Znanstvena razprava GDK: 111.772:922.2+176.1 Betula pendula Roth.+174.7 Pinus sylvestris L.(045)=163.6 Meritve in analiza prestreženih padavin navadne breze (Betula pendula Roth.) in rdečega bora (Pinus sylvestris L.) v urbanem okolju Measurements and Analysis of Intercepted Precipitation of Silver Birch (Betula pendula Roth.) and Scots Pine (Pinus sylvestris L.) in Urban Area Mojca ŠRAJ1, Aleš LAH2, Mitja BRILLY3 Izvleček: Šraj, M., Lah, A., Brilly, M.: Meritve in analiza prestreženih padavin navadne breze (Betulapendula Roth.) in rdečega bora (Pinus silvestris L.) v urbanem okolju. Gozdarski vestnik, 66/2008, št. 9. V slovenščini z izvlečkom v angleščini, cit. lit. 25. Lektoriranje angleškega besedila Breda Misja, jezikovni pregled slovenskega besedila Marjetka Šivic. Študija prikazuje meritve, primerjavo in analizo prestreženih padavin iglastih in listnatih dreves v parkovnem nasadu. Meritve so potekale na raziskovalni ploskvi v urbanem predelu mesta Ljubljane, in sicer na dveh skupinah dreves: navadne breze (Betula pendula Roth.) in rdečega bora (Pinus sylvestris L). Analize in primerjave prepuščenih padavin in odtoka po deblu so narejene za obdobje od junija 2004 do decembra 2006, ki je bilo razdeljeno na štiri obdobja: brez listja, olistanje, na višku rasti, odpadanje listja. Padavine nad drevesnimi krošnjami smo merili z ombrografom z avtomatskim zapisovanjem rezultatov na vsakih 10 minut ter s Helmanovim dežemerom z ročnim odčitavanjem za kontrolo. Prepuščene padavine smo merili s kombinacijo stalnih (korita) in pomičnih merilcev (totalizatorji) z avtomatskim zapisovanjem na 10 minut in ročnim odčitavanjem. Odtok po deblu smo merili ročno na po enem drevesu vsake vrste. Rezultati meritev so pokazali, da breze prepustijo 57 do 70 %, bori pa 35 do 49 % padavin, kar je primerljivo z rezultati drugih podobnih študij po svetu. Odtok po deblu je bil pri brezi 1,1 do 6,7 % padavin in pri boru praktično zanemarljiv. Iz rezultatov lahko zaključimo tudi, da bi zasaditev dreves v parkih, na parkiriščih in drugih mestnih površinah (bioretencija) učinkovito zmanjšala površinski odtok padavinske vode in s tem stroške odvodnje. Ključne besede: prestrežene padavine, navadna breza, rdeči bor, prepuščene padavine, odtok po deblu, urbano drevje Abstract: Šraj, M., Lah, A., Brilly, M.: Measurements and Analysis of the Intercepted Precipitation of Silver Birch (Betula pendula Roth.) and Scots Pine (Pinus sylvestris L.) in Urban Area. Gozdarski vestnik (Professional Journal of Forestry), 66/2008, Vol. 9. In Slovenian, abstract in English, quot. lit. 25. Proofreading of the English text Breda Misja, proofreading of the Slovenian text Marjetka Šivic. The study presents measurements, comparison and analysis of the intercepted precipitation of coniferous and deciduous trees in a park. Measurements were made on experimental plot in the urban part of the city of Ljubljana on two groups of trees: silver birch (Betulapendula Roth.) and scots pine (Pinus sylvestris L.). Analyses and comparison of throughfall and stemflow were made for the period from June 2004 to December 2006 which was divided into four vegetation periods. The rainfall above the canopy was measured automatically with a tipping bucket rain gauge with digital recording of results every 10 minutes in combination with manual Helman's rain gauge for control. The throughfall was measured using a combination of fixed gauges with digital recording of results every 10 minutes and manual roving gauges. The stemflow was measured manually on one tree of each species. The results of the measurements showed that the throughfall for silver birch was 57-70 % of gross precipitation and for scots pine 35-49 % which is comparable with the results of other similar studies around the world. The stemflow fraction for silver birch amounted to 1.1-6.7 % of gross precipitation and it was practically negligible for scots pine. On the basis of these results we can also conclude that planting of trees in parks, parking lots and other urban areas (bioretainment) could effectively reduce stormwater runoff and therewith costs of draining. Key words: rainfall interception, silver birch, scots pine, throughfall, stemflow, urban area 1 Doc.dr. Mojca Šraj, univ. dipl. inž. gradb., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Jamova 2, SI-1000 Ljubljana. E-pošta: msraj@fgg.uni-lj.si 2 Aleš Lah, univ. dipl. inž. gradb., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Jamova 2, SI-1000 Ljubljana. 