Co to jest LAI i czemu służy?
Oczywistym jest, że rośliny wykazują różną gęstość ulistnienia, jednak chcąc je porównywać należy znaleźć taki wskaźnik, który najlepiej może oddać tę różnorodność. Obok zmienności gatunkowej i wielkości poszczególnych roślin, na to w jakim stopniu rośliny oddziałują na otoczenie, wpływa też ich skład na interesującym nas obszarze. Metodą szacowania powierzchni asymilacyjnej jest przedstawienie jej w postaci współczynnika LAI (Leaf Area Index). Najprościej rzecz ujmując LAI jest definiowany, jako stosunek powierzchni liści rośliny do powierzchni gruntu jaką ona zajmuje. LAI nazywany jest również powierzchnią projekcyjną liści. W przypadku drzew i krzewów jest to powierzchnia rzutu korony na podłoże (Asner i in. 2005). Można przyjąć, że to właśnie LAI najlepiej oddaje strukturę i wielkość roślin. Oczywiście wskaźnik ten nie odzwierciedla bezpośrednio intensywności takich procesów życiowych jak fotosynteza, oddychanie, czy transpiracja, jednak to właśnie LAI jest używany do oceny produktywności netto całych obszarów, ekosystemów, a nawet biomów (Scurlock i in. 2001, Asner i in. 2005). LAI jest współczynnikiem niemianowanym ponieważ jego jednostką jest m2 listowia/m2 podłoża.
Wskaźnik pokrycia liściowego LAI a wskaźnik zazielenienia GPR
Pomiary wskaźnika pokrycia liściowego - LAI, są często wykorzystywane do porównywania gęstości ulistnienia koron drzew rosnących w różnych warunkach.
Porównanie tego współczynnika pozwoliło wykazać niezbicie, że środowisko miejskie wpływa na osłabienie wzrostu drzew. Okazało się, że LAI pięciu rosnących w Warszawie gatunków drzew był, w warunkach miejskich niższy (1,23), niż w warunkach naturalnych (2,03). Wskazuje to, jak silnie środowisko oddziałuje na gęstość ulistnienia roślin i w ogóle ich rozwój (Borowski 2008).
Współczynnik LAI został również wykorzystany przy porównywaniu stopnia zazielenienia warszawskich osiedli. Na jego podstawie wyznaczony został wskaźnik zazielenienia − Green Plot Ratio (GPR). Pierwszy tego wskaźnika użył w 2003 roku chiński badacz Ong (2003). Wskaźnik GPR wyrażony został, jako stosunek powierzchni zajmowanej przez rośliny, zwielokrotnionej o odpowiadającą im wartość LAI, do całkowitej powierzchni analizowanego obszaru. Inaczej mówiąc GPR jest to powierzchnia wszystkich liści roślin na danym obszarze, przeliczona na jednostkę powierzchni terenu. W celu określenia wartości GPR, wyznaczony został średni LAI drzew, krzewów, trawników i pnączy. W przypadku drzew, LAI został określony na podstawie pomiaru gęstości ulistnienia LAD – Leaf Area Density, według metody zaproponowanej przez producenta laiometru (LAI – 2000 Plant Canopy Analyzer 1992, Peper i McPherson 2003). W związku ze sposobem wyznaczania LAI, zasadniczym parametrem różnicującym ten wskaźnik, stała się wysokość drzew. Drzewa osiedlowe zostały podzielone na trzy grupy wysokości.
LAI pnączy został obliczony na podstawie średniej powierzchni liści winobluszczu pięciolistowego przypadającej na m2 ściany, która wynosiła 2,9 m2. Wielkość ta została uzyskana w trakcie poprzednich badań (Borowski 1996). W związku z tym LAI powierzchni zajętej przez pnącze liczone było, jako 2,9 pomnożone przez wysokość pnącza i długość ściany, jaką ono zajmuje. Przyjęliśmy, że pnącze zajmuje 1 m2 powierzchni.
W przypadku drzew, na wskaźnik zazielenienia – GPR wpływa nie tylko ich wysokość, ale i rozłożystość koron. Obecność dużych drzew w znaczący sposób powiększa wskaźnik zazielenienia (GPR), ponieważ stosunkowo wysoki LAI dotyczy również dużej powierzchni terenu, jaką drzewo zajmuje. Drzewa o wąskiej koronie, a wysokie oddziałują na otoczenie w znacznie mniejszym stopniu (rys 1.).
Rys. 1. Wskaźnik LAI (Leaf Area Index) drzew, krzewów, pnączy i trawników zależnie od ich wysokości (Borowski i Pstrągowska 2015)
Stosunkowo niski LAI drzew poniżej 5 m wysokości - niższy nawet od LAI krzewów, wynika z występowania w tej kategorii licznych młodych nasadzeń drzew o słabo jeszcze rozbudowanej koronie. Spośród krzewów najwyższy wskaźnik LAI wynosił 3,5 i dotyczył krzewów w grupie wysokościowej 0,5-1,5 m. W tej grupie było najwięcej krzewów w żywopłotach, które charakteryzują się wyjątkowym zagęszczeniem pędów i liści.
Niezwykle wysoki LAI charakteryzuje pionowo rosnące pnącza, które wytwarzając często ogromną powierzchnię liści, zajmują bardzo małą powierzchnię gruntu. Ponadto, w wielu przypadkach, zajmowana przez nie powierzchnia ściany wielokrotnie przewyższa powierzchnię poziomą zajmowaną przez inne rośliny. Oddziaływanie pnączy na otoczenie i tym samym na wartość wskaźnika GPR, jest tym większe, im mniejszą dysponujemy powierzchnią podwórka czy dziedzińca osiedlowego (fot.1, 2).
