UNIVERZITET U BANJOJ LUCI
ŠUMARSKI FAKULTET
ZAVRŠNI RAD
REŽIM SVJETLOSTI I PODMLAĐIVANJE U MJEŠOVITOJ ŠUMI BUKVE I JELE
SA SMRČOM NA PODRUČJU Š.G. „GORICA ŠIPOVO“
MENTOR: STUDENT:
Prof. dr Zoran Govedar Jovo Petković 1854
Banjaluka, mart 2013.
2
Režim svjetlosti i podmlađivanje u mješovitoj šumi bukve i jele sa smrčom
na području Š.G. „Gorica Šipovo“
1. UVOD
U našoj praksi gajenja šuma najčešće se koristi metoda koja predstavlja kombinaciju
integrativnog i trenutnog mjerenja globalne sunčeve svjetlosti primjenom fotoelektričnih
metoda gdje ubrajamo i stacionarno izohelsku metodu (Kolić, 1975; Krstić, 1982; 1989;
Stojanović 1995 i dr.). Dobijeni rezultati su se dovodili u vezu sa karakteristikama sklopa u
istraživanim sastojinama. Međutim, manja tačnost trenutnih mjerenja, velika zahtjevnost
primjene fotoelektričnih metoda, velika varijabilnost svjetlosti u sastojinama, promjene
položaja sunca u toku dana i godine (u vezi s tim i promjene ugla dopiranja svjetlosti), veliki
uticaj orografskih faktora, mogu se negativno odraziti na rezultate za stepen osvjetljenosti
odnosno zasjenjenosti površine. Zbog toga su se razvile nove metode i mjerenja režima
svjetlosti koje su zasnovane na hemisferičnim fotografijama.
Hemisferična fotografija je jedna od posrednih optičkih metoda koja je široko
korišćena kod proučavanja sklopa i režima svjetlosti u šumskim sastojinama. Snimci načinjeni
hemisferičnim 180° objektivom (tzv. riblje oko), tako da je smjer snimanja orijentisan od
zemljišta (pod šumom) prema nebu, daju kružne slike na kojima je snimljena veličina, oblik i
položaj otvora u sklopu drveća. Digitalni skeneri i aparati konvertuju ove hemisferične slike u
tzv. bit mape koje zatim analiziramo pomoću specijalno namjenjenih software-a za analizu
slika.
Kalkulacije se izvode za fotosintetički aktivnu radijaciju (400-700 nanometara). Na
osnovu samo jednog snimka moguće je dobiti rezultate za tačku snimanja za bilo koji dan ili
mjesec u toku godine, za vegetacioni period, ili za cijelu godinu. Moguće je izračunati
podatke koji se odnose samo na vegetacioni period s tim da moramo definisati početak i
završetak vegetacionog perioda. Direktna i difuzna komponenta sunčeve insolacije računaju
se odvojeno. Direktna kratkotalasna radijacija je radijacijska energija koja dolazi direktno sa
sunca. Direktna radijacija računa se kao suma svih direktnih sunčevih zraka koji dolaze iz bilo
kog pravca vidljivog nepokrivenog dijela neba duž putanje sunca. Najvećim dijelom ovu
svjetlost dobija površina koja zauzima okomit položaj prema sunčevim zrakama. Zavisno od
položaja sunca na nebu zavisi i upadni ugao sunčevih zraka. Na sličan način, difuzna sunčeva
svjetlost je izračunata kao suma svih difuznih zraka (raspršenih pod uticajem atmosfere) koji
takođe potiču iz bilo kog pravca vidljivog nepokrivenog dijela neba. Pri potpunoj oblačnosti
do zemljine površine dopire samo difuzna svjetlost. Suma direktne i difuzne komponente daje
ukupnu ili globalnu sunčevu radijaciju.
Odnos između jačine direktne i difuzne svjetlosti se vremenski i prostorno mjenja s
obzirom na dnevni i godišnji položaj sunca, geografski položaj mjesta, nadmorsku visinu i dr.
Bez software-a za analizu hemisferičnih fotografija teško je, često i nemoguće, utvrditi
granicu između direktne i difuzne komponente sunčeve svjetlosti, naročito u sastojinama
gustog sklopa.
Jovo Petković 1854
4
Režim svjetlosti i podmlađivanje u mješovitoj šumi bukve i jele sa smrčom
na području Š.G. „Gorica Šipovo“
2. PROBLEM I ZADATAK RADA
Poznavanje režima svjetlosti dolazi do izražaja posebno tamo gdje su uslovi za rast i
razvoj šumskog drveća iz različitih razloga otežani. Tako npr. temperatura zemljišta u velikoj
mjeri zavisi od vrste i količine svjetlosti. Prema istraživanjima obavljenim u švajcarskim
subalpskim smrčevim šumama (Graubund) došlo se do saznanja da je za uspješan razvoj
prirodnog podmlatka potrebno najmanje 90 minuta djelovanja direktne sunčeve svjetlosti na
sjevernoj ekspoziciji u toku ljeta (Ott et al., 1991; Brang, 1996). Svjetlost utiče i na građu,
oblik i boju lišća, na građu pupoljaka, na izgled podmlatka, oblik krune, rađanje sjemena,
prirast drveća i dr. (Bunuševac, 1951). Takođe, svjetlost je značajna u procesima transpiracije
i ishrane biljaka, kao i za njihovu anatomsku građu (Janković, 1987). Engler opisuje da se
sastojine bolje obnavljaju na rubovima gdje je veći priliv svjetlosti (Petračić, 1955). Posredno
svjetlost utiče i na proces humifikacije zemljišta.