3 Prof. dr. Mitja Brilly, univ. dipl. inž. gradb., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Jamova 2, SI-1000 Ljubljana. 1 UVOD Gozd ima pomembno vlogo pri preskrbi z vodo in vplivu na vodne razmere. Kroženje vode na tleh, poraščenih z gozdom, proučuje gozdna hidrologija. V Sloveniji zavzema gozd približno 57,9 % celotne površine države, torej več kot polovico (ZGS 2007). Slovenija sodi po gozdnatosti na četrto mesto v Evropi. Od leta 1875 se je pri nas gozdnatost povečala za 21 %. Iglastih gozdov je okrog 48 %, listavcev pa 52 %. To je dejansko stanje, potencialno stanje glede na rastiščne raz- mere pa bi bilo 20 % iglavcev in 80 % listavcev. Dejansko stanje je posledica sajenja smreke (PERKO, 2004). Glavni vir vode gozdnega hidrološkega kroga so padavine (Slika 1). Določen delež padavin, ki padejo nad gozdom, prestrežejo drevesne krošnje. Ta delež imenujemo prestrežene padavine ali intercepcija. Znatna količina prestreženih pada- vin izhlapi nazaj v ozračje med nalivom ali takoj po njem; imenujemo jih izhlapele prestrežene padavine Ei (angl. orig. interception loss). Del prestreženih padavin pa pade s krošenj oz. listov na tla kot kapljanje potem, ko je zapolnjena skla- diščna zmogljivost krošnje. Ta del padavin, skupaj z deležem padavin, ki padejo na tla neposredno skozi odprtine krošenj, imenujemo prepuščene padavine Tf (angl. orig. throughfall). Manjši del prestreženih padavin pa se steka z listov na veje in z vej po deblu do tal; imenujemo ga odtok po deblu Sf (angl. orig. Stemflow). Del padavin, ki dosežejo gozdna tla, izhlapi (Es). Ta del je ponavadi majhen, posebno v gostih gozdovih, kjer do tal prodre malo sončnega seva- nja (radiacije) in je velika vlažnost ozračja. Tudi vsa infiltrirana voda ne pride do vodotoka, saj jo velik del porabi vegetacija in vrača v ozračje skozi proces transpiracije Et. Če k temu prištejemo še znatno izhlapevanje prestreženih padavin z mokre površine krošenj Ei, ugotovimo celotno evapo- transpiracijo ET (Enačba 1). Zelo pomembno je ločiti med seboj procesa transpiracije Et in izhla- pevanja prestreženih padavin z mokrih krošenj Ei, saj je prvi odvisen od stomatalne kontrole vegetacije, drugi pa od aerodinamičnih lastno- sti vegetacije (BRUIJNZEEL, 2000, ŠRAJ et al., 2008). Izhlapevanje prestreženih padavin s kro- šenj Ei je ponavadi glavna komponenta celotne evapotranspiracije v gozdu zmernega podnebja (BRUIJNZEEL, 2000). ET = Ei + Et + Es ... (1) ET evapotranspiracija [mm]; Ei izhlapevanje prestreženih padavin z mokrih krošenj [mm]; Et transpiracija [mm]; Es izhlapevanje s tal in pritalne vegetacije [mm]. Če količina vseh padavin, ki dosežejo tla (Tf + Sf = neto padavine [mm], (angl. orig. net precipitation), preseže infiltracijsko zmogljivost tal, višek odteče kot Hortonov površinski odtok (HOF) oz. infiltracijski presežek. Zaradi zelo velike infiltracijske kapacitete organskega dela tal v večini gozdov je ta vrsta odtoka redka. Infiltrirana voda v tleh je zaloga podtalnice, ki bogati tudi vodotoke. Ob upoštevanju vseh navedenih dejstev raz- lika med padavinami nad krošnjami dreves in neto padavinami predstavlja izhlapele prestre- žene padavine, kar lahko zapišemo z bilančno enačbo (2): P = Tf + Sf + Ei ^ i = P - (Tf + Sf) ... (2) P padavine nad krošnjami dreves [mm]; Tf prepuščene padavine oz. količina padavin, ki padejo skozi odprtine med krošnjami in listi neposredno na tla, in padavin, ki pozneje prikapljajo s krošenj do tal [mm]; Sf