smukłość sosen w klasach biosocjalnych

P ozn a ń sk i e T owa rz y stwo P rz y j a c i ó ł N a u k
Wydział Nauk rolniczych i leŚnych
Prace komisji nauk rolniczych i komisji nauk leśnych
Tom 103 – 2012
Katarzyna Kaźmierczak
Smukłość sosen w klasach biosocjalnych
Slenderness of pine trees in biosocial classes
Abstract. The paper presents the results of an analysis of tree slenderness. Empirical material was collected on three experimental clear-cutting areas, including a total of 1050 pine trees. The relationship between
pine tree slenderness and stem measurements and measures of the growth space of a single tree was analyzed.
The following was measured for each tree: diameter at breast height, height, height of base of live crown,
length of merchantable wood, commercial volume and volume increment. The following measures of the
growth space of a single tree were adopted: crown projection area – pk , crown width – dk , Seebach’s growth
2
, crown spread – dk / h, space of
space number – dk / d1,3 , crown projection area to basal area ratio – dk2/ d1,3
a single tree – ppd. The biosocial position was set for each tree using Kraft’s classification criteria. The slenderness of each tree was calculated as the ratio of tree height to breast height diameter. Based on the research,
the following was found:
1. The size of tree slenderness depends on the stand age and on the tree’s biosocial position.
2. Slenderness decreases with each tree characteristic; in the case of the biosocial position of a tree, the
opposite tendency was observed - an increase with the deterioration of the tree position in the stand.
3. Diameter at breast height, commercial volume, biosocial class and volume increment show the highest
dependence on slenderness.
4. The characteristics describing the growth space of a single tree are correlated with slenderness. Seebach’s growth space number and crown projection area to basal area ratio do not show statistically significant
dependence on slenderness.
5. A smaller correlation was found for the oldest stand.
Key words: slenderness, biosocial position, age, Pinus sylvestris
Wstęp
Kształt przekroju podłużnego drzewa bywa określany przy użyciu różnych cech.
Jedną z nich jest współczynnik smukłości. Obliczany jest jako iloraz wysokości drzewa
(m) do jego pierśnicy (cm). W Polsce smukłością sosen zajmowała się Rymer-Dudzińska [1992a, b], a świerka Orzeł i Socha [1999] oraz Kaźmierczak i in. [2008b]. Spośród
gatunków liściastych badano smukłość dębu [Kaźmierczak i in. 2008a, 2009], drzewostanów dębowych i bukowych [Rymer-Dudzińska i Tomusiak 2000] oraz różnych gatunków drzew z Puszczy Niepołomickiej [Orzeł 2007].
Badania nad smukłością prowadzili ponadto Carvalho Oliveira [Rymer-Dudzińska
1992a] i Rottmann [Zajączkowski 1991]. Thren proponował uwzględniać smukłość
34
Katarzyna Kaźmierczak
drzewa przy wyborze drzew próbnych [Orzeł i Socha 1999], a Pollanschütz przy wyznaczaniu drzew dorodnych [Rymer-Dudzińska 1992a].
Współczynnik smukłości uznawany był także przez niektórych badaczy za jedną
z miar stabilności drzew, a jego wartość średnia za miernik stabilności drzewostanu
[Burschel i Huss 1997]. Zajączkowski [1991] posługując się współczynnikiem smukłości, uznał sosnę za względnie odporną. Badania Bruchwalda i Dmyterko [2010, 2011,
2012] nad modelami ryzyka uszkodzenia drzewostanu przez wiatr wśród cech zmiennych drzewostanu uwzględniały smukłość, a ściślej definiując jej odwrotność.
Celem pracy jest analiza smukłości sosen trzech drzewostanów w wieku 35, 50
i 88 lat w zależności od pozycji biosocjalnej drzewa w drzewostanie. Ocenie poddano
siłę korelacji pomiędzy smukłością a innymi cechami pomiarowymi drzew i ich przestrzeni wzrostu.
Materiał i metody
Materiał badawczy został zebrany na trzech zrębach zupełnych założonych w litych
drzewostanach sosnowych w wieku 35, 50 i 88 lat na terenie Nadleśnictwa Doświadczalnego Zielonka. Dwa drzewostany 35- i 88-letni wzrastały w warunkach boru świeżego, trzeci na siedlisku boru mieszanego świeżego.
