Ανάλυση δομής και αύξηση των μικτών συστάδων οξιάς (Fagus sylvatica L. s.l.) – ελάτης (Abies xborisii-regis Mattf.) στην περιοχή του Ασπροπόταμου

Abstract

The purpose of the doctoral thesis is the analysis of the structure and the analysis of the growth of the dominant trees of the mixed beech (Fagus sylvatica L. s.l.) - fir (Abies xborisii-regis Mattf.) stands in the Aspropotamos area. In the mixed stands of F. sylvatica - A. borisii-regis) in the area of Aspropotamos in 2013, 30 rectangular plots with dimensions of 20 m x 50 m were randomly placed. Within each plot, the breast diameter and height of all trees of all species greater than 1.30 m in height were measured. From these plots, 90 firs and 87 beeches were randomly selected. Three trees of each species were randomly selected from each rectangular area. Three of them were considered as outliers, regarding the height – diameter ratio, and they were excluded from the statistical analysis. For each of the 177 trees in addition to the aforementioned measurements, their form factor and volume were calculated. Fourteen single-entry volume models and 18 double-entry volume models were fitted to the data. Of the 32 models, those for which it was ensured that all explanatory variables were significant in explaining the variation in the response variables at the 0.05 significance level were further examined by applying the t-test. Also, from each established plot one F. sylvatica dominant tree and one A. borisii-regis dominant tree were randomly selected and cut. A total of 30 dominant beech trees and 30 dominant fir trees were cut. From each cut tree, cross sectional discs were taken from various heights. In all discs, the annual growth rings were counted and stem analysis was done for each tree. After the stem analysis was completed, seven fir trees and one beech tree excluded from the development of the site index curves because their height growth deviated from that of the trees that were dominant throughout their life. This exclusion was applied in order to avoid underestimation of heights through the site index models. Forty two height – age models were fitted to the data. Of the 42 models, those which had significant regression coefficients, i.e. had 95% confidence intervals not including zero, were further compared. The plots were separated into two site types. In the Site type A that represents the productive sites in which the mixed stands of beech - fir occur and in the Site type B that represents the least productive sites in which the mixed stands appear. The separation was based on the site index curves created for the area where the mixed stands appear. For the classification of the plots in site types, the beech site index curves were used, since 29 cut dominant beech trees were used for them, while in the case of fir, 23 cut dominant trees were used. So, based on this procedure, 29 plots were classified into site types based on the growth of the cut dominant beech trees, since of these plots there were cut dominant beech trees that were used to develop site index curves. Based on the mentioned procedure, 19 plots were classified in Site type A, i.e. in the productive sites of beech (in the mixed formations - stands) and 10 plots in Site type B, i.e. in the less productive sites of beech. Models are proposed to estimate the volume of A. borisii-regis and F. sylvatica in the mixed stands of F. sylvatica – A. borisii regis in the area of Aspropotamos. Models are selected for the development of the polymorphic site index curves for A. borisii-regis and F. sylvatica in the mixed stands of F. sylvatica – A. borisii-regis in the Aspropotamos area. Based on the growth rates of the two species in the two site types it is concluded that F. sylvatica is more site sensitive species, compared to A. borisii-regis. The range of productivity of the sites – site qualities where the investigated mixed stands occur is rather narrow. In Site types A and B a diameter distribution corresponding to a structure (that is close but not typical – it has irregularity) of a stand where the selection system is applied is