odtok po deblu [mm]; Ei izhlapevanje prestreženih padavin z mokrih krošenj [mm]. Odtok po deblu se začne z neko časovno zapo- znitvijo glede na padavine. Najprej se morajo zapolniti skladiščne zmogljivosti krošnje, vej in debla. Ta čas je pri listavcih daljši v obdobju oli- stanja oz., ko je indeks listne površine največji. V obdobjih brez listja pa se odtok po deblu pojavi že prej. Na splošno je ugotovljeno, da imajo listavci večji odtok po deblu kot iglavci. Pri listavcih lahko odtok po deblu zavzema tudi do 15 % padavin, medtem ko je pri iglavcih zelo majhen (SMOLEJ, 1988). Vzrok temu je predvsem razlika v hrapavosti debla , zgradbi krošenj - vejnega kota, gostote sestoja (SMOLEJ, 1988) listavcev in iglavcev. Količina prestreženih padavin je odvisna od šte- vilnih vegetacijskih in meteoroloških parametrov, t. j. vrste, velikosti, oblike in starosti vegetacije, gostote vegetacije, indeksa listne površine, zmog- ljivosti krošnje, intenzivnosti, trajanja in pogo- stosti padavin, vrste padavin, podnebnih razmer, časovnega obdobja v letu itn. (ŠRAJ, 2003b). Na splošno je količina prestreženih padavin večja za iglavce kot za listavce. Ovington (1954) je na pod- lagi raziskav ugotovil, da je količina prestreženih padavin lahko od 6 do 93 odstotkov. 2 MERITVE IN METODE DELA 2.1 Raziskovalna ploskev Raziskovalna ploskev leži v urbanem predelu mesta Ljubljane, natančneje ob hidrotehničnem oddelku Fakultete za gradbeništvo in geodezijo na Hajdri- Slika 1. Gozdni hidrološki krog (ŠRAJ, 2003a) Figgure 1: Forest hydrological cycle (ŠRAJ, 2003a). hovi 28. Prosta površina, na kateri leži raziskovalna ploskev, meri približno 600 kvadratnih metrov. Ploskev je sestavljena iz dveh skupin dreves. Na južni strani ploskve rasteta dve navadni brezi (Betula pendula Roth.) in en rdeči bor (Pinus sylvestris L.), na severni strani ploskve pa so trije Preglednica 1: Značilnosti dreves na raziskovalni ploskvi (LAH, 2007) Table 1: Tree characteristics on the research plot (LAH, 2007). Breza Boor Število dreves 2 2 Povp. višina dreves [m] 14 12 Povp. DBH [cm] 31 32,2 Povp. površina krošenj za drevesi, kjer smo merili Sf [m2] 7,1 21,4 rdeči bori. Na južni strani opravljamo meritve samo na omenjenih dveh brezah, na severni pa samo na dveh borih. Drevesom smo izmerili višino in prsni premer (DBH). Za račun odtoka po deblu (Sf) je bila določena tudi površina krošenj posameznih dreves (Preglednica 1). 2.2 Merska oprema in merske metode Na raziskovalni ploskvi smo 21. 6. 2004 postavili instrumente za merjenje posameznih količin gozdnega hidrološkega kroga, t. j. padavin (P) nad krošnjami/na prostem, odtoka po deblu (Sf) in prepuščenih padavin (Tf (Preglednica 2). Preglednica 2: Pregled merske opreme Table 2: Rewiev of the measuring equipment. Vrsta meritve Oprema Padavine na prostem 1 Hellmannov dežemer (ročni odčitki) 1 avtomatski dežemer Prestrežene padavine 2 koriti + avtomatski merilec 2 koriti (ročni odčitki) 4 totalizatorji (ročni odčitki) Odtok po deblu 2 gumijasta žlebiča (ročni odčitki) Na raziskovalni ploskvi smo ugotavljali nasled- nje meritve: 1) Meritve količine padavin na prostem Meritve padavin so ugotavljali z ombrografom (Onset RG2-M, površina 186,3 cm2, 0,2 mm/zvrat), z avtomatskim zapisovanjem rezultatov na vsakih 10 minut (HOBO logger) in s Helmanovim deže- merom površine 200 cm2 z ročnim odčitavanjem vsak dan ob 7.00. Oba sta bila postavljena na višini 1 m. Ročni dežemer je služil kot kontrola avtomatskemu. Na prostem smo količino padavin merili na travnati površini približno 15 metrov od opazovalnih točk. 2) Meritve količine prepuščenih padavin (Tf) Merjenje tega deleža padavin je po mnenju mnogih znanstvenikov (BRUIJNZEEL, 2000, SCHELLE- KENS 2000) najuspešnejše s kombinacijo stalnih in premičnih merilcev, ker na tak način ugotovimo bolj reprezentativno vzorčenje. S premičnimi merilci zajamemo tudi mesta t. i. "drip points", kjer je Tf večji od padavin. Kapljice, ki jih prestrežejo krošnje, se stekajo po vejah in