Na drzewach stojących pomierzono:
1. pierśnicę w korze w dwu kierunkach N-S i W-E z dokładnością do 0,1 cm, a średnią arytmetyczną z tych pomiarów przyjęto za pierśnicę drzewa (d1,3),
2. powierzchnię rzutu korony pk [m2] na podstawie rzutowanych charakterystycznych punktów koron drzew (przeciętnie 4 do 14).
Po ścięciu ustalono ponadto między innymi:
1. długość drzewa z dokładnością do 0,01 m i przyjęto ją za wysokość drzewa (h),
2. długość grubizny drzewa do miejsca, w którym średnica strzały wynosiła 7 cm
w korze,
3. wysokość osadzenia korony do pierwszej żywej gałęzi zwartej korony,
4. miąższość grubizny Vgr [m3], bieżący przyrost miąższości za okres ostatnich dziesięciu lat Zv10 [m3] pomierzono sposobem sekcyjnym.
Dla każdego drzewa zgodnie z kryteriami klasyfikacji Krafta określono stanowisko
biosocjalne. Szerokość korony dk uzyskano z powierzchni rzutu korony przyjętej za pole
koła. Długość korony lk obliczono jako różnicę pomiędzy całkowitą wysokością drzewa
a wysokością osadzenia korony. Określono również miary przestrzeni wzrostu pojedynczego drzewa m. in.: liczbę przestrzeni wzrostowej Seebacha – dk/d1,3, iloraz powierzch2
ni rzutu korony – d k2 /d1,3
, stopień rozłożystości korony – dk/h, przestrzeń pojedynczego
3
drzewa – ppd=pk·h [m ].
Dla smukłości sosny w klasach Krafta badanych drzewostanów wyliczono podstawowe charakterystyki statystyczne. Przeprowadzono analizę wariancji smukłości ze
względu na pozycję drzewa w strukturze pionowej drzewostanu i jego wiek. Obliczono
siłę korelacji związku między smukłością sosen a wybranymi cechami drzewa i miarami
przestrzeni wzrostu. Do obliczeń wykorzystano pakiet Statistica 10.1. Podstawowe cha-
35
Smukłość sosen w klasach biosocjalnych
Tab. 1. Podstawowe charakterystyki statystyczne cech sosen i ich miar przestrzeni wzrostu
Tab. 1. Basic statistical characteristics for tree features and measures of the growth space of single tree
Cecha drzewa
Wiek
n
[szt.]
35 lat
302
50lat
88 lat
274
474
Miara
statystyczna
−
x
d1,3 [cm]
h [m]
Vgr [m3]
Zv10 [m3]
lk /h
11,33
13,10
0,0623
0,0288
0,35
V [%.]
−
x
26,28
10,19
17,48
18,72
V [%.]
−
x
20,45
7,36
27,87
21,44
18,28
7,47
V [%.]
74,68
0,2197
48,49
0,6546
42,24
75,39
0,0743
56,52
0,1020
42,41
17,19
0,30
19,19
0,29
21,62
Miara przestrzeni wzrostu drzewa
Wiek
n
[szt.]
35 lat
302
50 lat
274
88 lat
474
Miara
statystyczna
−
x
pk [m2]
dk /d1,3
2
d 2k /d1,3
ppd [m3]
dk /h
3,05
16,58
285,50
41,61
0,14
V [%.]
−
x
63,53
19,76
39,65
70,97
26,50
6,29
15,58
250,32
120,36
0,14
V [%.]
−
x
54,56
17,82
35,25
59,29
24,34
17,94
16,58
284,99
390,84
0,22
V [%.]
51,93
19,32
38,83
55,95
24,11
rakterystyki statystyczne wybranych cech drzew i ich miar przestrzeni wzrostu umieszczono w tabeli 1.
Wyniki
Smukłość sosen rośnie wraz z pogarszaniem się stanowiska drzewa w strukturze
drzewostanu. Zmienia się także z jego wiekiem. Najmniejszą smukłością wyróżniają się
drzewa najstarsze, 88-letnie (tab. 2, ryc. 1). Zauważalne jest to w każdej klasie Krafta.
