TurcuDanielOnd.pdf

MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETRII,TINERETULUI I SPORTULUI

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAOVcoala Doctoral Interdisciplinar

Centrul de Cercetare: Managementul Durabil alResurselor Forestiere i Cinegetice

ing. Daniel-Ond TURCU

Cercetri privind dinamica structurii fgetelor virginei a mortalitii arborilor din Rezervaia Natural

Izvoarele Nerei

Research on the structural dynamics of virgin beech forests andmortality of trees in the Izvoarele Nerei Nature Reserve

Rezumatul tezei de doctoratSummary of the PhD thesis

Conductor tiinific :

Prof. dr. ing. Dumitru Romulus TRZIUMembru Corespondent al Academiei de tiine Agricole i Silvice

Braov 2012

2MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETRII, TINERETULUI ISPORTULUI

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAOVBraov, Bulevardul Eroilor nr. 29, 500036, Tel. 0040-268-413000 Fax 0040-268-410525

RECTORAT

Ctre.......................................................................................................................

V aducem la cunotin c n ziua de vineri, 21.09.2012, ora 10, n sala S.I.2. aFacultii de Silvicultur i Exploatri Forestiere, va avea loc susinerea public a tezei dedoctorat intitulat: Cercetri privind dinamica structurii fgetelor virgine i a mortalitiiarborilor din Rezervaia Natural Izvoarele Nerei, elaborat de ing. Daniel-Ond TURCU nvederea obinerii titlului tiinific de DOCTOR n domeniul fundamental: TIINEAGRICOLE I SILVICE, domeniul: SILVICULTUR.

COMISIA DE DOCTORATNumit prin Ordinul Rectorului Universitii Transilvania Braov

Nr. 5313 din 25.07. 2012

PREEDINTE: -Conf. univ. dr. ing. Alexandru Lucian CURTU DECAN Facultatea de Silvicultur i Exploatri ForestiereCONDUCTOR -Prof. univ. dr. ing. Dumitru Romulus TRZIUTIINIFIC: Universitatea Transilvania BraovREFERENI: -Prof. univ. dr. ing. Quentin PONETTE

Universitatea Catolic din Louvain-la-Neuve, Belgia-Cercet. t. gr. I, dr. ing. Romic TOMESCU

ICAS Bucureti-Prof. univ. dr. ing. Valeriu Norocel NICOLESCU

Universitatea Transilvania Braov

V rugm s luai parte la susinerea public a tezei de doctorat.

Aprecierile sau observaiile Dumneavoastr asupra coninutului tezei v rugm s letransmitei n timp util pe adresa: Facultatea de Silvicultur i Exploatri Forestiere din Braov,irul Beethoven nr. 1, 500123 Braov, Tel./Fax: 0268 475705 sau pe adresa de e-mail:[email protected] .

3CUPRINS

Tez/RezumatIntroducere ..................................................................................................................................7/8

Partea I. Aspecte generale i metodologice

Capitolul 1. Stadiul actual al cunotinelor privind dinamica structurii arboretelor i amortalitii arborilor din fgetele virgine ..............................................................................10/9

1.1. Aspecte generale definiii, concepte .............................................................................10/91.2. Structura fgetelor virgine .............................................................................................11/101.3. Dinamica structurii arboretelor .....................................................................................19/151.4. Dinamica mortalitii arborilor n fgetele virgine .....................................................22/17

1.4.1. Cauzele mortalitii arborilor .............................................................................22/171.4.2. Dinamica procesului de mortalitate a arborilor ................................................24/181.4.3. Lemnul mort efect direct al mortalitii arborilor .........................................27/18

Capitolul 2. Scopul, obiectivele i localizarea cercetrilor .................................................30/20

2.1. Scopul general al cercetrilor .........................................................................................30/202.2. Obiectivele urmrite ........................................................................................................30/202.3. Localizarea cercetrilor ..................................................................................................31/21

Capitolul 3. Material i metod de cercetare .......................................................................33/22

3.1. Materialul de cercetare ...................................................................................................33/223.2. Metode de cercetare ........................................................................................................35/23

Capitolul 4. Condiiile staionale i caracteristicile vegetaiei forestiere din RezervaiaNatural Izvoarele Nerei ....................................................................................................41/27

4.1. Condiii staionale ............................................................................................................41/274.1.1. Aezarea geografic ................................................................................................41/274.1.2. Condiii geologice i geomorfologice .....................................................................41/274.1.3. Condiii climatice i hidrologice ............................................................................42/284.1.4. Condiii edafice .......................................................................................................45/294.1.5. Tipuri de staiuni forestiere ...................................................................................47/30

4.2. Vegetaia forestier .........................................................................................................48/304.2.1. Distribuia vegetaiei forestiere .............................................................................48/304.2.2. Formaii forestiere i tipuri de pdure .................................................................49/31

4Partea II. Rezultatele cercetrilor

Capitolul 5. Cercetri privind structura fgetelor virgine din Rezervaia NaturalIzvoarele Nerei ....................................................................................................................52/32

5.1. Structura orizontal ........................................................................................................52/325.2. Structura vertical ...........................................................................................................63/385.3. Alte caracteristici structurale .........................................................................................72/42

Capitolul 6. Cercetri privind dinamica structurii fgetelor virgine din Rezervaia NaturalIzvoarele Nerei ....................................................................................................................84/49

6.1. Regenerarea fgetelor virgine ........................................................................................84/496.2. Aspecte privind creterea arborilor ...............................................................................86/506.3. Dinamica structurii arboretelor de fag din Rezervaia Natural Izvoarele Nerei 91/52

Capitolul 7. Cercetri privind mortalitatea arborilor de fag i dinamica mortalitiifgetelor virgine din Rezervaia Natural Izvoarele Nerei ...........................................101/59

7.1. Cauzele mortalitii arborilor ......................................................................................101/597.2. Dinamica mortalitii arborilor ...................................................................................102/607.3. Efectele mortalitii arborilor asupra structurii arboretelor lemnul mort ..........115/667.4. Efectele mortalitii arborilor asupra biodiversitii .................................................124/697.5. Alte componente nevii ale ecosistemului forestier ......................................................128/69

Capitolul 8. Concluzii ...........................................................................................................130/70

8.1. Concluzii generale .........................................................................................................130/708.2. Contribuii originale ......................................................................................................134/73

