Η φυσική αναγέννηση της δρυός (Quercus spp.) κάτω από την επίδραση της βόσκησης στα μεσαία και χαμηλά υψόμετρα του κεντρικού τμήματος της οροσειράς της Ροδόπης

Abstract

The thesis was conducted in Quercus frainetto and Quercus petraea closed stands at medium and low elevations in northeastern Greece of the central part of Rhodope mountains. The aims of this thesis were the analysis of the impact of livestock grazing on the survival, the form, the structure, the dynamic and the spatial distribution of the advance regeneration of the species mentioned above as well as the determination of the degree to which the grazing degrades stands. To monitor the grazing and the survival of the regeneration plants of the two species, in autumn 2013, in a Q. frainetto Ten. closed stand (Area A) in a 300 m by 100 m plot 22 permanent subplots 5 m by 3 m were established using a random sampling method. At the same time, in a Q. petraea (Matt.) Liebl. closed stand (Area D), in a 500 m by 100 m, 20 permanent subplots 5 m by 3 m were established using a random sampling method. In area A, inside each subplot, 10 Q. frainetto seedlings which were germinated in the growth period of 2013 – young regeneration plants – and 10 regeneration plants of the same species which were more than one year old, referred to as old regeneration plants, were selected and labeled using a random sampling method. The only precondition was that the selected plants should be located at least 5 cm apart from the closest adjacent regeneration plant. Then, the same procedure, as described in the Q. frainetto, was followed for Q. petraea. Each labeled regeneration plant in the subplots of both experiments was checked for signs of grazing at the time of establishment. The survival of the selected regeneration plants was recorded for a period of three years (the survival monitoring period of the regeneration plants) while the control for new grazing signs was recorded for a period of two years (the grazing monitoring period of the regeneration plants). In autumn 2013, in both experiments, the type of grazing injuries was recorded in all selected young grazed seedlings. In autumn 2014 and 2015 the architecture of living young and old seedlings of both species was recorded while the grazed seedlings whose architecture could not be determined were excluded from the analysis. In summer 2014 (July – August), in each study area (A, B, C, D), a 500 m by 150 m plot was established. The study areas are covered with oak forests. In relation to the topographical configuration three positions were distinguished on a slope: Τhe shoulder, the bottom and the inclined plane. Then, inside the 500 m by 150 m plot in each study area, 100 subplots of 1 m by 1 m were established using a simple random sampling method (totally 400 subplots). In each subplot and for each species the number of living oak regeneration plants and the number of dead oak regeneration plants were counted. Afterwards, the length of each living regeneration plant was measured (up to 25 cm or higher than 25 cm) and both the total number of stems and the number of living stems arising from the root collar were counted. Grazing injuries of each oak living regeneration plant (for areas where both oak species appeared) were observed. At the same time, inside the 500 m by 150 m plot in each study area A, B, C, D a 100 m by 100 m plot was established. Inside the plot 100 m by 100 m, 10 subplots were established using a random sampling method (totally 40 subplots). In each subplot, all regeneration plants of each oak species (alive and dead) were cut at a depth of at least 4 cm below the root collar and extracted. Each plant was numbered and saved in a small bag. A cross section 3 mm above the base of each living stem arising from the root collar and one 3 mm below the base of the root collar were taken. Then, the number of annual rings of those cross sections were counted using stereoscope in the laboratory. In each living regeneration plant of every oak species (Q. frainetto or Q. petraea) that was cut and extracted, the number of total stems (dead and living) and the number of living stems arising from the root collar were counted. Moreover, the length (of the tallest stem) and the annual length increment of the highest living stem were measured in cm (to split mm precision). The diameter at 0.5 cm above the stem base as well as the diameter at the base of the root collar was measured in each regeneration plant (to split 0.1 mm precision).According to the results of this thesis, the following main conclusions were extracted: Both species tolerate grazing. Grazing seems not only to contribute, at least, to the death of old regeneration plants and to the death of a high percentage of young plants of both species but also to lead to the death of ungrazed advance regeneration plants. Also, grazing led to deformation of regeneration plants of both species. Grazed regeneration plants that had their dominant apical shoot in an angle with a lateral shoot suffered a significant degradation of their form. Q. petraea seems to be more sensitive to the deformation that grazing causes compared to Q. frainetto. Moreover, grazing seems to be one of the main factors that has determined the spatial density of regeneration plants and one of the main factors that have determined the growth of the regeneration plants of both species. Canopy shade obviously retarded the length (height) growth of regeneration plants of both species. In all areas (A, B, C, D), Q. frainetto increases in length (height) faster than Q. petraea.Both the age and the diameter at the root collar of the advance regeneration plants of both species were found to correlate to morphological characteristics and growth characteristics under the closed canopy. Totally, in all areas (A, B, C, D), there was not any significant difference between the age of advance regeneration plants of both species. In the Q. frainetto advance regeneration plants, the maximum age (at the root collar) is 10 – 12 years while in Q. petraea advance regeneration plants the corresponding age is 12 – 14 years. In any case, either as a result of grazing, or shading or combination of the two, Q. frainetto was found to withstand more than Q. petraea under the canopy of the mother stand while both species were found to be unable to last for many years under the closed canopy of both species. Both stands of the two species must not be grazed since a light grazing intensity can lead to the creation of crooked and deformed trees. Thus, future stands will consist of badly formed trees and the wood production will be degraded. Furthermore, factors probably grazing and shading related to the length (height) and diameter increase of the tallest stem of the plant of the two species will have a stronger negative impact on the characteristics of Q. petraea than that of Q. frainetto as time goes by.Even though differences were found between the ecology and the growth behavior of the advance regeneration plants of the two species studied in closed stands under grazing pressure, these differences did not lead to a distinctly different dynamic of advance regeneration plants in the stands of the two species. The establishment of regeneration plants of both species mainly occurs every two years. Finally, based on the main conclusions, proposals were made for forestry practice and for future research.