listih navzdol do roba krošenj in nato zaradi teže padejo na tla. Tudi meritve na naši raziskovalni ploskvi so bile narejene s kombinacijo stalnih merilcev (korita) in pomičnih merilcev oziroma totalizatorjev. Slika 2a) Ombrograf Onset RG2-M in b) Helmanov dežemer za merjenje padavin na prostem Figgure 2a:Onset RG2-M and b) Helman raingauge for measuring gross precipitation. Slika 3a: Korita in b) totalizator za merjenje prepuščenih padavin Figgure3a: Throughfall and b) measurement with gutter and totalisator. Pod vsako skupino dreves sta bili postavljeni po dve koriti (eno z avtomatskim merjenjem in eno z ročnim) in pa po dva totalizatorja. Korita so bila izdelana po naročilu iz nerjavnega jekla (ostroroba, 180, zbirna površina 250,4 x 30,7 cm) (Slika 3). Koriti z avtomatskim merjenjem sta bili opremljeni z volumetričnim merilcem pretokov (Unidata 6506G, 50 ml/zvrat) z avtomatskim zapisovanjem rezultatov na vsakih 10 minut (HOBO logger). Koriti z ročnim odčitavanjem pa sta bili opremljeni z 10- in 50-litrskima posodama, povezanima s pretočno cevjo (Slika 3). Poleg korit sta bila pod vsako skupino dreves postavljena še po dva totalizatorja (zajemne površine 107,5 cm2, ki smo ju praznili ročno po vsakem padavinskem dogodku in smo jima po vsakem odčitavanju zamenjali mersko mesto (Slika 3). 3) Meritve odtoka po deblu (Sf) Delež padavin, ki odtečejo po deblu, smo merili na eni brezi in enem boru. Žlebiči iz silikonskih pol- cevk so bili speljani okrog debel posameznih dreves (Slika 4). Voda se je zbirala v posodah in smo jo ročno odčitavali po padavanskih dogodkih. 3 REZULTATI IN RAZPRAVA Za potrebe te študije so bili analizirani podatki od 21. 6. 2004 do 11. 12. 2006. V primeru listo- padnih dreves se parametri drevesnih krošenj zelo spreminjajo s časom. Zato je bilo celotno obdobje meritev razdeljeno na štiri obdobja, in sicer: obdobje na višku rasti (poletje), obdobje odpadanja listja (jesen), obdobje brez listja (zima) in pa obdobje olistanja (pomlad). 1) obdobje brez listja (1. 11. do 16. 4.); 2) obdobje olistanja (17. 4. do 14. 5.); 3) obdobje na višku rasti (15. 5. do 30. 9.); 4) obdobje odpadanja listja (1. 10. in 30. 10.) Obdobja so bila določena glede na fenološke podatke za brezo na najbližji fenološki postaji Ljubljana (ARSO 1998) in hemisferičnih foto- grafij drevesnih krošenj, ki so bile posnete v obdobju meritev na opazovalni ploskvi. Obdobje meritev je bilo tudi nekajkrat prekinjeno zaradi prestavljanja opreme, zamašitve ali zamrzovanja merilnih inštrumentov. 3.1 Padavine Vsota padavin na prostem, izmerjenih v obdobju meritev, je znašala 1217,6 mm, razdeljena pa je bila na 168 padavinskih dogodkov (Preglednica 3). Dogodki so med seboj ločeni z obdobjem, v katerem se krošnje popolnoma posušijo. V posa- meznih dogodkih je padlo od 0,2 mm do 93,8 mm padavin, z intenzivnostjo od 0,13 do 30,38 mm/h. Povprečna količina padavin posameznega dogodka je bila 7,25 (± 12,03) mm. Povprečno so dogodki trajali 3,68 (± 6,36) ure, povprečna intenzivnost pa je bila 2,70 (± 3,96) mm/h (Pre- glednica 3). Primerjava intenzivnosti padavin po obdobjih kaže na večje razlike med njimi (Slika 5). Največja povprečna intenzivnost padavin posameznega dogodka je bila na višku rasti, in sicer 3,32 (± 4,59) mm/h, kar je posledica poletnih neviht. Najmanjša povprečna intenzivnost pa je bila pozimi, in sicer 1,27 (± 1,42) mm/h. Št. dogodkov P [mm] i [mm/h] povp. trajanje [h] Brez listja 38 262,0 ± 16,31 1,27 ± 1,42 6,13 ± 10,81 Olistanje 10 53,6 ± 5,44 1,35 ± 0,93 4,12 ± 3,35 Višek rasti 113 873,4 ± 11,01 3,32 ± 4,59 2,90 ± 4,10 Odpadanje 7 28,6 ± 3,48 2,47 ± 1,98 2,41 ± 2,55 Skupaj 168 1217,6 ± 12,03 2,70 ± 3,96 3,68 ± 6,36 Preglednica 3: Izmerjene količine padavin na prostem/nad krošnjami (P), intenzivnost (i) in povp. trajanje po posameznih obdobjih Table 3: Measured precipitation in the opens (P), intensity (i) and duration (povp. trajanje) for each period. Slika 5: Primerjava povprečnih inten- zivnosti padavin (i) po obdobjih Figure 5: Comparison of the average precipitation intensity (i) by periods. Analize posameznih dogodkov so pokazale statistično značilno odvisnost količine padavin in intenzivnosti. Padavinski dogodki z večjimi količinami padavin so bili tudi bolje intenzivni in obratno. Padavine smo merili z avtomatskim in ročnim dežemerom. Regresijska analiza kaže na zelo dobro korelacijo padavin z obeh dežemerov (R2 = 0,99) (Slika 6). 