Uticaj svetlosti ima veliki uticaj za proces prirodnog obnavljanja. Često se u praksi
srećemo sa neuspjesima u prirodnom obnavljanju sastojina na dobrim i za razvoj šumske
vegetacije pogodnim staništima. Ovi problemi su u vezi sa nedovoljnim poznavanjem
svjetlosnih uslova i neracionalnim povećanjem količine svjetlosti što se odražava na pojavu
korovske vegetacije. Bujno razvijena prizemna vegetacija je u stvari više posljedica uzgojnih
grešaka nego problema sa podmlađivanjem. Uzgojnim zahvatima uzgajivač mjenja ekološke
faktore koji određuju mikroklimu sastojine, a najveća je izmjena u pogledu režima svjetlosti.
Regulisanje budućeg sastava sastojine odnosno omjera smjese između sciofita, polusciofita i
heliofita u podmlatku, moguće je samo temeljnim poznavanjem odnosa pojedinih vrsta prema
svjetlosti kao ekološkom činiocu.
Dinamika podmlađivanja različitih vrsta u jednoj sastojini uslovljena je sa nekoliko
međuzavisnih faktora uključujući veličinu i oblik otvora, učestalost njihovog formiranja i
hronologiju proširivanja, i dr. Karakteristična je sposobnost sciofilnih vrsta da rastu u
uslovima umjerene osvjetljenosti gdje često dostignu fazu mladika (predrast) prije formiranja
otvora, dok heliofilne vrste imaju veću sposobnost da se razviju u centralnim dijelovima
velikih otvora i rastu brže u uslovima veće osvjetljenosti (Canham, 1989) što generalno
ukazuje da male otvore uglavnom popunjavaju sciofilne vrste dok su heliofilne vrste značajne
za popunjavanje velikih otvora.
Iz samog problema proizilazi i zadatak rada:
Jovo Petković 1854
5
Režim svjetlosti i podmlađivanje u mješovitoj šumi bukve i jele sa smrčom
na području Š.G. „Gorica Šipovo“
proučiti uslove sredine lokaliteta na kojem se nalaze istraživane sastojine,
odrediti tipološku pripadnost i definisati strukturnu izgrađenost istraživanih sastojina,
istražiti odnos apsolutnih vrijednosti režima svjetlosti dobijenih na osnovu obrade
hemisferičnih fotografija,
primjenom hemisferičnih fotografija definisati režim svjetlosti u otvorima različite
veličine i okarakterisati brojnost, rast i razvoj prirodnog podmlatka bukve, jele i smrče
u uslovima različite osvjetljenosti.
3. METOD RADA
3.1. Prikupljanje terenskih podataka
Za ovaj rad snimljeno je 106 snimaka u pet mješovitih sastojina bukve, jele i smrče na
području ŠG Gorica Šipovo (prosječno 24 snimka u svakoj sastojini u pravilnoj mreži 100 x
100 m). Po dvije fotografije su načinjene na svakih 100 m, jedna 5 m prije centra i druga 5 m
iza centra od kojeg su po Biterlich-ovom metodu mjerena stabla u svrhu obračuna drvne
zalihe za svaku plohu. Od tog centra takođe u radijusu 5 m prebrojan je podmladak od 10 cm
do 2 m visine, tako da prosjek dva snimka predstavlja svjetlosne uslove na toj površini gdje je
vršeno brojanje podmlatka. Za utvrđivanje boniteta staništa izmjereno je 5 visina stabala po
debljinskom razredu širine 5 cm. Svaki snimak predstavlja površinu od 2,25 m2 (1,5 x 1,5 m),
a na toj površini izmjerena je visina podmlatka maksimalno tri dominantne jedinke, utvrđen je
prosjek visinskog prirasta za protekle tri godine (tekući visinski prirast Zh), odnos ukupne
dužine i visine kod bukve (plagiotropnost), odnos vršnog i bočnog izbojka kod četinara, te
udio žive krošnje podmlatka sve tri vrste.
Metoda hemisferične fotografije sastoji se iz četiri faze: snimanje (terenski dio posla),
zatim slijedi registracija i klasifikacija slike, te na kraju kalkulacija rezultata. Ne postoji
precizno definisano rastojanje između tačaka sa kojih se uzimaju snimci. Naime, naučni
radnici i istraživači širom svijeta koriste različite mreže i druge formacije u kojima su snimci
načinjeni na različitim odstojanjima. Dakle, gustina i raspored tačaka sa kojih uzimamo
snimke variraju u zavisnosti od cilja istraživanja i veličine površine koju istražujemo.