Η διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε σε κλειστές συστάδες των ειδών Quercus frainetto και Quercus petraea στα μεσαία και χαμηλά υψόμετρα στην βορειοανατολική Ελλάδα στο κεντρικό τμήμα της οροσειράς της Ροδόπης. Οι σκοποί της διατριβής καθορίστηκαν α) η ανάλυση της επίδρασης της βόσκησης από αγροτικά ζώα στην επιβίωση, στη μορφή, στη δομή, στη δυναμική και στη χωρική κατανομή της πρόδρομης αναγέννησης των προαναφερθέντων ειδών και β) ο προσδιορισμός του βαθμού που υποβαθμίζει τις συστάδες τους.Για την παρακολούθηση της βόσκησης και της επιβίωσης των φυτών αναγέννησης των δύο ειδών, το φθινόπωρο του 2013, σε κλειστή συστάδα του είδους Q. frainetto Ten. (περιοχή Α) σε επιφάνεια 300 m x 100 m εγκαταστάθηκαν με απλή τυχαία δειγματοληψία 22 μόνιμες υπο-επιφάνειες 5 m x 3 m. Tην ίδια χρονική περίοδο, σε κλειστή συστάδα του είδους Q. petraea (Matt.) Liebl. (περιοχή Δ), σε επιφάνεια 500 m x 100 m εγκαταστάθηκαν με απλή τυχαία δειγματοληψία 20 μόνιμες υπο-επιφάνειες 5 m x 3 m. Στην περιοχή Α, σε κάθε υπο-επιφάνεια επιλέχθηκαν με απλή τυχαία δειγματοληψία και σημάνθηκαν με μικρή πινακίδα 10 σπερμοβλαστήματα του είδους Q. frainetto που εγκαταστάθηκαν την αυξητική περίοδο του 2013 – νεαρά φυτά αναγέννησης και 10 φυτά αναγέννησης του ίδιου είδους τα οποία είχαν ηλικία μεγαλύτερη από ένα έτος – παλαιά φυτά αναγέννησης. Ο μόνος περιορισμός επιλογής των φυτών ήταν να απέχουν από το πιο κοντινό γειτονικό φυτό αναγέννησης τουλάχιστον 5 cm. Έπειτα ακολουθήθηκε η ίδια διαδικασία για το είδος Q. petraea. Τη χρονική στιγμή εγκατάστασης των υπο-επιφανειών των δύο πειραμάτων έγινε έλεγχος σε κάθε φυτό αναγέννησης για σημάδια βόσκησης. Η επιβίωση των επιλεχθέντων φυτών αναγέννησης καταγράφηκε για τρία χρόνια (περίοδος παρακολούθησης της επιβίωσης των φυτών αναγέννησης) ενώ ο έλεγχος για νέα σημάδια βόσκησης πραγματοποιήθηκε για δύο χρόνια (περίοδος παρακολούθησης της βόσκησης των φυτών αναγέννησης). Το φθινόπωρο του 2013, και στα δύο πειράματα, σε όλα τα επιλεχθέντα νεαρά φυτά αναγέννησης καταγράφηκε ο τρόπος βόσκησης τους. Το φθινόπωρο του 2014 και του 2015, καταγράφηκε η αρχιτεκτονική των ζωντανών νεαρών και παλαιών φυτών αναγέννησης και των δύο ειδών ενώ τα βοσκημένα φυτά αναγέννησης των οποίων η αρχιτεκτονική δεν μπορούσε να προσδιοριστεί εξαιρέθηκαν από την ανάλυση.