Bibliografie ............................................................................................................................136/75

Rezumat n englez ...............................................................................................................144/79

Anexe ........................................................................................................................................148/-

5CONTENTS

Thesis/SummaryIntroduction ................................................................................................................................7/8

Part I. General and methodological aspects

Chapter 1. Current state of knowledge regarding forest stand dynamics and tree mortalityin beech virgin forests ..............................................................................................................10/9

1.1. General aspects definitions, concepts ..........................................................................10/91.2. Structure of the beech virgin forests ..............................................................................11/101.3. Forest stand dynamics .....................................................................................................19/151.4. Dynamics of tree mortality in beech virgin forests ......................................................22/17

1.4.1. Causes of tree mortality .......................................................................................22/171.4.2. Dynamics of the tree mortality process ..............................................................24/181.4.3. Dead wood direct effect of the tree mortality .................................................27/18

Chapter 2. Aim, objectives and location of the research ....................................................30/20

2.1. General aim of the research ............................................................................................30/202.2. Objectives .........................................................................................................................30/202.3. Location of the research ..................................................................................................31/21

Chapter 3. Material and research methods .........................................................................33/22

3.1. Research material ............................................................................................................33/223.2. Research methods ............................................................................................................35/23

Chapter 4. Site conditions and characteristics of the forest vegetation from the IzvoareleNerei Natural Reserve ..........................................................................................................41/27

4.1. Site conditions ..................................................................................................................41/274.1.1. Geographical location ............................................................................................41/274.1.2. Geological and geomorphological conditions .......................................................41/274.1.3. Climate and hidrology ............................................................................................42/284.1.4. Soil conditions .........................................................................................................45/294.1.5. Forest site types .......................................................................................................47/30

4.2. Forest vegetation ..............................................................................................................48/304.2.1. Distribution of the forest vegetation .....................................................................48/304.2.2. Forest unities and forest types ...............................................................................49/31

6Part II. Research results

Chapter 5. Research regarding the structure of the beech virgin forests from the IzvoareleNerei Natural Reserve ..........................................................................................................52/32

5.1. Horizontal structure ........................................................................................................52/325.2. Vertical structure .............................................................................................................63/385.3. Other structural characteristics .....................................................................................72/42

Chapter 6. Research regarding the structural dynamics of the beech virgin forests from theIzvoarele Nerei Natural Reserve .......................................................................................84/49

6.1. Regeneration of the beech virgin forests .......................................................................84/496.2. Aspects concerning the growth of the trees ...................................................................86/506.3. Stand dynamics of the beech forests from the Izvoarele Nerei Natural Reserve 91/52

Chapter 7. Research regarding mortality of beech trees and the dynamics of the mortalityprocess in the Izvoarele Nerei Natural Reserve .............................................................101/59

7.1. Causes of tree mortality ................................................................................................101/597.2. Dynamics of tree mortality ...........................................................................................102/607.3. Effects of tree mortality on stand structure dead wood ..........................................115/667.4. Effects of tree mortality on biodiversity ......................................................................124/697.5. Other not alive components of the forest ecosystem ..................................................128/69

Chapter 8. Conclusions ........................................................................................................130/70

8.1. General conclusions .......................................................................................................130/708.2. Original contributions ...................................................................................................134/73

Bibliography ..........................................................................................................................136/75

Abstract in English ...............................................................................................................144/79

Annexes ....................................................................................................................................148/-

7PrefaForeword

Lucrarea de fa a fost elaborat sub ndrumarea tiinific a prof. dr. Dumitru Romulus Trziu,membru al Academiei de tiine Agricole i Silvice, cruia i mulumesc pentru sprijinuldeosebit, ncurajrile i sfaturile acordate de-a lungul ntregii perioade de pregtire i elaborare atezei.

Mulumiri sincere adresez de asemenea corpului didactic al Facultii de Silvicultur iExploatri Forestiere din cadrul Universitii Transilvania Braov, n special domnilor prof. dr.ing. Norocel-Valeriu Nicolescu, prof. dr. ing. Neculae ofletea, prof. dr. ing. Ioan VasileAbrudan, prof. dr. ing. Dieter Simon, prof. dr. ing. Gheorghe Sprchez, conf. dr. ing. AlexandruLucian Curtu, dr. ing. Lucian Dinc, pentru sfaturile, recomandrile i ndrumrile deosebit deutile pe care mi le-au transmis de-a lungul perioadei de pregtire a lucrrii.

Doresc s exprim ntreaga mea gratitudine domnului dr. ing. Romic Tomescu pentru cooptareamea n proiecte internaionale privind studiul pdurilor virgine romneti, precum i pentrusprijinul nencetat i ndumrile acordate de-a lungul carierei mele profesionale n cadrulInstitutului de Cercetri i Amenajri Silvice (ICAS) Bucureti. Aceleai mulumiri le adresez idomnului prof. dr. ing. Quentin Ponette de la Universitatea Catolic din Louvain-la-Neuve(UCL), partener n cadrul proiectelor inrenaionale menionate. Datorez mulumiri domnului dr.ing. Iovu-Adrian Biri pentru implicarea mea n lucrri de cercetare a pdurilor virgine romneti,ct i pentru sfaturile i ndrumrile acordate att pentru pregtirea tezei, ct i n carieratiinific desfurat n cadrul ICAS.

Gratitudine deosebit datorez prietenului i colegului Olivier Bouriaud, pentru sfaturile indrumrile acordate, n special pentru partea de prelucrare a datelor i de redactare a lucrrilortiinifice i a tezei, dar i pentru susinerea moral i repetatele ncurajri primite.

Multe i calde mulumiri adresez colegilor din ICAS, ing. Oliver Merce, ing. Radu-Remus Brad,dr. ing. Marius Petrila, ing. Marius Teodosiu, ing. Adrian Loren, ing. Ioan teca, ing. Ilie-Cosmin Cntar, dr. ing. Ioan Adam.

Un sprijin deosebit am primit pentru lucrrile de teren de la domnii tehn. silv. Ioan Baba i pd.Zaharia Velescu, din cadrul OS Nera, crora le mulumesc sincer.

Nu n ultimul rnd vreau s mulumesc familiei mele: prinilor care mi-au sdit n sufletfascinaia i dragostea pentru pdure nc din copilrie, odat cu primele excursii silvestre la caream participat alturi de ei, precum i soiei i fiului meu care mi-au acordat sprijin i nelegeretotale de-a lungul anilor de elaborare a lucrrii.