3.2 Prepuščene padavine Tf Tudi analize prepuščenih padavin so bile narejene za vsa štiri obdobja. Zaradi primerjave med obema drevesnima vrstama smo na obdobja razdelili tudi meritve za bor, čeprav on bistveno ne spreminja indeksa listne površine med letom. Prepuščene padavine smo obravnavali za vsak padavinski dogodek posebej. Prepuščene padavine smo merili s stalnimi merilci z avtomatskim zapisovanjem rezultatov in Slika 6: Regresijska analiza padavin, izmer- jenih z avtomatskim in ročnim dežemerom Figure 6: Regression analyses of precipitation measured with automatic raingauge and manual gauge . Slika 7: Primerjava prepuščenih padavin med borom in brezo po obdobjih Figure 7: Comparison of throughfall between silver birch and scots pine by periods. premičnimi totalizatorji z ročnim odčitavanjem. Primerjava prepuščenih padavin, izmerjenih s premičnimi totalizatorji med rdečim borom in brezo po posameznih obdobjih, je dala pričako- vane rezultate. Breza ima v vseh obdobjih večji delež prepuščenih padavin (Slika 7). Največja razlika je bila v obdobju brez listja in v obdobju odpadanja listja. Tudi avtomatske meritve pre- puščenih padavin so dale zelo podobne rezultate, razen v zimskem obdobju, ko je imel bor večji delež prepuščenih padavin kot breza, kar seveda ni razumljivo, saj je takrat breza brez listja. Razlog za to je verjetno sneg, ki se je kopičil na gosti borovi krošnji in se talil s časovnim zamikom pri višjih temperaturah, ter zmrzovanje vode v merilnih koritih. Kot je razvidno iz slike 8, se v borovih krošnjah nabere veliko večja količina snega kot na brezah oz. je intercepcija snežnih padavin pri iglavcih praviloma večja kot pri listopadnih listavcih (RUTTER et al., 1975). Velik vodni ekvivalent prestreženih snežnih padavin je splošna značilnost iglavcev (BRUIJNZEEL, 2000). Zaradi naštetih razlogov smo analize prepušče- nih padavin naredili s pomočjo ročno odčitanih podatkov s totalizatorjev. Slika 8: Intercepcija snežnih padavin na drevesnih krošnjah (levo brezi, desno borovca) Figure 8: Snow inter- ception of crowns (left Betula pendula Roth., right Pinus sylvestris L.). Slika 9: Regresijska analiza prepuščenih padavin med brezo in borom Figure 9: Regression analyses of throughfall between silver birch and scots pine. Z regresijsko analizo prepuščenih padavin med borom in brezo po posameznih dogodkih smo ugotovili pričakovane rezultate. Breza ima v povpre- čju skozi celotno obdobje večji delež prepuščenih padavin z visokim korelacijskim koeficientom (R2 = 0,91) (Slika 9). Tudi z regresijskimi analizami po posameznih obdobjih ugotovimo podobne rezultate z visokim koeficientom R2 (0,86-0,99). S podrobnejšimi analizami smo želeli ugotoviti še odvisnost prepuščenih padavin od količine in intenzivnosti padavin (na prostem) za obe dre- vesni vrsti. Naredili smo regresijske analize Tf v odvisnosti od količine oz. intenzivnosti padavin za posamezna obdobja. V primeru bora in v pri- meru breze smo dobili statistično značilno line- arno odvisnost prepuščenih padavin od količine Vrsta vegetacije Tf [%] od P Lokacija Avtor Listopadni gozd (jesen, hrast, gaber) 67-72 Slovenija (Dragonja) ŠRAJ 2003a, ŠRAJ et al., 2008 Listopadni gozd 77-82 Nizozemska LANKREIJER et al., 1993 Hrastov gozd 57-77 (z listjem) 80-87 (brez listja) Nizozemska DOLMAN, 1987 Listopadni gozd (hrast, javor, gaber) 76,4 ± 2,9 Kanada CARLYLE-MOSES, PRI- CE, 1999 Listnati zimzeleni gozd (evkaliptus) 88,5 Portugalska VALENTE et al., 1997 Mešani gozd (bukev, jelka) 79-98 Slovenija VILHAR, 2006 Mešani zimzeleni