Το καλοκαίρι του 2014 (Ιούλιος – Αύγουστος), εγκαταστάθηκε σε κάθε περιοχή μελέτης (Α, Β, Γ, Δ) επιφάνεια 500 m x 150 m. Οι περιοχές μελέτης καλύπτονται από δάσος δρυός. Διακρίθηκαν τρεις θέσεις στην πλαγιά ως προς την τοπογραφική διαμόρφωση: Η ράχη, το κάτω μέρος της πλαγιάς και το κεκλιμένο επίπεδο. Στη συνέχεια σε κάθε επιφάνεια 500 m x 150 m της κάθε υπό μελέτη περιοχής, εγκαταστάθηκαν με απλή τυχαία δειγματοληψία 100 υπο-επιφάνειες 1 m x 1 m (συνολικά 400 υπο-επιφάνειες). Σε κάθε υπο-επιφάνεια για κάθε είδος μετρήθηκε ο αριθμός των ζωντανών και των νεκρών φυτών αναγέννησης του. Eπίσης, για κάθε ζωντανό φυτό αναγέννησης μετρήθηκε το μήκος του (έως 25 cm ή > 25 cm), ο συνολικός αριθμός των βλαστών του που φύονταν από το ριζικό κόμβο και ο αριθμός των ζωντανών βλαστών του που φύονταν από το ριζικό κόμβο. Σε κάθε ζωντανό φυτό αναγέννησης του κάθε είδους (για τις περιοχές στις οποίες εμφανίζονταν και τα δύο είδη δρυός) καταγράφηκαν σημάδια βόσκησης.Την ίδια χρονική περίοδο, σε κάθε περιοχή Α, Β, Γ, Δ και εντός της επιφάνειας 500 m x 150 m εγκαταστάθηκε επιφάνεια 100 m x 100 m. Στην επιφάνεια αυτή εγκαταστάθηκαν με απλή τυχαία δειγματοληψία 10 υπο-επιφάνειες 1 m x 1 m (συνολικά 40 υπο-επιφάνειες). Σε κάθε υπο-επιφάνεια κόπηκαν και απομακρύνθηκαν όλα τα φυτά αναγέννησης (ζωντανά και νεκρά) του κάθε είδους της δρυός σε απόσταση τουλάχιστον 4 cm κάτω από την έναρξη της διόγκωσης του ριζικού τους κόμβου. Στη συνέχεια, κάθε φυτό αριθμήθηκε και μπήκε μέσα σε σακουλάκι. Σε κάθε φυτό αναγέννησης έγινε τομή 3 mm πάνω από το σημείο έκπτυξης του κάθε (ζωντανού) βλαστού από το ριζικό κόμβο και 3 mm κάτω από το σημείο έναρξης της διόγκωσης του ριζικού κόμβου. Έπειτα, μετρήθηκε ο αριθμός των ετήσιων δακτυλίων των τομών στο εργαστήριο με τη χρήση του στερεοσκοπίου. Για κάθε (ζωντανό) φυτό αναγέννησης του κάθε είδους δρυός (Q. frainetto ή Q. petraea) που κόπηκε και απομακρύνθηκε, μετρήθηκε ο αριθμός των συνολικών του βλαστών (ζωντανών και νεκρών) και ο αριθμός των ζωντανών του βλαστών που εκπτύσσονταν από το ριζικό του κόμβο. Επίσης, μετρήθηκε το συνολικό του μήκος (του υψηλότερου βλαστού) και η ετήσια αύξηση – επάκρια αύξηση σε μήκος του σε cm (με ακρίβεια mm). Η διάμετρος σε απόσταση 0.5 cm πάνω από το σημείο έκπτυξης του και η διάμετρος στο σημείο έναρξης της διόγκωσης του ριζικού κόμβου μετρήθηκε σε κάθε φυτό αναγέννησης (με ακρίβεια 0.1 mm). Από τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής έχουν συναχθεί συμπεράσματα τα κυριότερα εκ των οποίων είναι τα εξής: Τα δύο είδη αντέχουν στη βόσκηση. Η βόσκηση φαίνεται, όχι μόνο να έχει συνεισφέρει, τουλάχιστον, στη νέκρωση όλων των παλαιών φυτών αναγέννησης και σε μεγάλο ποσοστό των νεαρών φυτών των δύο ειδών αλλά βρέθηκε να οδήγησε και σε νέκρωση φυτών της πρόδρομης αναγέννησης που δεν βοσκήθηκαν. Επίσης, η βόσκηση οδήγησε σε δυσμορφία των φυτών αναγέννησης των δύο ειδών. Τα φυτά αναγέννησης που βοσκήθηκαν και εμφάνισαν τον κυρίαρχο επάκριο βλαστό τους σε γωνία με πλάγιο βλαστό τους υπέστησαν σημαντική υποβάθμιση της μορφής τους. Το είδος Q. petraea