8IntroducereIntroduction

Pdurile cu un grad ridicat de naturalitate, aa-numitele pduri virgine, reprezint cea maicomplet i complex surs de informaii tiinifice privind organizarea structural i funcionareaecosistemelor forestiere. Studiul structurii, al dinamicii structurale i al dinamicii mortalitiiprecum i nelegerea desfurrii acestor procese naturale n pdurea virgin sunt elementedeosebit de importante pentru gestionarea durabil a resurselor forestiere, att pentrufundamentarea pe baze naturale a interveniilor silvotehnice n pdurile cultivate, ct i pentruadaptarea silvotehncii moderne la schimbrile climatice globale.

Conform inventarierii din perioada 2001-2004 (Veen i Biri 2004), n Romnia se gsesc cca218500 ha de pduri virgine, 40% dintre acestea fiind fgete pure sau amestecate din zonamontan (Fig. 1).

Fig. 1. Distribuia pdurilor virgine din Romnia (dup Veen i Biri, 2004)Fig. 1. Distribution of the virgin forests in Romania (based on Veen i Biri, 2004)

Una din cele mai ntinse pduri virgine rmase n Europa este conservat n Rezervaia NaturalIzvoarele Nerei, parte integrant a Parcului Naional Semenic Cheile Caraului. Rezervaiaacoper aproximativ 5000 ha i este format din pduri virgine pure de fag, cu o structur foartediversificat de-a lungul unui gradient altitudinal semnificativ (de la cca 600 m pn la cca 1400m). Compoziia este monospecific, reprezentat de fag, iar elementele dimensionale suntimpresionante cei mai mari arbori depesc 1,2 m n diametru i au nlimi peste 50 m, iarvolumul pe picior depete uneori impresionanta valoare de 1200 m3/ha. Arborii groi i/saufoarte btrni, precum i lemnul mort, sunt elemente foarte bine reprezentate n acesteecosisteme, acestea constituind elemente cheie ale naturalitii ridicate a acestei pduri.

9Partea I. Aspecte generale i metodologicePart I. General and methodological aspects

Capitolul 1. Stadiul actual al cunotinelor privind dinamica structurii arboretelor i amortalitii arborilor din fgetele virgineChapter 1. Current state of knowledge regarding forest stand dynamics and tree mortalityin beech virgin forests

1.1. Aspecte generale definiii, concepte1.1. General aspects definitions, concepts

nc de la apariia tiinelor forestiere, specialitii au manifestat un interes i un respect particularn ceea ce privete pdurile virgine. Conceptul de pdure virgin s-a conturat n prim faz nEuropa, odat cu consolidarea tiinelor forestiere, i a nceput s strneasc interes la niveleuropean odat cu apariia tratatului de silvicultur al lui H. Gayer din 1878, care propuneagospodrirea pdurilor pe baza respectrii legilor naturii n regenerarea i ngrijirea arboretelor.La nivelul continentului nostru, au fost efectuate multe i variate observaii i experimente asuprapdurilor virgine, Frohlich 1925, 1930, 1954, Rubner, 1930, 1934, 1952, Leibundgut, 1959,1978, Mayer, 1976, 1984 (citai de Bndiu et al. 1995) etc. S-au distins astfel cel puin treiconcepii asupra pdurilor virgine:

Concepia structuralist, definit de primii autori care au cercetat aceste pduri; Concepia ecologic, neleas ca homeostazie pe termen lung; Concepia energetic (sau a fluxurilor de energie), care postuleaz homeostazie

energetic sistem (aproape) nchis explicitat la nivelul lanurilor i a piramideitrofice.

Dei disputa este nc deschis privind definiia i caracteristicile pdurilor virgine, nu pot fimenionate aici toate definiiile, exprimate din diverse puncte de vedere asupra pdurilor virgine.Probabil cea mai complet definiie este cea emis relativ recent (2002) de profesorul Josef Fanta(Universitatea Wageningen, Olanda)1:[Pdurea virgin este] o pdure natural, n care speciile de arbori i arbuti se gsesc n diferiteetape ale ciclului lor de via (sub form de puiei, tineret, codrior sau codru btrn) i n care lemnulmort (n picioare sau czut la sol) se afl n diferite stadii de putrezire, astfel nct arboretul s prezintestructuri verticale i orizontale mai mult sau mai puin complexe, ca rezultat al unui proces dinamic,care permite comunitii naturale de arbori s dinuiasc continuu i fr limit n timp, pe teritoriulrespectiv. n pdurile virgine, dinamica proprie sistemelor vii este strns legat de nsuirile ecologiceale speciilor de arbori dominani (inclusiv de longevitatea acestora), de impactul altor organisme(exemplu, atacurile insectelor) i de impactul factorilor abiotici legai de substrat, climat, de complexultopografic i nivelul apelor (cum sunt viiturile, zpezile abundente, inundaiile). O secven a acesteidinamici o constituie apariia temporar a golurilor (ochiurilor) n arboretul respectiv, sau a stadiilorlipsite de arbori pe suprafee mai mari. n cadrul zonei fitogeografice respective, pdurile virginedifer, ele formnd tipuri specifice de comuniti forestiere cu compoziie, structur spaial, dinamici diversitate global caracteristic, determinate de altitudine, topografie, macroclimat, de resurselenutritive i de ap. Pdurile virgine reflect, n felul acesta, armonia natural dintre comunitateaforestier i condiiile abiotice, pe deplin consolidat n decursul unei dezvoltri milenare, continu dinHolocen.

1 Aceast definiie a aprut n Radu et al. 2004 : Conservarea pdurilor virgine (suport de curs)

10

1.2. Structura fgetelor virgine1.2. Structure of the beech virgin forest

Cercetrile privind ecosistemele forestiere naturale constituie una din cele mai importante direciide cercetare la nivel mondial, n primul rnd pentru a asigura informaia tiinific necesargospodririi durabile a pdurilor. Informaii provenite din pdurile naturale sunt necesare attpentru conservarea pdurilor, ct i pentru aplicarea unei silviculturi apropiate de natur (close-to-nature sau near-nature forestry).