gozd 63-76 Nova Zelandija ROWE, 1983 Iglasti gozd 87,1 JZ Francija GASH et al., 1995 Iglasti gozd 83,2 Portugalska VALENTE et al., 1997 Iglasti gozd 77,4-82,6 (poletje) 75,8-81,7 (zima) Francija LOUSTAU et al., 1992a, b Iglasti gozd 67 V Velika Britanija GASH / STEWART 1977 Preglednica 4: Primerjava meritev prepuščenih padavin kot deleža od padlih padavin na prostem z drugimi študijami Table 4: Comparison of throughfall measurements as % of precipitation in open with other studies. padlih padavin, kar smo seveda pričakovali. V vseh primerih, razen za bor v obdobju rasti, smo dobili visoke korelacijske koeficinte (R2 > 0,93). Regresijske analize Tfv odvisnosti od intenzivno- sti padavin pa pri obeh drevesnih vrstah kažejo večanje količine prepuščenih padavin z večanjem intenzivnosti padlih padavin. Vendar pa smo le v obdobju na višku rasti dokazali statistično značilno linearno soodvisnost. V omenjenem obdobju je to verjetno opazneje zaradi velikih intenzivnosti poletnih neviht. Primerjava rezultatov za brezo z rezultati drugih podobnih študij kaže na primerljive vrednosti, vrednosti za bor pa so nekoliko nižje od drugih študij za iglavce (Preglednica 4). V naši študiji je za brezo znašal delež prepuščenih padavin 57 do 70 % padlih padavin, za bor pa 35 do 49 % padlih padavin na prostem, odvisno od vegetacijskega obdobja (Slika 7). Seveda pa so take primerjave le približne, saj so različne podnebne razmere in različne vrste dreves v posameznih študijah. 3.3 Odtok po deblu Po pričakovanjih je imela breza v vseh vegetacijskih obdobjih večji odtok po deblu kot bor (Slika 10). Tudi avtorji številnih podobnih študij doma in po svetu ugotavljajo, da se pri listavcih ponavadi pojavi večji odtok po deblu kot pri iglastih drevesih (GEIGER et al., 1995, SMOLEJ, 1988, VILHAR, 2006, ZINKE, 1967). Pri številnih padavinskih dogodkih pri boru sploh nismo zabeležili odtoka po deblu, pri brezi pa je bil hkrati odtok po deblu dokaj velik. Vzrok temu velja pripisati veliko večji hrapavosti borove skorje in s tem veliko večji skla- diščni zmogljivosti drevesne skorje ter daljšemu času zadrževanja vode na deblu, kar posledično pomeni večje izhlapevanje. Pomembna je tudi oblikovanost krošenj oz. vejni kot pri obravnavanih drevesnih vrstah. Največji delež odtoka po deblu v količini padavin na prostem se je pri boru pojavil v jesenskem obdobju, v preostalih obdobjih pa je bil praktično zanemarljiv (Slika 10). Pri brezi se je največji delež odtoka po deblu v količini padavin na prostem pojavil v obdobju brez listja, ko velik delež prestreženih padavin odteče po deblu in se ne zadrži v listju, od koder lahko odkaplja na tla ali izhlapi v ozračje. S podrobnejšimi analizami smo želeli ugoto- viti še odvisnost odtoka po deblu od količine in intenzivnosti padlih padavin na prostem za obe drevesni vrsti. Za bor smo na splošno ugotovili večanje odtoka po deblu z večanjem količine padavin na prostem v vseh obdobjih, razen poleti. Statistično značilno linearno povezavo med omenjenima količinama pa smo lahko dokazali le v jesenskem obdobju, saj v preostalih obdo- bjih bor skoraj ni imel odtoka po deblu. Za bor nismo mogli dokazati odvisnosti odtoka po deblu od intenzivnosti padavin, čeprav so bile v nekaj padavinskih dogodkih dokaj visoke intenzivnosti. V primeru breze smo za vsa obdobja ugotovili večanje količine odtoka po deblu z večanjem 674 O CO 1.94 1.11 0.00 0.00 0.00 0.07 brez listja olistanje višek rasti odpadanje listja Slika 10: Primerjava odtoka po deblu med borom in brezo po obdobjih Figure 10: Compa- rison of stemflow between silver birch and scots pine. Preglednica 5: Primerjava meritev odtoka po deblu kot deleža padlih padavin na prostem z drugimi študijami Table 5: Comparison of stemflow measurements as % of precipitation in the open with other studies. Vrsta vegetacije Sf [%] od P Lokacija Avtor Listopadni gozd (jesen, hrast, gaber) 1,7-4,8 Slovenija ŠRAJ 2003a, ŠRAJ et al. 2008 Listopadni gozd (hrast, javor,gaber) 