shown. The height distribution is the distribution of a multi-storey formation where no clear dominance of any floor can be distinguished. Only in the case of the 7 m height class does a greater concentration of trees appear, while in Site type B a second smaller gathering of trees is observed in the height class of 27 m. The age structure of the dominant individuals cut in the plots is similar both between the two species in the same site type and between the two site types. The distribution of diameter and height in the two site types are characteristic distributions of shade tolerant species. Individuals of both species occur in all diameter and height classes. In low productivity sites fir will have a significant competitive advantage against the beech as a less site sensitive species. This probably will lead to a dominance of the fir against beech. This is probably the reason why pure fir stands dominate the wider area, since in most of these stands, fir stands form the climax. The beech-fir stands of the research area are rather limited to a small range of sites regarding productivity. At these sites, the beech-fir mixture forms the climax. The forest practice must apply the required silvicultural interventions in each case to enhance the participation of F. sylvatica in the worst productivity sites of mixed F. sylvatica - A. borisii-regis stands. Also, with appropriate interventions, forest practice should help to increase the area of mixed F. sylvatica - A. borisii-regis stands. The proposed silvicultural system for. sylvatica – A. borisii-regis mixed stands is the irregular shelterwood system, while the mixture of the two species has to be in groups (where it is possible). In areas with high slope the selection system has to be applied for the soil protection.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάλυση της δομής και η ανάλυση της αύξησης των κυρίαρχων ατόμων των μικτών συστάδων οξιάς (Fagus sylvatica L. s.l.) – ελάτης (Abies borisii-regis Mattf.) στην περιοχή του Ασπροπόταμου. Στις μικτές συστάδες F. sylvatica - A. borisii-regis) στην περιοχή του Ασπροπόταμου το 2013, τοποθετήθηκαν τυχαία 30 ορθογώνιες επιφάνειες με διαστάσεις 20 m x 50 m. Μέσα σε κάθε επιφάνεια μετρήθηκε η στηθιαία διάμετρος και το ύψος όλων των δέντρων όλων των ειδών με ύψος μεγαλύτερο του 1,30 m. Από αυτές τις επιφάνειες επιλέχθηκαν τυχαία 90 δέντρα ελάτης και 87 οξιές. Από κάθε ορθογώνια επιφάνεια επιλέχθηκαν τυχαία τρία δέντρα από κάθε είδος. Σε τρεις από τις οξιές που επιλέχθηκαν θεωρήθηκε ότι ο λόγος ύψους – στηθιαίας διαμέτρου παρουσίαζε ακραία τιμή, και οι οξιές αυτές εξαιρέθηκαν από τη στατιστική ανάλυση. Για καθένα από τα 177 δέντρα εκτός από τις μετρήσεις που προαναφέρθηκαν, υπολογίστηκε ο Μορφάριθμος και ο όγκος τους. Δεκατέσσερα μοντέλα όγκου απλής εισόδου και 18 μοντέλα όγκου διπλής εισόδου προσαρμόστηκαν στα δεδομένα. Από τα 32 μοντέλα, εξετάστηκαν περεταίρω αυτά για τα οποία διασφαλίστηκε ότι όλες οι επεξηγηματικές μεταβλητές ήταν σημαντικές στην εξήγηση τη διακύμανσης στις μεταβλητές απόκρισης σε επίπεδο σημαντικότητας 0,05 με την εφαρμογή του t-test. Επίσης, από κάθε μια επιφάνεια που τοποθετήθηκε, ένα κυρίαρχο δέντρο F. sylvatica και ένα κυρίαρχο δέντρο A. borisii-regis επιλέχτηκαν τυχαία και υλοτομήθηκαν. Συνολικά 30 κυρίαρχα δέντρα οξιάς και 30 κυρίαρχα δέντρα ελάτης υλοτομήθηκαν. Από κάθε υλοτομημένο δέντρο εγκάρσιοι κορμικοί δίσκοι ελήφθησαν από διάφορα ύψη. Σε όλους τους δίσκους ο αριθμός των ετήσιων αυξητικών δακτυλίων μετρήθηκε και έγινε ανάλυση κορμού για κάθε δέντρο. Μετά την ολοκλήρωση της ανάλυσης κορμού, εξαιρέθηκαν επτά δέντρα ελάτης και μία οξιά από την ανάπτυξη των σταθμοδεικτικών καμπυλών, επειδή η ανάπτυξή τους στο ύψος αποκλίνει από αυτή των δέντρων που κυριαρχούσαν σε όλη τη διάρκεια της ζωής τους. Αυτή η εξαίρεση εφαρμόστηκε για να αποφευχθεί η υποεκτίμηση των υψών μέσω των σταθμοδεικτικών μοντέλων. Στα δεδομένα προσαρμόστηκαν σαράντα δύο μοντέλα ύψους – ηλικίας. Από τα 42 μοντέλα, αυτά που είχαν σημαντικούς συντελεστές παλινδρόμησης, δηλαδή είχαν 95% διαστήματα εμπιστοσύνης χωρίς το μηδέν, συγκρίθηκαν περαιτέρω. Οι επιφάνειες