Pdurile virgine ocup suprafee modeste la nivelul Btrnului Continent, fiind exploatate ntrecutul istoric; n general, pdurile europene au fost deja regenerate de mai multe ori pn nprezent. Au rmas suprafee semnificative cu pduri virgine mai ales n partea central i de sud-est a continentului, unde se desfoar cercetri n acest sens nc de la nceputul secolului XX Frohlich 1925, 1930, 1954, Rubner, 1934, Leibundgut, 1959, Mayer, 1976, 1984 (toi citai deBndiu et al. 1995). La nivel european, studiile privind pdurile virgine au fost finanate de ctreUniunea European prin dou programe COST - COST E4 (1996-2000) i COST E27 (2001-2005), respectiv programul DYNABEECH (Biri 2006-2008) care au avut ca tematici principale.Majoritatea rilor europene care au suprafee relevante de pduri naturale au generat programede cercetare a acestora (Austria, Belgia, Cehia, Frana, Germania, Olanda, rile nordice, etc.)(Biri 2006-2008).

Conform inventarului pdurilor virgine efectuat n perioada 2000-2004 (Veen i Biri 2004), nRomnia se gsesc cela mai ntinse suprafee de pduri virgine din regiune, circa 218500 ha,grupate n suprafee unitare peste 50 ha fiecare. O lucrare de larg popularizare a pdurilorvirgine romneti i a caracteristicilor structurale i dinamice ale acestora a fost elaborat n 2001- Pdurile virgine din Romnia de ctre un colectiv extins, majoritatea specialiti din ICAS(Giurgiu et al. 2001). Aceast lucrare a avut un impact important, fiind publicat i n limbafrancez n Belgia, avnd condiii grafice deosebite.

Ample cercetri au fost desfurate n pdurile virgine romneti - Popescu-Zeletin, 1956, 1958,1962, 1964; Dissescu, 1958, 1967; Giurgiu et al., 1972; Leahu, 1969, 1970, 1972; Dissescu iLeahu, 1980, 1982, 1984 (citai de Biri 2006-2008), Trziu 1970, Fril 1999, 2000, 2001, Biri2001, Cornici 2009, etc. majoritatea viznd structura i productivitatea acestor arborete, precumi creterile acestor arborete. Popescu-Zeletin a ntreprins ample cercetri biometrice istructurale asupra pdurilor virgine de amestec din masivul Penteleu (Popescu-Zeletin 1956,2008). Prin cercetrile efectuate de Cenu (1986, 1992, 1996, 1998-2000) (Cenu 1998-2000)i Bndiu et al. 1995 s-a fundamentat teoria fazelor de dezvoltare n dinamica pdurilor virgine ia texturii acestor pduri (Tomescu et al. 2004-2006, 2008-2009).

nc din 2001, ICAS a dezvoltat un parteneriat tiinific cu Universitatea Catolic din Louvain-la-Neuve, Belgia (UCL), iar dup aceea, din 2003, au fost dezvoltate 4 proiecte n parteneriat.Aceste ample proiecte au permis achiziia unei importante cantiti de date din teren privindstructura i dinamica arboretelor virgine de la Izvoarele Nerei (Tomescu et al. 2004-2006,Tomescu et al. 2008-2009). Aceast serie de proiecte bilaterale Romnia-Belgia a permisstudierea pe termen lung a fgetelor virgine i evidenierea factorilor de stabilitate a acestorarborete.

11

Cercetri privind structura pdurilor virgine de la Izvoarele Nerei au efcetuat n cadrul tezelor dedoctorat Fril (Frail 1999) i Cornici (Cornici 2009) ; n prezent se afl n derulare mai multeteze de doctorat.

Caracteristicile pdurilor naturale (virgine)

Pdurile virgine se caracterizeaz printr-o sum de trsturi specifice, ntlnite doar necosistemele nealterate antropic, dezvoltate natural, sub influena factorilor de mediu, de-a lungulunor perioade mari de timp.

Dup S. Korpel (Korpel 1995, citat de Bndiu et al. 1995), pdurea virgin este o comunitateforestier n care compoziia, structura, creterea i celelalte procese vitale sunt determinate defactorii de mediu, n primul rnd de climat. Din acest punct de vedere, pdurea virgin este opdure stabil din punct de vedere ecologic avnd relaii dinamice echilibrate i consolidate ntreclimat, sol i organismele vii, la adpost de orice influene umane susceptibile la a modifica legilecare guverneaz procesele ei vitale i structura sa, i avnd aspectul unei pduri climax (climatic).Privite astfel, particularitile i legile de dezvoltare ale pdurii virgine climax climatice sunturmtoarele: compoziia populaiilor este constant datorit echilibrului dinamic n timp i spaiu;meninerea echilibrului i stabilitii ecologice pe termen lung; prezena arborilor de cele maidiverse vrste i dimensiuni; stagnarea prelungit a creterii arborilor aflai sub coronament (netajul inferior, dominat), la speciile de umbr; structura variabil, n funcie de stadiul dedezvoltare; prezena arborilor mori pe sol (czui) n diferite stadii de descompunere; bilanulacumulrii de biomas n echilibru; rezistena natural foarte bun la impacul cu factoriidestabilizatori naturali (vnt, zpad, atacuri de duntori, etc.). prezena unei texturi aarboretului speciale, ca rezultat al suprafeelor ocupate de populaii avnd diferite stadii sau fazede dezvoltare (Bndiu et al. 1995).

Regenerarea

Procesul de regenerare n pdurile virgine este periodic i discontinuu, fapt datorat periodicitiifructificaiei arborilor, dar i fazelor de dezvoltare ale arboretelor (Giurgiu et al., 2001).Arboretele cu structur absolut plurien, n componena crora s existe arbori de toate vrstele nmod real, sunt cazuri rare i izolate. De obicei, arboretele sunt constituite din arbori aparinndctorva generaii, aprute n urma fructificaiilor succesive ale arboretului matur aflat n fazele dedezagregare / regenerare sau, pe suprafee restrnse, n urma apariiei golurilor denumite gapsn literatura de specialitate n limba englez. Aceste generaii succesive au fost denumite cohorte(cohorts n englez) (Oliver i Larson 1996).