φαίνεται να είναι περισσότερο ευαίσθητο στην παραμόρφωση που προκαλείται από τη βόσκηση συγκριτικά με το είδος Q. frainetto. Επιπλέον, η βόσκηση φαίνεται πως ήταν ο κύριος παράγοντας που καθόρισε την κατά χώρο πυκνότητα των φυτών αναγέννησης αλλά και ένας από τους κύριους παράγοντες που καθόρισε την αύξηση των φυτών αναγέννησης των δύο ειδών. Η σκίαση από την κομοστέγη, προφανώς, μείωσε επίσης την κατά μήκος (ύψος) αύξηση των φυτών αναγέννησης και των δύο ειδών. Συγκριτικά, στις περιοχές Α, Β, Γ, Δ συνολικά, το είδος Q. frainetto αυξάνεται σε μήκος (ύψος) ταχύτερα απ’ ότι το είδος Q. petraea.Τόσο η ηλικία στο ριζικό κόμβο όσο και η διάμετρος στη βάση του ριζικού κόμβου των φυτών αναγέννησης βρέθηκαν να σχετίζονται με μορφολογικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά αύξησης των φυτών της πρόδρομης αναγέννησης των ειδών Q. frainetto και Q. petraea που εμφανίζονται κάτω από την κλειστή κομοστέγη της δρυός. Οι ηλικίες των φυτών της πρόδρομης αναγέννησης των δύο ειδών στις περιοχές Α, Β, Γ, Δ συνολικά, βρέθηκε να μην διαφέρουν σημαντικά. Στο είδος Q. frainetto οι μέγιστες ηλικίες (του ριζικού κόμβου) των φυτών της πρόδρομης αναγέννησης φτάνουν τα 10 – 12 έτη, ενώ στο είδος Q. petraea φτάνουν τα 12 – 14 έτη. Σε κάθε περίπτωση, είτε λόγω βόσκησης είτε λόγω σκίασης είτε συνδυασμού των δύο το είδος Q. frainetto βρέθηκε να αντέχει περισσότερο, έστω και λίγο, κάτω από την κομοστέγη της μητρικής συστάδας ενώ και τα δύο είδη βρέθηκαν να μην μπορούν να επιβιώσουν για πολλά χρόνια στις κλειστές συστάδες των δύο ειδών. Οι κλειστές συστάδες των δύο ειδών δεν πρέπει να βόσκονται επειδή ακόμη και μία ήπιας έντασης βόσκηση είναι ικανή να οδηγήσει στη δημιουργία στρεβλών και παραμορφωμένων δέντρων. Έτσι, οι μελλοντικές συστάδες θα απαρτίζονται από κακόμορφα δέντρα και η παραγωγή του ξύλου θα υποβαθμιστεί. Επίσης, με το πέρασμα του χρόνου οι παράγοντες που σχετίζονται με την κατά μήκος (ύψος) αύξηση και την αύξηση της διαμέτρου του υψηλότερου βλαστού του φυτού των δύο ειδών, πιθανότατα η βόσκηση και η σκίαση, θα έχουν εντονότερη αρνητική δράση στα χαρακτηριστικά του είδους Q. petraea απ’ ότι του είδους Q. frainetto. Έστω κι αν βρέθηκαν διαφορές ανάμεσα στην οικολογία και στην αυξητική συμπεριφορά των φυτών της πρόδρομης αναγέννησης των δύο ειδών που μελετήθηκαν σε κλειστές συστάδες κάτω από την πίεση της βόσκησης, οι διαφορές αυτές δεν οδήγησαν σε χαρακτηριστικά διαφορετική δυναμική της πρόδρομης αναγέννησης στις συστάδες των δύο ειδών. Η εγκατάσταση των φυτών της αναγέννησης και των δύο ειδών γίνεται κατά κύριο λόγο κάθε δύο έτη. Τέλος, με βάση τα κυριότερα συμπεράσματα έγιναν προτάσεις για τη δασική πράξη και για μελλοντική έρευνα.