W klasach drzewostanu panującego i obu młodszych drzewostanów smukłość sosen jest
praktycznie jednakowa, a w klasach opanowanego większą smukłością cechują się drzewa najmłodsze (tab. 2, ryc. 1). Zmienność smukłości w poszczególnych klasach biosocjalnych jest mniejsza niż w całym drzewostanie, zaś średnia dla drzewostanu zasadniczo maleje z wiekiem (tab. 2).
Z uwagi na zróżnicowanie smukłości, ze względu na klasę biosocjalną i na wiek
drzewostanu przeprowadzono analizę wariancji. Poprzedzono ją oceną zgodności rozkładów empirycznych smukłości z rozkładem normalnym. Oceny tej dokonano testem
Kołmogorowa−Smirnowa. Zarówno analizę wariancji, jak i ocenę zgodności z rozkładem normalnym przeprowadzono jedynie dla klas drzewostanu panującego. Na jej pod-
36
Katarzyna Kaźmierczak
Tab. 2. Podstawowe charakterystyki statystyczne smukłości sosen w klasach biosocjalnych
Tab. 2. Basic statistical characteristics for tree slenderness in different biosocial classes
Drzewostan
Klasa
Krafta
35-letni
50-letni
n
[szt.]
−
x
V
[%]
n
[szt.]
−
x
1
33
0,89
2
65
1,04
7,73
32
0,88
8,69
125
1,04
3
87
1,19
1-3
185
1,09
9,44
72
1,19
13,75
229
1,06
88-letni
n
[szt.]
−
x
V
[%]
7,41
87
0,66
10,36
9,92
287
0,79
11,35
8,92
95
0,89
9,63
13,43
469
0,79
14,08
5
1,00
6,26
474
0,79
14,25
V
[%]
4a
44
1,34
10,22
36
1,30
7,65
4b
36
1,38
12,72
9
1,33
10,76
5a
37
1,50
12,20
4-5
117
1,40
12,51
45
1,30
8,32
d-stan
302
1,21
18,34
274
1,10
14,87
Tab. 3. Współczynniki korelacji pomiędzy smukłością sosen a wybranymi cechami drzew i ich miarami
przestrzeni wzrostu
Tab. 3. Correlation coefficients for slenderness, selected tree features and measures of the growth space of
single tree
Cecha drzewa
Wiek
klasa
Krafta
d1,3
h
Vgr
Zv10
lk /h
35 lat
0,818*
-0,922*
-0,630*
-0,864*
-0,798*
-0,500*
50 lat
0,785*
-0,940*
-0,582*
-0,865*
-0,807*
-0,500*
88 lat
0,651*
-0,902*
-0,308*
-0,807*
-0,690*
-0,433*
Wiek
pk
dk
35 lat
-0,720*
50 lat
-0,756*
88 lat
-0,638*
Miara przestrzeni wzrostu drzewa
dk /d1,3
2
d 2k /d1,3
ppd
dk /h
-0,763*
-0,033
-0,005
-0,721*
-0,689*
-0,775*
-0,127*
-0,106
-0,764*
-0,703*
-0,659*
-0,051
-0,026
-0,631*
-0,622*
*współczynnik korelacji istotny statystycznie: 0,05
stawie nie stwierdzono odstępstw rozkładu empirycznego smukłości od rozkładu normalnego w poszczególnych klasach biosocjalnych drzewostanu panującego w badanych
zbiorowiskach sosnowych. Na podstawie przeprowadzonej analizy wariancji stwierdzono, iż na smukłość w istotny statystycznie sposób wpływa zarówno pozycja biosocjalna
drzewa, jak i wiek drzewostanu. Ponadto stwierdzono łączny wpływ obu czynników na
smukłość badanych sosen.
Smukłość sosen w klasach biosocjalnych
37
Ryc. 1. Kształtowanie się średniej smukłości w klasach biosocjalnych drzewostanów sosnowych
Fig. 1. Changes of tree slenderness in different biosocial classes of pine stands
We wszystkich drzewostanach sosnowych ze smukłością najsilniej związana jest
pierśnica drzewa, miąższość grubizny, klasa biosocjalna i bieżący 10-letni przyrost
miąższości (tab. 3). Silną korelację smukłości stwierdzono także z miarami przestrzeni
wzrostu: szerokością korony, przestrzenią pojedynczego drzewa, powierzchnią rzutu korony i stopniem rozłożystości korony (tab. 3). Współczynnik korelacji z liczbą przestrzeni wzrostowej Seebacha w najstarszych drzewostanach i ilorazem powierzchni rzutu korony we wszystkich jest nieistotny statystycznie. Każdorazowo najmniejszy
współczynnik korelacji uzyskano w przypadku najstarszego, 88-letniego drzewostanu.