Caracteristici structurale

Pdurea, fiind cel mai complex ecosistem terestru, se caracterizeaz printr-un grad foarte ridicatde heterogenitate, datorat n primul rnd numrului foarte mare de specii (vegetale i animale)componente; ecosistemul forestier se impune printr-o organizare structural complex care iofer o mare stabilitate bioecologic (Florescu i Nicolescu 1996, 1998, Nicolescu 2003, 2011,Doni et al. 2006, Rucreanu 1967).

12

Pdurile virgine, a cror structur a evoluat de-a lungul unor perioade foarte lungi de timp, nu secaracterizeaz printr-un tip structural unic, dei tipul de structur neuniform este majoritar faptevident mai ales n plan orizontal, dar observabil i n plan vertical. Totui, arboretele distruse decatastrofe biotice (ex. atacuri masive de insecte), abiotice (doborturi de vnt extinse pesuprafee mari, inundaii, geruri extreme, etc) sau de alt natur (incendii, etc.) sunt de regulnlocuite de arborete cu structur mai mult sau mai puin uniform, att n plan orizontal ct i nplan vertical, uneori pe mari suprafee (Giurgiu et al., 2001).

Structura orizontal

n pdurea virgin, structura orizontal este foarte variat, fiind caracterizat prin parametri cumar fi compoziia arboretului, consistena, diametrul mediu, suprafaa de baz, proieciilecoroanelor, etc. Pentru a caracteriza arboretele virgine din punct de vedere al structurii orizontale,R. Cenu (1996, citat de Radu et al., 2004) a definit termenul de textur a arboretelor (v. Fig.2), aceasta fiind o structurare n grupe mai mult sau mai puin distincte de arbori, relativomogene ca vrst, dimensiuni i faz de dezvoltare ontologic, neregulat dispuse la suprafaasolului, alternativ sau amestecat cu grupe de alte dimensiuni i fazial diferite. Dac aceste grupede arbori ocup suprafee mici de cteva zeci sau sute de m2 textura este considerat fin, iardac suprafeele ocupate sunt mari, de ordinul hectarelor, distinct conturate i relativ omogene,avnd un aspect echienizat pentru fiecare astfel de grup, textura este definit ca fiind grosier(Radu et al., 2004).

Fig. 2. Textura arboretelor ntr-o pdure de limit de molid i zmbru din Munii Climani (dupCenu, 1996 din Radu et al, 2004).

Fig. 2. Texture of the stands in a spruce-pine treeline forest Climani Mountains (based onCenu 1996, from Radu et al. 2004).

De foarte mare importan pentru nelegerea alctuirii i dinamicii pdurilor virgine este teoriaciclului mozaic formulat de H. Remmert (Remmert, 1991). Un ecosistem este considerat ca fiindun mozaic de suprafee mici n care se desfoar aceleai cicluri de cretere i dezagregare, darciclurile sunt respectiv desincronizate temporal ntre suprafeele alturate; echilibrul ecologic nupoate fi realizat la scar mic, unde opereaz aceste cicluri desincronizate temporal, ci doar lanivelul unui ntreg ecosistem. Aceast teorie a fost discutat i de ali autori (Wissel 1991, 1992a,1992b, Fischer 1997, Emborb 1998, Paluch 2007, Kral et al. 2010, etc.). Din multe puncte devedere, aceast teorie prezint similariti cu cu teoria golurilor / gap dynamics theory (Runkle1979, Shugart 1984, Lin et al 2004, Otto i Daz 2007, Rozas 2003, Renshaw 1995, etc.)

13

Compoziia arboretelor. Pdurile virgine pot fi constituite att din arborete pure, ct i dinarborete amestecate. Arboretele virgine pure sunt ntlnite att n cazul staiunilor care prezintcondiii extreme stncrii, soluri grele, silvostep, lunci, etc. ct i n cazul staiunilor cupotenial ecologic ridicat de exemplu, fgetul pur de la Izvoarele Nerei se gsete ntr-un optimstaional pentru specia fag. Pdurile virgine amestecate se gsesc n staiuni de bonitate mijlociei superioar, unde sunt satisfcute exigenele ecologice ale mai multor specii de arbori, dar i lalimita arealului unor specii (Radu et al., 2004).

Consistena. n pdurile virgine, consistena arboretelor este de regul plin sau aproape plin(0,8 1,0), cu excepia pdurilor de limit. Consistena este o caracteristic dinamic n timp, npdurea virgin ea reglndu-se prin procesele interne de eliminare natural a unor arbori, dar ide cretere i dezvoltare a coroanelor arborilor remaneni i prin integrarea n etajul arboretului aunor arbori tineri (Florescu i Nicolescu, 1996).

Desimea / Densitatea. Indicele de desime este de regul mai ridicat n pdurile virgine dect ncele cultivate. Volumul la hectar ct i ndicele de densitate sunt de asemenea mai mari npdurile virgine, unii autori indicnd pn la 1500 m3/ha (Giurgiu et al., 2001). De regul,volumul variaz ntre 300 i 1200 m3/ha, acesta depinznd de potenialul staional i de speciilede arbori care l valorific (Giurgiu et al., 2001).

Structura vertical

Structurarea n plan vertical red o stratificare evident a fitocenozei, dar i o poziionare diferita arborilor n coronament, conform dimensiunilor i vrstei fiecrui arbore, precum i specieicreia i aparine. Amestecul intim sau n mici grupe de arbori de toate dimensiunile (nlimile)din pdurea virgin fac dificil deosebirea unor etaje de vegetaie distincte (Radu et al, 2004). npdurile virgine, de regul arboretele sunt monoetajate; totui, pot exista i arborete bietajate,cum ar fi leaurile, la care etajul dominant e format din stejari iar etajul dominat e format dincarpen, jugastru, etc.

n ceea ce privete etajarea arboretului, un caz interesant l constituie pdurea virgin de laIzvoarele Nerei, unde a fost surprins o tendin de apariie a unui etaj dominant (Tomescu et al.,2004-2006), fapt confirmat i de prezentele cercetri (v. 5.2. Structura vertical).

Profilul arboretelor indic alura pe care o prezint suprafaa superioar a coroanelor; structurilentlnite n pdurea virgin pot fi ncadrate n urmtoarele categorii (Radu et al., 2004):

Profil ondulat n adncime coronament compact la mare nlime de la sol, puternicdenivelat;

Profil dantelat cnd speciile se separ dup nlime, ca de exemplu n cazulamestecului de brad i fag;

Profil stratificat la amestecurile de tip leau la care particip specii de talie diferit; Profil n trepte pe stncrii i grohotiuri; Profil dispers-grupat n staiuni de limit climatic pentru arbori.

nchiderea arboretului. Avnd n vedere c pdurile virgine prezint structuri complexe,nchiderea arboretului se realizeaz n majoritatea cazurilor pe vertical sau n trepte.