διαχωρίστηκαν σε δύο σταθμικούς τύπους. Στο σταθμικό τύπο Α ο οποίος αντιπροσωπεύει τους παραγωγικούς σταθμούς στους οποίους εμφανίζονται οι μικτές συστάδες οξιάς - ελάτης και στο Σταθμικό τύπο Β ο οποίος αντιπροσωπεύει τους λιγότερους παραγωγικούς σταθμούς στους οποίους εμφανίζονται οι μικτές συστάδες. Ο διαχωρισμός στηρίχτηκε στις σταθμοδεικτικές καμπύλες που δημιουργήθηκαν για την περιοχή που αναπτύσσονται οι μικτές συστάδες. Για την κατάταξη των επιφανειών σε σταθμικούς τύπους χρησιμοποιήθηκαν μόνο οι σταθμοδεικτικές καμπύλες της οξιάς αφού για αυτές χρησιμοποιήθηκαν 29 υλοτομημένα κυρίαρχα δέντρα οξιάς, ενώ στη περίπτωση της ελάτης χρησιμοποιήθηκαν 23 υλοτομημένα κυρίαρχα δέντρα. Οπότε με βάση αυτή τη διαδικασία 29 επιφάνειες κατατάχτηκαν σε σταθμικούς τύπους με βάση την αύξηση των υλοτομημένων κυρίαρχων δέντρων της οξιάς, αφού από αυτές υπήρχαν υλοτομημένα κυρίαρχα δέντρα οξιάς που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία σταθμοδεικτών. Με βάση τη διαδικασία που αναφέρθηκε 19 επιφάνειες κατατάχτηκαν στο Σταθμικό τύπο Α δηλαδή στους παραγωγικούς σταθμούς της οξιάς (στους μικτούς σχηματισμούς – συστάδες) και 10 επιφάνειες στο Σταθμικό τύπο Β δηλαδή στους λιγότερο παραγωγικούς σταθμούς της οξιάς. Προτείνονται μοντέλα για την εκτίμηση του όγκου του A. borisii-regis και του F. sylvatica στις μικτές συστάδες F. sylvatica – A. borisii regis στην περιοχή του Ασπροποτάμου. Επίσης, έχουν επιλεχτεί μοντέλα για την ανάπτυξη πολυμορφικών σταθμοδεικτικών καμπυλών για το A. borisii-regis και το F. sylvatica, στις μικτές συστάδες F. sylvatica – A. borisii regis στην περιοχή του Ασπροποτάμου. Με βάση τους ρυθμούς αύξησης των ειδών στους δύο σταθμικούς τύπους συμπεραίνεται ότι το F. sylvatica είναι πιο απαιτητικό σε σχέση με την παραγωγικότητα του σταθμού (ποιότητα τόπου), σε σύγκριση με το A. borisii-regis. Το εύρος της παραγωγικότητας των σταθμών – ποιοτήτων τόπου όπου εμφανίζονται οι υπό έρευνα μικτές συστάδες είναι μάλλον στενό. Στους Σταθμικούς τύπους Α και Β εμφανίζεται μια κατανομή διαμέτρου που αντιστοιχεί σε ανομήλικη συστάδα με ακανόνιστη κηπευτή δομή. Η κατανομή ύψους είναι η κατανομή ενός πολυόροφου σχηματισμού όπου δε διακρίνεται η ξεκάθαρη κυριαρχία κάποιου ορόφου. Μόνο στην περίπτωση της κλάσης ύψους των 7 m εμφανίζεται μια μεγαλύτερη συγκέντρωση δέντρων και στους δύο σταθμικούς τύπους, ενώ στο Σταθμικό τύπο Β στην κλάση των 27 m εμφανίζεται μια δεύτερη μικρότερη συγκέντρωση δέντρων. Η ηλικιακή δομή των κυριάρχων ατόμων που υλοτομήθηκαν είναι παρόμοια τόσο ανάμεσα στα δύο είδη στο ίδιο σταθμικό τύπο όσο και ανάμεσα στους δύο σταθμικούς τύπους. Η κατανομή της διαμέτρου και του ύψους στους δύο σταθμικούς τύπους είναι χαρακτηριστικές κατανομές που παρουσιάζουν σκιανθεκτικά είδη. Άτομα και των δύο ειδών εμφανίζονται σε όλες τις κλάσεις διαμέτρου και ύψους. Σε χαμηλής παραγωγικότητας σταθμούς η ελάτη θα έχει ιδιαίτερο ανταγωνιστικό πλεονέκτημα απέναντι στην οξιά ως είδος με μικρότερες απαιτήσεις από το σταθμό. Αυτό πιθανώς να οδηγήσει σε κυριαρχία της ελάτης απέναντι στην οξιά. Αυτός πιθανότατα είναι ο λόγος που κυριαρχούν στην ευρύτερη περιοχή οι αμιγείς συστάδες ελάτης, αφού στις περισσότερες από αυτές οι συστάδες ελάτης αποτελούν την φυτοκοινωνία κλίμαξ. Οι συστάδες οξιάς – ελάτης της περιοχής έρευνας περιορίζονται μάλλον σε μικρό εύρος σταθμών από άποψη παραγωγικότητας. Σε αυτούς τους σταθμούς η μίξη οξιάς – ελάτης αποτελεί την κλίμαξ. Η δασική πράξη πρέπει να εφαρμόζει τις απαιτούμενες δασοκομικές επεμβάσεις σε κάθε περίπτωση, ώστε να ενισχυθεί η συμμετοχή του F. sylvatica στους χειρότερους, από άποψη παραγωγικότητας, σταθμούς των μικτών συστάδων F. sylvatica - A. borisii-regis. Επίσης, θα πρέπει με τις κατάλληλες επεμβάσεις να βοηθήσει ώστε να αυξηθεί η έκταση των μικτών συστάδων. Η δασοπονική μορφή που προτείνεται για τις μικτές συστάδες F. sylvatica – A. borisii regis είναι η υποκηπευτή μορφή σε ομάδες και λόχμες, ενώ και η μίξη θα πρέπει να είναι σε ομάδες, όπου είναι δυνατόν. Στις εκτάσεις όπου υπάρχει μεγάλη κλίση για την προστασία των εδαφών θα πρέπει να επιδιωχθεί να δημιουργηθεί η κηπευτή δασοπονική μορφή κατά άτομο, συδενδρίες, ομάδες.