Smukłość drzewa maleje ze wzrostem każdej pomierzonej cechy sosny, rośnie jedynie
z pogarszaniem się pozycji drzewa w drzewostanie (tab. 3).
Dyskusja
Prezentowane badania wykazały wzrost smukłości sosen wraz z pogarszaniem się
stanowiska drzewa w strukturze pionowej drzewostanu. Wyniki uzyskane dla najstarszego, 88-letniego drzewostanu wykazują mniejszą smukłość drzew wszystkich klas Krafta.
Badania Rymer-Dudzińskiej [1992b] drzewostanów sosnowych wykazały, że ze wzrostem wieku średnia smukłość drzew malała. Spadek smukłości następował także ze
wzrostem przeciętnej pierśnicy i wysokości drzewostanu. Wzrost współczynnika smukłości
natomiast następował przy rosnącym zagęszczeniu i klasie bonitacji. Związek smukłości
z wymienionymi cechami przyjmował kształt prostoliniowy, najsilniejszy z wiekiem i przeciętną pierśnicą drzewostanu, słabszy z wysokością i zagęszczeniem, a najsłabszy z bonita-
38
Katarzyna Kaźmierczak
cją. Rymer-Dudzińska [1992a] wykazała także, że smukłość sosen rośnie z pogarszaniem się
klasy biosocjalnej.
Zbieżne wyniki dotyczące smukłości uzyskano w odniesieniu do świerków pochodzących z Sudetów Środkowych. Malała ona z wiekiem oraz ze wzrostem pierśnicy,
wysokości i miąższości. Najsilniej związana była z pierśnicą i miąższością, słabiej
z wiekiem i wysokością [Kaźmierczak i in. 2008b]. Badania świerka z Beskidów Zachodnich wykazały, że smukłość zmienia się także w zależności od ich położenia nad
poziomem morza. Świerki rosnące w niższych partiach gór cechowały się na ogół większą smukłością [Orzeł i Socha 1999].
Badania Rymer-Dudzińskiej i Tomusiaka [2000] wykazały zależność smukłości
w drzewostanach bukowych od przeciętnej pierśnicy, wieku, wysokości oraz grubości
kory, zaś nie stwierdzono związku z długością korony. Dla drzewostanów dębowych
uzyskano podobne wyniki, jednak związki były silniejsze i nie stwierdzono zależności
smukłości od długości korony oraz grubości kory na pierśnicy. Również analizy smukłości dębów [Kaźmierczak i in. 2009] wykazały istotne zróżnicowanie tej cechy drzewa ze względu na stanowisko biosocjalne. Stwierdzono ponadto silne skorelowanie
smukłości z pierśnicą w korze i bez kory, z pierśnicowym polem powierzchni przekroju
i podwójną grubością kory na pierśnicy, słabsze z klasą Krafta, miąższością i wiekiem.
Najmniejszy współczynnik korelacji uzyskano dla związku smukłości z wysokością. Ze
wzrostem wszystkich cech poza klasą Krafta i pierśnicową liczbą kształtu smukłość dębów malała. Również inne badania Kaźmierczak z zespołem [2008a] wykazały zmniejszanie się smukłości dębów ze wzrostem wieku, pierśnicy, przyrostu pierśnicy, miąższości i przyrostu miąższości. W przypadku wysokości zaobserwowano tendencję odwrotną,
ale istotną statystycznie tylko u drzew najmłodszych.
Na smukłość głównych gatunków drzew w Puszczy Niepołomickiej wpływa również
wiek drzew. Z jego wzrostem spada ich smukłość. Drzewa liściaste okazały się bardziej
smukłe od sosny i modrzewia [Orzeł 2007].
Badania Kaźmierczak i in. [2011] wykazały, że na wielkość współczynnika smukłości modrzewia wpływa zarówno wiek, jak i pozycja biosocjalna drzewa w drzewostanie,
nie stwierdzono natomiast wpływu żyzności siedliska na smukłość.