14

Structura vertical depinde, ca i structura orizontal, de fazele de dezvoltare ale arboretelor.Structura vertical este, n general, mai uniform n fazele de dezagregare, regenerare i tineree,n timp ce n fazele de maturitate i btrnee este mai diversificat. Arboretele aprute n urmaunor catastrofe au o structur vertical uniform (Giurgiu et al., 2001).

Structura pe vrste i dimensiuni

ncadrrile pdurilor virgine dup vrst n arborete echiene, pluriene sau n fazele intermediare(relativ echiene, respectiv relativ pluriene) sunt dificile, deoarece fazele de dezvoltare se potapropia fie de echien, fie de plurien, sau le pot cuprinde concomitent pe amndou, pe micisuprafee i n proporii diferite. Se consider c arboretele virgine reprezint un pluriencomplex, cu dezvoltare multidirecional, att n plan vertical ct i orizontal, i formeaz unansamblu arhitectonic spaial specific (Bndiu et al., 1995, citat de Radu et al., 2004).

Structura de vrst a pdurii este de regul perceput n mod dihotomic o pdure poate fiechien sau plurien. Exist ns i o a treia structur, aa-numita structur a pdurii seculare2(Bndiu et al., 1995), care, spre deosebire de tipul plurien obinuit, este de forma uneiexponeniale modulate (v. Fig. 3), n care generaiile succesive de arbori ocup o serie de curbesecundare, de mrime i extindere din ce n ce mai mic, pn la dispariie (de regul, la vrstepeste 200 de ani) (Bndiu et al., 1995). Autorii numesc aceste generaii unde de vrst, nsacelai neles l au i cohortele descrise n literatura de limb englez (Oliver i Larson, 1996).

Fig. 3. Distribuie de tip exponenial-modulat (din Bndiu et al. 1995)Fig. 3. Exponential-modulated distribution (from Bndiu et al. 1995)

Din cauza suprapunerii diferitelor generaii de arbori, curbele respective nu se vd n ntregime,ci doar partea lor superioar. Aceste unde de vrst, de regul n numr de 3-5, edific structuraspaial din pdurea virgin. (Bndiu et al., 1995).

Structura dimensional a pdurii virgine se caracterizeaz prin curba distribuiei diametrelor,respectiv curba distribuiei nlimilor. n majoritatea lucrrilor citate, att din Romnia ct i dinstrintate, se observ un numr relativ mare de arbori la hectar, 300-500, i o distribuiecaracteristic, att pentru diametre, ct i pentru nlimi, de forma literei J rsturnate o

2 Bndiu et al., 1995 folosesc termenul de pdure secular pentru ceea ce terminologia romneasc a definit ulterior

(n urma cercetrilor Giugiu et al., 2001, Tomescu et al., 2004-2006, Biri et al., 2006-2008, etc.) ca pdure virgin.Bndiu et al., 1995 consider pdurea virgin la modul absolut, total neinfluenat de om, ceea ce nu poate exista nprezent fie i numai datorit schimbrilor induse de societatea uman n chimia atmosferei, de exemplu, cu o certinfluen asupra ecosistemelor forestiere; termenul de pdure secular admite prezena (minim) a omului.

15

distribuie exponenial descresctoare (Westphal et al. 2006, Commarmot et al. 2005,Pommering 2002, etc). La curba diametrelor se observ existena unui maxim secundar, ceea ceindic conturarea unui etaj dominant n cadrul arboretului. Curba nlimilor prezint aceeaicaracteristic, chiar pn la a deveni bimodal, pe vertical fiind mai bine conturat acest etajdominant al arboretului (Tomescu et al., 2004-2006, 2008-2009). ntre cele dou caracteristici,diametrele i nlimile arborilor, exist corelaii foarte puternice.

1.3. Dinamica structurii arboretelor1.3. Forest stand dynamics

Modaliti de regenerarePdurea virgin se regenereaz exclusiv din smna produs de arborii maturi, proces ce sedesfoar exclusiv sub influena factorilor naturali de mediu. Regenerarea pdurii virgine seproduce att sub adpostul masivului, ct i la marginea sau n afara sa, pe teren descoperit. S-aconstatat c regenerarea sub adpost prezint un caracter continuu n pdurile cu structurapropiat de cea plurien i periodic n cele cu structura mai mult sau mai puin apropiat de ceaechien. n esen, datorit periodicitii fructificaiei arborilor, dar i fazelor de dezvoltare alearboretelor, procesul de regenerare n pdurile virgine este periodic i discontinuu (Giurgiu et al.,2001). Arboretele sunt constituite de obicei din arbori aparinnd ctorva generaii, aprute nurma fructificaiilor succesive ale arboretului matur aflat n fazele de dezagregare / regenerare .

Conform cercetrilor proprii, desfurate independent dar i n cadrul proiectului coordonat de dr.Tomescu (Tomescu et al., 2004-2006), am constatat existena a dou strategii principale deregenerare n fgetele din rezervaia Izvoarele Nerei. O prim strategie este ntlnit la altitudinimari, peste 1250 m, unde se constat existena unui etaj de semini mai mult sau mai puincontinuu, instalat pe aproape toat suprafaa; n momentul apariiei unui gol n coronamentularborilor maturi, seminiul de dedesubt i activeaz imediat creterea i tinde s umple golulrespectiv. La altitudini mai puin mari, ceea ce nseamn condiii ecologice mult mai bune pentrudezvoltarea arborilor, apare a doua strategie seminiul se instaleaz (ca regul general) doardup apariia unui gol n coronamentul parental, crescnd apoi ntr-un ritm susinut pentru aumple golul respectiv (Tomescu et al. 2004-2006, Oliver i Larson 1996).