2,3-6,3 Kanada CARLYLE-MOSES / PRICE 1999 Listopadni gozd (rdeči hrast, javor, bukev) 2,4-5 Kanada PRICE / CARLYLE-MOSES, 2003 Mešani gozd (bukev, jelka) 5 -8 JV Slovenija VILHAR, 2006 Iglasti gozd 1 JZ Francija GASH et al., 1995 Iglasti gozd 1,6 V Velika Britanija GASH / STEWART, 1977 Iglasti gozd 0,4 Portugalska VALENTE et al., 1997 Iglasti gozd 1.3-2,9 (poletje) 3.4-5,7 (zima) Francija LOUSTAU et al., 1992a, b Iglasti gozd 0 - 5 JV Slovenija VILHAR, 2006 količine padavin na prostem. Statistično značilno linearno povezavo med odtokom po deblu in količino padavin na prostem smo lahko dokazali le za obdobje na višku rasti. Podobno smo za brezo ugotovili statistično značilno večanje odtoka po deblu od intenzivnosti padavin. Če primerjamo izmerjene vrednosti z drugimi podobnimi študijami, lahko ugotovimo, da ugo- tovimo primerljive rezultate (Preglednica 5). Za brezo smo ugotovili vrednosti odtoka po deblu od 1,1 do 6,7 % padlih padavin na prostem, za bor pa vrednosti od 0 do 0,1 % padlih padavin na prostem (Slika 10). 4 ZAKLJUČKI V okviru študije so bile narejene natančne meritve in analiza posameznih količin hidrološkega kroga na raziskovalni ploskvi v urbanem predelu mesta Ljubljane, in sicer na dveh skupinah dreves: navadne breze (Betulapendula Roth.) in rdečega bora (Pinus sylvestris L.). Natančne meritve in analiza padavin so poka- zale, da je bila v obdobju meritev največja pov- prečna intenzivnost padavin pri posameznem padavinskem dogodku v poletnem obdobju, kar je posledica poletnih neviht. Analize so pokazale, da so padavinski dogodki z večjimi količinami padavin tudi bolj intenzivni in obratno. Rezultati so pokazali precej večji delež prepuščenih padavin za brezo (57 do 70 % padlih padavin na prostem) kot za bor (35 do 49 % padlih padavin na prostem). Rezultati so pričakovani in primerljivi z drugimi podobnimi študij ami. Pri obeh drevesnih vrstah so podrobnejše analize pokazale večanje prepušče- nih padavin z večanjem količine in intenzivnosti padavin na prostem. Meritve odtoka po deblu so za brezo znašale 1,1 do 6,7 % padlih padavin na prostem, za bor pa je bil odtok po deblu praktično zanemarljiv. Razlog za to je treba iskati predvsem v veliki skladiščni zmogljivosti borove drevesne skorje, drugačni oblikovanosti krošnje in večji gostoti krošnje. Za obe drevesni vrsti je bila ugotovljena povezava med količino padavin na prostem in odtokom po deblu, povezava z intenzivnostjo padavin pa je bila ugotovljena le za brezo. Tako je bilo za brezo za vsa obdobja ugotovljeno večanje količine odtoka po deblu z večanjem količine in intenzivnosti padavin na prostem. Glede na osnovne bilančne enačbe (2) lahko ugotovimomo, da v primeru breze z mokrih kro- šenj izhlapi v ozračje 23 do -40 % padlih padavin, v primeru bora pa kar 51 do 65 % padlih padavin na prostem. Količina je odvisna od vrste dejavnikov (trajanja obdobja, drevesne vrste, gostote dreves, starosti dreves, podnebnih razmer, količine, traja- nja, pogostosti in intenzivnosti padavin itn.). Nadaljevanje na strani 433 Nadaljevanje s strani 416 Iz študije lahko zaključimo, da je za učinko- vito zmanjšanje površinskega odtoka padavinske vode (bioretencija) z urbanih površin pomembna tudi izbira dreves, ki je odvisna predvsem od podnebnih razmer in potreb. V predelih, kjer je za jesensko in zimsko obdobje značilna velika količina padavin, so primernejši iglavci, ki imajo tudi pozimi veliko prestrezno sposobnost. Na splošno izbiramo drevesa z večjim indeksom listne površine, večjimi krošnjami, bolj hrapavo drevesno skorjo ter z manjšo občutljivostjo za onesnažen zrak, sol, snegolome, vetrolome itn. Drevesa poleg zmanjšanja tudi zapoznijo povr- šinski odtok padavinske vode. 5 VIRI ARSO MOP, 1998. Navodila za fenološka opazovanja. Ljubljana, 36 s. BRUIJNZEEL, L. A., 2000. Chapter 12: Forest Hydrology. V Evans, J. S. (editor): The Forestry Handbook, Volume 1, Blackwell, Oxford, s. 301-343. CARLYLE - MOSES, D. E. / PRICE, A. G., 1999. An evaluation of the Gash interception model in a northern hardwood stand.