Registracija, klasifikacija i kalkulacija dobiju se upotrebom software-a namjenjenog za
analizu hemisferičnih fotografija.
Postoje različite marke digitalnih aparata koji se koriste u ove svrhe. Za ovu priliku
korišten je Nikon coolpix 4500. Na svakoj tački snimanja neophodno je aparat pravilno
pozicionirati u horizontalnoj i vertikalnoj ravni na odgovarajućoj visini iznad tla. Iako te
visine mogu biti različite, u svrhu ovog rada aparat je pozicioniran na standardnoj visini 1,30
m iznad tla. Takođe, neophodno je usmjeriti aparat tako da magnetni (ili po mogućnosti
geografski) sjever dođe tačno na vrhu kružne slike. Ovdje treba imati na umu da je smjer
posmatranja odozdo prema gore što znači da će istok i zapad na hemisferičnoj slici zamjeniti
svoje pozicije u odnosu na one standardne koje imaju kad gledamo odozgo prema dolje.
Nakon što aparat pravilno pozicioniramo treba čučnuti (ponekad čak i leći na zemlju
ako npr. pravimo snimak na 0,50 m iznad tla) i tek tada uzeti snimak. Cilj snimanja jeste da
Jovo Petković 1854
7
Režim svjetlosti i podmlađivanje u mješovitoj šumi bukve i jele sa smrčom
na području Š.G. „Gorica Šipovo“
Spektralna frakcija je odnos solarne energije registrovane u ograničenom dijelu
elektromagnetnog spektra prema totalnoj kratkotalasnoj radijaciji za sve talasne dužine.
Fotosintetički aktivna radijacija (PAR), na primjer, dio vidljivog spektra između 400 i 700 nm
(R
p
). Odnos R
p
/R
s
izračunat za jedan dan prikazuje nam frakciju (dio) totalne dnevne globalne
radijacije koja pada na horizontalnu površinu a koja će biti receptovana kao PAR. Spektralna
frakcija može se mjeriti direktno korišćenjem piranometra i kvant senzora postavljenih jedan
uz drugi. Podaci o PAR i totalnoj kratlotalasnoj radijaciji prikupljeni u meteorološkoj stanici
u Sooke Lake na južnom Vankuverskom ostrvu pokazuju da dnevna spektralna frakcija ostaje
prilično stabilna tokom većeg dijela godina i iznosi prosječno oko 0,45. U radu objavljenom
od strane Papaioannou et al. (1996) u kojem su prikupljeni podaci za R
p
/R
s
odnos za različite
lokacije širom svijeta navodi se da ovaj odnos u prosjeku iznosi 0,44 do 0,47, dok je taj
prosjek kod obzervacija tokom oblačnih dana nešto veći i kreće se od 0,48 do 0,69. U ovom
radu korišćena je spektralna frakcija vrijednosti 0,45.
Zračna frakcija (Beam Fraction H
b
/H)
Solarna radijacija se sastoji od direktne (H
b
) i difuzne (H) komponente. Direktna
(zračna) radijacija je energija koja struji od solarnog diska i nije ni apsorbovana niti raspršena
pod uticajem zemljine atmosfere. Difuzna radijacija je dio koji je raspršen prema zemljinoj
površini. Vrijednost direktne i difuzne radijacije koja dopire do zemljine površine je funkcija
oblačnosti (Kt). Na primjer, kad je veoma oblačno sva radijacija koja pada na datu površinu
će biti u obliku difuzne radijacije. Ukoliko je nebo bez oblaka tada će oko 85 do 90 % solarne
radijacije koja pada na datu površinu biti receptirana kao direktna (zračna) radijacija. U ovom
radu korišćena je vrijednost zračne frakcije 0,80.
Ova tri parametra su jako značajni zato što direktno utiču na rezultate mjerenja
vrijednosti svjetlosnog režima. Zato i jeste veoma važno odrediti ih što preciznije za naš
region, a u tom smislu mogu se koristiti odgovarajuće funkcije, podaci iz kvalitetno
opremljenih meteoroloških stanica i sl. Što mi nemamo pa su za ovaj rad uzete vrijednosti
koje su prosječne za neka druga mjesta sa sličnom klimom kao što je naša.
Postupak registracije slike (slika 1 ) podrazumjeva da se na originalnoj slici odrede
inicijalna ili početna tačka, a to je obično geografski sjever na vrhu hemisferične slike.
Originalna slika je već kružnog oblika ali je bilo neophodno definisati kružnicu. To je
učinjeno tako što je geografski sjever definisan sa 0° (uvažavajući magnetno odstupanje), a
tačka na dnu slike kao geografski jug čija je koordinata projekcije x-ose identična onoj koju
ima početna tačka. Rastojanje od početne do krajnje tačke po y-osi određuje kružnu veličinu
slike. Nakon registracije dobiju se dvije slike: na lijevoj strani registrovanu sliku (registered
image) i na desnoj radnu sliku (working image).
Jovo Petković 1854
