Skogsinventariet i den fysiografiska provinsen Ridge and Valley i Pennsylvania som används i denna studie visas. Inventarier var begränsade till mark som ägdes och förvaltades av Pennsylvania Department of Conservation of Natural Resources Bureau of Forestry och Pennsylvania Game Commission, underlag av skiffer och sandstensberggrund. Kredit:Margot Kaye Research Group, Penn State
Skogens förmåga att lagra kol beror i hög grad på berggrunden under, enligt Penn State-forskare som studerade skogsproduktivitet, sammansättning och tillhörande fysiska egenskaper hos stenar i Appalachian åsen och Valley Region of Pennsylvania.
Resultaten har konsekvenser för skogsförvaltningen, forskare föreslår, eftersom skogar som växer på skifferberget lagrar 25 % mer levande, kol från ovan jord och växa snabbare, tar upp cirka 55 % mer kol varje år än skogar som växer på sandstensgrund.
Resultaten visar att skogar som ligger under skiffer i denna region ger fler ekosystemtjänster som kolupptag och biologisk mångfald, förklarade forskaren Margot Kaye, docent i skogsekologi vid Lantbrukshögskolan. Också, skifferskogar utgör en mindre del av landskapet och bör vara högprioriterade kandidater för förvaltning eller bevarande.
"När skogarna växer och reagerar på uppvärmningen, förändringar i nederbörd och invasiva arter, förvaltare kommer att dra nytta av att införliva litologiska influenser och överväganden om skogens sammansättning och produktivitet, " sa hon. "Till exempel, Att bevara skogar som växer på skiffer med högre artdiversitet kommer sannolikt att leda till skogar som är motståndskraftiga mot stressfaktorer och kan växa kraftigare."
Skogsförvaltare – som nu inser skillnaderna i produktivitet – kan rikta in sig på skogar som växer över skiffer för bevarande och kolbindning, hävdar Kay. I kontrast, de kan besluta att skogar som växer över sandsten är bättre lämpade för förvaltning av vilda livsmiljöer eller rekreation.
För att nå sina slutsatser, forskare analyserade skogsinventeringsdata från 565 tomter på statliga skogs- och viltmarker som förvaltas av Pennsylvania Department of Conservation and Natural Resources och statens Game Commission i Appalachian Ridge and Valley Region. De använde en svit av GIS-härledda landskapsmått, inklusive klimatmått, topografi och markfysikaliska egenskaper, att identifiera drivkrafter för levande skogs koldynamik i relation till berggrunden.
Ett typiskt bestånd av kastanjeek som växer på toppen av Tuscarora-kvartsitformationen i Rothrock State Forest. Skogar som växer ovanför sandstensgrund som denna har mindre träd och mindre mångfald av trädslag. Kredit:Warren Reed, Penn State
Dessa skogstomter innehöll mer än 23, 000 träd, mellan 20 och 200 år, där de flesta är 81 till 120 år gamla, enligt de senaste tillgängliga skogsinventeringsuppgifterna. I studiedataset, 381 tomter låg på sandstensgrund och 184 låg på skiffer – ett liknande förhållande till mängden Pennsylvania offentlig mark på varje berggrundstyp i Ridge and Valley-regionen. Det finns 812, 964 hektar skog på sandsten och 262, 025 tunnland skog på skiffer i regionen.
"Det är ett ögonöppnande nummer, " sa huvudforskaren Warren Reed, en doktorand i ekologi.
Medan skogar undergjorda av både skiffer och sandsten var ekdominerade, trädsamhällena är helt olika, Reed påpekade. Nordlig rödek är mer dominerande på skifferberggrunden, och kastanjeek dominerar på sandsten. De flesta arter i skogen tenderar att vara mer produktiva på skiffer, och mångfalden av trädslag är högre på platser på skifferberggrunden.
Skogar växer snabbare över skifferberget än sandstensberggrunden på grund av markegenskaper som i allmänhet gör vattnet mer tillgängligt för träd, Reed antog. Under miljoner år, berggrunden bryts ner, blir modermaterial och jordar utvecklas. På grund av bergarternas sammansättning, skiffer bryts ner till jordar med finare struktur än sandsten, som är grövre.
Skogar ovanför skifferberggrunden som växer i finare jordar har vanligtvis bättre tillgång till vatten under växtsäsongen.
"Vi ser detta över landskapet, så skogsproduktiviteten är indirekt relaterad till berggrunden, "Sade Reed. "Ekar som växer på sandsten är mer känsliga för årligt klimat och vattentillgång – eller uttryckt annorlunda, Ektillväxt på sandsten är mer begränsad av vatten än på skiffer."
Resultaten av forskningen, nyligen publicerad i Skogens ekologi och förvaltning , är spännande, Reed noterade, eftersom informationen om underliggande berggrundstyp har varit lättillgänglig men tidigare inte använts för att förstå skogstillväxt. Kartor som visar berggrundstypernas lägen har funnits i decennier. Men storleken på skogens skillnader på grund av berggrunden är ganska överraskande, han sa.
Konceptet med geologisk påverkan på skogens tillväxt kommer att vara särskilt värdefullt i Pennsylvania, Reed sa, eftersom det är en stor producent av lövträ, och staten har så mycket skog som växer på sin del av Appalachian Ridge and Valley Region. Ridge and Valley är en stor del av de skogsklädda Appalacherna, så dessa regler bör gälla från södra New York till norra Georgia inom det landskapet.
"Att binda kol i skogar är en av de många naturbaserade lösningar vi har för att bekämpa globala klimatförändringar, " sa han. "Jag tror att det här är en ekosystemtjänst som kommer att fortsätta att få dragkraft och så småningom större marknadsvärde."