- Journal of Hydrology, 214, s. 103-110. DOLMAN, A. J., 1987. Summer and winter rainfall interception in an oak forest, predictions with an analytical and a numerical simulation model. Journal of Hydrology, 90, s. 1-9. GASH, J. H. C. / LLOYD, C. R. / LACHAUD, G., 1995. Estimating sparse forest rainfall interception with an analytical model. Journal of Hydrology, 170, s. 79-86. GASH J. H. C. / STEWART, J. B., 1977. The evaporation from Thetford forest during 1975. Journal of Hydrology, 35, s. 385-396. GEIGER, R., ARON, R. H., TODHUNTER, P., 1995. The Climate near the Ground. Friedr. Vieweg&Sohn Verschlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesba- den, 528 s. LAH, A., 2007. Meritve in analiza prestreženih padavin.- Diplomska naloga, UL FGG, Ljubljana, 110 s. LANKREIJER, H.J.M. / HENDRIKS, M.J. / KLASSEN, W., 1993. A comparation of models simulating rainfall interception of forests. Agricultural and Forest Meteorology, 64, s. 187-199. LOUSTAU, D. / BERBIGER, P. / GRANIER, A. / EL HADJ MOUSSA F., 1992a. Interception loss, throughfall and stemflow in a maritime oine stand. I. Variability of throughfall and stemflow beneath the pine canopy.- Journal of Hydrology, 138, s. 449-467. LOUSTAU, D. / BERBIGER, P. / GRANIER, A., 1992b. Interception loss, throughfall and stemflow in a maritime oine stand. II. An application of Gash's analytical model of interception. Journal of Hydrology, 138, s. 469-485. OVINGTON, J. D., 1954. A comparation of rainfall in different woodlands. Forestry London 27, s. 41-53. PERKO, F., 2004. Gozd in gozdarstvo Slovenije. Zveza gozdarskih društev Slovenije v sodelovanju z Ministrstvom za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano RS in Zavodom za gozdove, Ljubljana, 39 s. PRICE, A. G. / CARLYLE - MOSES, D. E., 2003. Measurement and modelling of growing-season canopy water fluxes in a mature mixed deciduous forest stand, southern Ontario, Canada. Agricultural and Forest Meteorology, 119, s. 69-85. ROWE, L. K., 1983. Rainfall interception by an evergreen beech forest, Nelson, New Zealan. Journal of Hydrology, 66, s. 143-158. RUTTER, A. J., MORTON, A. J., ROBINS; P. C., 1975. A predictive model of rainfall interception in forest. II. Generalisation of the model and comparation with observations in some coniferous and hardwood stands, Journal of Applied Ecology, 12, s. 36-380. SCHELLEKENS, J., 2000. Hydrological processes in a humid tropical rain forest: a combined experimental and modeling approach, Vrije University, Amsterdam, 158 s. SMOLEJ, I., 1988. Gozdna hidrologija. V Rejic, M., Smolej, I., Sladkovodni ekosistemi, varstvo voda in gozdna hidrologija, UL BF VTOZD za gozdarstvo, Ljubljana, s. 187-225. ŠRAJ, M., 2003a. Modeliranje in merjenje prestreženih padavin. Doktorska disertacija, UL FGG, Ljubljana, 236 s. ŠRAJ, M., 2003b. Določanje indeksa listne površine listnatega gozda na povodju Dragonje - 1. del: Metode in meritve/ Estimating leaf area index of the deciduous forest in the Dragonja watershed - Part 1: Methods and measuring. Acta hydrotechnica, 21(35), s. 105-128. ŠRAJ, M. / BRILLY, M. / MIKOŠ, M., 2008. Rainfall interception by two deciduous Mediterranean forests of contrasting stature in Slovenia. Agricultural and Forest Meteorology, 148/1, s. 121-134. VALENTE, F. / DAVID, J.S. / GASH, J. H. C., 1997. Modelling interception loss for two sparce eucalypt and pine forests in central Portugal using reformulated Rutter and Gash analytical models. Journal of Hydrology, 190, s. 141-162. VILHAR, U., 2006. Vodna bilanca dinarskega jelovo- bukovega gozda v Kočevskem Rogu. Doktorska disertacija, UL BF, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Ljubljana, 250 s. ZGS, 2007. Poročilo Zavoda za gozdove Slovenije o gozdovih za leto 2006, Ljubljana, 118 s. ZINKE, P. J., 1967. Forest interception studies in the United States. International Symposium on Forest Hydrology, Pergamon Press, Oxford, s. 137-160.