzeni na 12 leśnych powierzchniach obserwacyjnych. Zebrane dane, uzupełnione o kontynuowane pomiary na dwóch powierzchniach: sosnowej i dębowej, pozwalają na przeprowadzenie badań nad określeniem faktycznego depozytu całkowitego w środowisku leśnym przez poznanie rozmiaru procesów zachodzących w przestrzeni koronowej drzewostanów iglastych i liściastych, z wykorzystaniem modeli bilansu koronowego (canopy budget models), w różnych przedziałach czasowych. Praca polegała na dwuletnich badaniach zanieczyszczeń gazowych, opadów atmosferycznych i opadów podkoronowych na dwóch wybranych powierzchniach obserwacyjnych, wyborze stosowanych modeli budżetu koronowego, jego aplikacji i weryfikacji, przy spełnieniu wymagań modelu bądź modeli dla danych z 2010 roku dla powierzchni obserwacyjnych sosnowych, świerkowych, bukowych i dębowych. Dane z trzyletnich obserwacji (2010 – 2012) na dwóch wybranych powierzchniach: liściastej i iglastej, pozwoliły na weryfikację modelu w różnych przedziałach czasowych (od miesięcznych po roczne).

Cele projektu

• Rozpoznanie jakościowe i ilościowe przepływów pierwiastków chemicznych pochodzących ze źródeł zewnętrznych oraz z procesów wymiany, zachodzącej w przestrzeni koron drzew,
• Określenie wielkości rocznej wymiany netto w drzewostanach różnych gatunkowo (So, Św, Db, Bk) oraz zmian sezonowych wymiany netto.

Charakterystyka projektu

Projekt ma charakter naukowy oraz aplikacyjny.

Zakres uczestnictwa IBL

Projekt jest realizowany przez pracowników Zakładu Ekologii Lasu IBL.

Wykonawcy projektu

• Mgr inż. Anna Kowalska – Kierownik Projektu

Partnerzy