Fot. 1. Silnie rosnące pnącze może zdecydowanie wpłynąć na zwiększenie wskaźnika zazielenienia − GPR (fot. J. Borowski) 
Fot. 2. Na tym podwórku współczynnik PBC jest bardzo mały, bo nie uwzględniana jest obecność dużego winobluszczu, co innego jeżeli policzymy współczynnik GPR
Rys. 2. Zróżnicowanie wskaźnika Green Plot Ratio (GPR) na tej samej powierzchni biologicznie czynnej (PBC = 100%) w zależności od zagospodarowania terenu.
(Wartości LAI podanych roślin według rys 1.) (Borowski i Pstrągowska 2015)
W polskiej urbanistyce i budownictwie stosowany jest wskaźnik PBC rozumiany, jako udział powierzchni biologicznie czynnej, w ogólnej powierzchni działki. Jest to powierzchnia gruntu (np. na działce budowlanej) pokrytego roślinnością wraz z powierzchnią wód powierzchniowych.
Jednak ta sama powierzchnia biologicznie czynna (PBC rozumiana zgodnie z definicją Prawa Budowlanego) może być zagospodarowana w różny sposób, co skutkuje różną siłą jej oddziaływania na środowisko (rys. 2). Zagospodarowanie terenu tylko roślinnością trawiastą, murawą lub niską roślinnością runa, ma ograniczoną siłę przyrodniczego oddziaływania i osiąga wartość GPR zaledwie 1. Każde rozbudowanie roślinności wzwyż, skutkuje zwielokrotnieniem wartości GPR. Pokrycie terenu zwartymi krzewami podnosi ogólną wartość GPR od 2 do 3,5, w zależności od wysokości krzewów. Jeszcze wyraźniej skutkuje posadzenie drzew. Wówczas GPR rośnie także w czasie, wraz z rozwojem drzewostanów. GPR nie jest wskaźnikiem stałym. Na jego zmianę obok rozwoju drzew i krzewów, ma także wpływ pielęgnacja terenu, starzenie się roślin, ich przycinanie, czy usuwanie.
Bardzo mocno na wartość GPR wpływa posadzenie pnączy. W tym przypadku wskaźnik rośnie, wraz z powiększaniem się powierzchni pokrytej przez pnącza. Należy zauważyć, że współczynnik GPR na terenie, na którym jest tylko pnącze i trawnik wynosi 3,4i jest wyższy niż, gdy na trawniku posadzona jest grupa niskich drzew -2,8, a tym bardziej jeśli znajdą się tam krzewy okrywowy -2.3 (rys. 2).
Tylko na jednym z osiedli, gdzie prowadzono badania, rosły pnącza. Mimo bardzo wysokiego współczynnika LAI nie wpłynęły one w sposób istotny na wartość GPR osiedla, a to ze względu na niewielką długość ścian, które porastały.
Wnioski
• Wskaźnik GPR zdecydowanie lepiej charakteryzuje wartość ekologiczną terenu niż stosowany w Polsce PBC. Oczywistym jest, że zupełnie inna jest skala oddziaływania na otoczenie powierzchni trawnika w porównaniu do takiej samej powierzchni pokrytej przez drzewa, krzewy i pnącza.
• Przy stosowaniu wskaźnika PBC praktycznie niemożliwe jest uwzględnienie obecności pnączy.
• Szczególnie w niewielkich terenach osiedlowych i podwórkach, pnącza mogą w znaczący sposób zwiększyć skalę oddziaływania zieleni na środowisko.
Literatura
ASNER G.P., SCURLOCK J.M.O., HICKE J.,A. 2005. Global synthesis of leaf area index observations: implications for ecological and remote sensing studies. Global Ecology & Biogeography (2003)12:191–205.
BOROWSKI J. 1996.: Pnącza z rodzaju winobluszcz (Parthenocissus Planch.) w warunkach miejskich. Rocz. Dendrol. No. 44, s. 49–65.
BOROWSKI J. 2008. Wzrost rodzimych gatunków drzew przy ulicach Warszawy. Wydawnictwo SGGW, Warszawa.
BOROWSKI J., PSTRĄGOWSKA M. 2015. Rośliny drzewiaste w osiedlach mieszkaniowych. W „Osiedle mieszkaniowe w strukturze przyrodniczej miasta” Barbara Szulczewska red. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2015: 109 -121.
LAI – 2000 PLANT CANOPY ANALYZER. 1992. Operating Manual. Li – Cor Inc, Lincoln, Nebraska USA.
Ong B. L. 2003. Green plot ratio: an ecological measure for architecture and urban planning Landscape and Urban Planning 63: 197–211.
SCURLOCK, J.M.O., ASNER, G.P., GOWER, S.T., 2001. Global Leaf Area Index Data from Field Measurements, 1932–2000. Available On-Line From the Oak Ridge National Laboratory Distributed Active Archive Center, Oak Ridge, University of Colorado, TN, U.S.A.—http://www.daac.ornl.gov.
PEPER P. J., MCPHERSON E. G. 2003. Evaluation of four methods for estimating leaf area of isolated trees. Urban For. Urban Green. 2: 019–029.