Wnioski
1. Na wielkość współczynnika smukłości sosny wpływa zarówno wiek, jak i pozycja biosocjalna drzewa w drzewostanie.
2. Smukłość drzewa maleje ze wzrostem każdej uwzględnionej w badaniach cechy
sosny, zwiększa się jedynie z pogarszaniem się pozycji drzewa w drzewostanie.
3. Ze smukłością najsilniej związana jest pierśnica drzewa, miąższość grubizny, klasa biosocjalna i bieżący 10-letni przyrost miąższości.
4. Silny związek smukłości stwierdzono także z miarami przestrzeni wzrostu. Jedynie współczynnik korelacji z liczbą przestrzeni wzrostowej Seebacha w 35- i 88-letnim
drzewostanie oraz z ilorazem powierzchni rzutu korony we wszystkich drzewostanach
był nieistotny statystycznie.
Smukłość sosen w klasach biosocjalnych
39
5. Najsłabszą korelację, w wielu przypadkach nieistotną statystycznie, stwierdzono
u najstarszego, 88-letniego drzewostanu.
Literatura
Burschel P., Huss J. (1997): Grundriss des Waldbaus. Berlin, PareyBuchverlag.
Bruchwald A. Dmyterko E. (2010): Metoda określania ryzyka uszkodzenia drzewostanu przez wiatr. Leśne
Prace Badawcze 71(2):165-173. DOI: 10.2478/v/10111-010-0012-3.
Bruchwald A. Dmyterko E. (2011): Zastosowanie modeli ryzyka uszkodzenia drzewostanu przez wiatr do
oceny zagrożenia lasów nadleśnictwa. Sylwan 155(7):459-471.
Bruchwald A. Dmyterko E. (2012): Ryzyko powstawania szkód w drzewostanach poszczególnych nad­
leśnictw Polski. Sylwan 156(1):19-27.
Kaźmierczak K., Nawrot M., Pazdrowski W., Najgrakowski T., Jędraszak A. (2011): Kształtowanie się smukłości modrzewia europejskiego (Larix decidua Mill.) w zależności od siedliska, wieku i pozycji biosocjalnej. Sylwan 155(7):472−481.
Kaźmierczak K., Pazdrowski W., Mańka K., Szymański M., Nawrot M. (2008a): Kształtowanie się smukłości pni dębu szypułkowego (Quercus robur L.) w zależności od wieku drzew. Sylwan 7:39-45.
Kaźmierczak K., Pazdrowski W., Paraniak P., Szymański M., Nawrot M. (2008b): Smukłość jako miara stabilności świerka pospolitego (Picea abies L. Karst.) na przykładzie drzewostanów Sudetów Środkowych.
Materiały konferencyjne Human and nature safety 2008(3):228-230.
Kaźmierczak K., Pazdrowski W., Szymański M., Nawrot M., Mańka K. (2009): Slenderness of stems of common oak (Quercus robur L.) and selected biometric traits of trees. Materiały konferencyjne Human and
nature safety 2009(2):53-56.
Orzeł S. (2007): A comparative analisis of slenderness of the main tree species of the Niepolomice Forest.
EJPAU Forestry 10(2).
Orzeł S., Socha J. (1999): Smukłość świerka w sześćdziesięcioletnich drzewostanach Beskidów Zachodnich.
Sylwan 4:35-43.
Rymer-Dudzińska T. (1992a): Smukłość drzew w drzewostanach sosnowych. Sylwan 11:35-44.
Rymer-Dudzińska T. (1992b): Zależność średniej smukłości drzew w drzewostanach sosnowych od różnych
cech taksacyjnych drzewostanu. Sylwan 12:19-25.
Rymer-Dudzińska T., Tomusiak R. (2000): Porównanie smukłości drzewostanów bukowych i dębowych. Sylwan 9:45-52.
Zajaczkowski J. (1991): Odporność lasu na szkodliwe działanie wiatru i śniegu. Wyd. Świat. Warszawa.
Adres do korespondencji – Coresponding address:
Katarzyna Kaźmierczak
e-mail: [email protected]
Zakład Dendrometrii i Produkcyjności Lasu
Uniwersytet Przyrodniczy
ul. Wojska Polskiego 71C
60-625 Poznań