Evoluia structurii dimensionale

Structura dimensional a pdurii virgine are o dinamic specific, aceasta trece, pe rnd, prindiferite faze de dezvoltare (sau stadii de evoluie) (Giurgiu et al., 2001, Schuck et al., 1994,Remmert, 1991, Standovar et Kenderes, 2003). n Fig. 4 este redat distribuia arborilor pecategorii de diametre pentru fiecare din fazele de dezvoltare, aceast figur ilustrnd sugestivdinamica structurii dimensionale pentru un arboret care parcurge succesiv aceste faze.

16

Fig. 4. Distribuia arborilor pe categorii de diametre i faze dedezvoltare (dup Cenu 1996, din Giurgiu et al. 2001)

Fig. 4. Distribution of trees by diameter classes and stand developmental stages(based on Cenu 1996, from Giurgiu et al. 2001)

Bndiu et al., 1995 observ c n fgetele virgine din Banat att numeric, ca desime, ct i cabiomas, ca densitate (suprafa de baz i volum) variaiile locale sunt mari, dar aceste variaii senscriu n legitatea determinat n principal de faza de dezvoltare. Se observ trei tendine dedezvoltare (de evoluie a structurii dimensionale):

Scdere populaional odat cu creterea vrstei ecologice din tineree la faza optimal,apoi la btrnee;

Cretere ca densitate cu stabilizare la vrste mari (mai ales n cazul nlimii); Cretere, cu maxim prelungit la vrsta mijlocie (faza optimal) i cu scdere ulterioar, n

faza terminal, a biomasei (volumului) (Bndiu et al., 1995).

Dac privim ns pdurea virgin ca pe un ecosistem cu mare continuitate n timp, observm cstructura pdurii este relativ uniform privit la o scar suficient de mare (de ordinul a ctevahectare, de exemplu). La nivel local, adic la o scar mai mic, au loc, cu certitudine, o serie detransformri care sunt ncadrate n dinamica structural; totui, stadiile de evoluie (fazele dedezvoltare) sunt greu de separat chiar i pe suprafee mici, acestea se ntreptrund att n timp, cti n spaiu..

Stadii de evoluiePdurea virgin, ca orice organism viu, trece de-a lungul timpului printr-o succesiune de faze dedezvoltare, care se traduc prin importante modificri morfologice i structurale, care ns nucontrazic ideea de stabilitate, ci o accentueaz. n literatura de specialitate, n acord cu principiilegenerale ale eco-ontologiei populaionale, sunt considerate de baz trei faze principale: faza detineree, faza de maturitate i faza de btrnee; la separarea pe subfaze, ns, apar diferite prerisusinute de diveri autori (Bndiu et al., 1995).

Referitor la codrul secular Sltioara, R. Cenu (Cenu 1986, citat de Bndiu et al. 1995)folosete n descrierea fazelor de dezvoltare sistemul polarizator care i axeaz clasificarea peevoluia ntre cele dou extreme faza iniial i faza terminal; tot ce se gsete ntre acestefaze tinereea i maturitatea coincid cu fazele de dezvoltare definite de Leibundgut (Bndiu etal., 1995) (v. Fig. 5).

17

Fig. 5. Fazele de dezvoltare a pdurii virgine(dup Cenu 1986, din Bndiu et al. 1995)Fig. 5. Stand developmental stages of the virgin forest (based on Cenu 1986, from Bndiu et al.

1995)

1.4.Dinamica mortalitii arborilor n fgetele virgine1.4. Dynamics of tree mortality in beech virgin forests

1.4.1. Cauzele mortalitii arborilor1.4.1. Causes of tree mortality

Mortalitatea arborilor este unul din cele mai importante procese ecologice n dinamicapopulaiilor forestiere, avnd un rol cheie n meninerea diversitii biologice i structurale apdurii (Bigler i Bugmann, 2003, Bigler, 2003). Acest proces este dificil de studiat datoritlongevitii arborilor i, bineneles, datorit largii variabiliti n spaiu i timp a mortalitiiarborilor individuali (Bigler i Bugmann, 2003, 2004a, 2004b, Clark et al. 2003, Hawkes 2000,etc.).

Un complex format din diferii factori naturali, cum sunt doborturile de vnt, focul, secetele,atacurile de insecte sau ciuperci, concurena intra- i interspecific, senescena, etc., acionndmpreun, este responsabil de moartea arborilor forestieri (Bigler i Bugmann 2003, 2004a,2004b). Cnd unul din aceti factori este maximizat i devine dominant, acesta este cu siguranresponsabil pentru moartea arborilor.

n general, mortalitatea arborilor poate surveni din dou mari categorii de cauze: cauze cucaracter accidental (doborturile de vnt sau de zpad, incendii, secete prelungite, atacuri foarteputernice ale duntorilor, etc.), caz n care se discut despre mortalitatea episodic sauneregulat; cauze considerate normale (competiia ntre indivizi i senescena), caz n care sediscut despre mortalitatea normal sau regulat (Bigler i Bugmann 2004a).

Procesul de mortalitate este puternic legat de procesul de cretere al arborelui (Kozlowski i al.1991, citat de Bigler i Bugmann 2004a). Cnd arborii sunt afectai de complexul de factori

18

menionat mai sus, starea lor general de sntate devine precar, ceea ce este direct reflectat nnivelul de cretere.

Observm c doar procesul de mortalitate normal, regulat este reflectat n cretere, fiind deasemenea un proces relativ lent, care dureaz civa ani; moartea episodic, accidental aarborilor este caracterizat ca fiind foarte rapid i fr nici o legtur cu procesele fiziologicecare pot induce o rat mic de cretere.

Mortalitatea arborilor individuali a fost studiat n general n arboretele cultivate, cu precdere narboretele echiene. Procesul de reducere treptat a numrului de arbori la unitatea de suprafaaodat cu naintarea n vrst a arboretului este numit eliminare natural. Pornind de la faptul cnumarul maxim de arbori componeni ai unui arboret este invers proporional cu dimensiunilearborilor (Oliver i Larson 1996, citat de Nicolescu 2011), au fost formulate numeroase expresiimatematice pentru reducerea progresiv a numrului de arbori la unitatea de suprafa: Reineke1993, Yoda 1963, Weller 1977 (toi citai de Nicolescu 2011), etc. n general, pentru pduriletemperate, se apreciaz c rata mortalitii anuale este de 1-2% (Nicolescu 2011).

1.4.2. Dinamica procesului de mortalitate a arborilor1.4.2. Dynamics of the tree mortality process

Datorit complexitii ridicate a diferiilor factori implicai n mortalitatea individual a arborilor,pe de o parte, precum i datorit longevitii mari a arborilor forestieri, pe de alt parte, procesulde mortalitate este printre cele mai dificil de studiat dintre procesele ecologice din pdure. Dincauza acestor dificulti, doar puine cercetri (comparativ cu alte procese ecologice) au fostefectuate pentru a studia acest fenomen; toate aceste cercetri au ns un punct de legtur comun folosesc modelarea matematic n abordarea complexului proces de mortalitate.

n ultimele decenii, pe msur ce tehnica de calcul a evoluat permind o putere de calcul din cen ce mai mare, modele matematice foarte complexe au fost elaborate pentru dinamica pdurilor(Clark et al. 2003, , Harcombe 1987, Hawkes 2000, Jutras et al. 2003, Monserud i Sterba 1999,Pedersen 1998, Rose et al. 2006, etc.). Au fost analizate pe scurt cteva astefel de modelematematice: JABOWA, SILVA 1, SORTIE (Botkin, 1993, Dinc, 2004, Bigler et al., 2004,Pacala et al., 1996).

Utilizarea informaiilor dendrocronologice (Fritts 1976, Schweingruber 1996) este poate cea maiinteresant metod de abordare a studiului mortalitii arborilor individuali. Cel mai ampluproiect de cercetare a mortalitii individuale folosind metode dendrocronologice a fost dezvoltatde Bigler i Bugmann n Alpii elveieni. Acetia au studiat mortalitatea arborilor de molidutiliznd creterile anuale i civa indici de competiie (Picea abies) (Bigler i Bugmann, 2003,2004a, 2004b).

1.4.3. Lemnul mort efect direct al mortalitii arborilor1.4.3. Dead wood direct effect of the tree mortality

Lemnul mort reprezint rezultatul direct al procesului de mortalitate a arborilor, precum i a altorprocese de dinamic forestier (rupturi de pri de arbori, etc.). Acest element al ecosistemuluiforestier, caracterizat ca strat al fitocenozei (Florescu i Nicolescu 1996), este un indicator

19

complex al gradului de naturalitate a pdurilor i a devenit de referin pentru pdurile europene.Att cercettorii, ct i factorii de decizie din silvicultur analizeaz n prezent cantitile de lemnmort existente n pdurile naturale (pe tipuri de pduri) pentru a putea stabili un nivel de referin,precum i cantitile existente n pdurile cultivate cu rol de producie.

Pdurile europene protejate, neincluse in circuitul economic, gzduiesc n prezent circa 5% lemnmort din totalul de mas lemnoas, cantitate ce se preconizeaz s creasc pn la un maxim de30% (n funcie de tipul de pdure), cretere volumetric de la de la 40 la 200 m3/ha (n cazulfgetelor btrne se ateapt o cretere pn la un volum mediu de lemn mort 136 m3/ha).(Dudley, N., Vallauri, D., 2004, citat de Merce i Turcu 2005-2006). Cantitile de lemn mortsunt extrem de sczute n pdurile vest-europene. De exemplu, n Frana se menioneaz cantitisub 5 m3/ha de lemn mort, circa 10 m3/ha n Elveia i n partea nordic a Suediei (diveri autoricitai de Merce i Turcu 2005-2006).

Chiar dac n Romnia suprafeele ocupate de pduri naturale sau virgine sunt semnificative, celpuin comparativ cu cele aflate n alte ri europene, exist puine studii care s evaluezecantitile de lemn mort. Se menioneaz n primul rnd Cenu 1996, care prezint studii delung durat asupra ratei mortalitii i a cantitilor de lemn mort n rezervaiile din nordulCarpailor Orientali (Climani, Giumalu, Sltioara), folosind suprafee de inventariere de 1 ha.Merce i Turcu 2005-2006 au studiat cantitile i gradul de descompunere a lemnului mort (nraport cu volumul viu pe picior) n dou rezervaii din sud-vestul Romniei: Rezervaia NaturalRuncu-Groi (O.S. Brzava, jud. Arad) i Rezervaia Natural Izvoarele Nerei. O analiz detaliata fost efectuat i asupra microhabitatelor forestiere produse de lemnul mort, precum i afrecvenei acestora.

Studiul lemnului mort a fost unul din obiectivele proiectului bilateral Romnia-Belgia (Tomescuet al. 2004-2006), precum i n proiectele bilaterale care au urmat (Tomescu et al. 2008-2009,etc.). Cantitatea de lemn mort a fost pus n legtur cu cantitatea de lemn pe picior (volumul viual arboretului) precum i cu procesul de mortalitate a arborilor.

20

Capitolul 2. Scopul, obiectivele i localizarea cercetrilorChapter 2. Aim, objectives and location of the research

2.1. Scopul general al cercetrilor2.1. General aim of the research

Scopul general al cercetrilor se refer la studiul structurii (caracterizarea structural aarboretelor) i dinamicii (studiul general de dinamic structural i studiul mortalitii arborilor)ecosistemelor virgine cuprinse n cea mai reprezentativ Rezervaie de fgete virgine de la noi,Rezervaia Natural Izvoarele Nerei.

Cercetrile ntreprinse n lucrarea de fa urmresc cunoaterea alctuirii ecosistemelor forestierede fgete virgine de la Izvoarele Nerei, ca o imagine surprins static, la un moment dat, astructurii acestor ecosisteme naturale, i anume a caracteristicilor structurale ale acestora,surprinse att n proiecie orizontal, ct i n proiecie vertical, alturi de ale caracteristicistructurale.

De asemenea, se urmrete prin cercetarea de fa cunoaterea modificrilor n timp a structuriiarboretelor, anume dinamica structural a acestora, surprins prin dou msurtori repetate asupraacelorai suprafee de prob la un interval de 10 ani.

Ecosistemele naturale, virgine, fiind cele mai complexe ecosisteme din punct de vedere structurali funcional, reprezint cel mai important rezervor de biodiversitate. De aceea, am definit ca unal treilea scop specific al lucrrilor de cercetare studiul mortalitii arborilor individuali, ca procesnatural de prim rang i importan, generator de biodiversitate, precum i studiul efectului directal acestui proces: lemnul mort ca element structural caracteristic al pdurilor virgine.

2.2. Obiectivele urmrite2.2. Objectives

n vederea atingerii scopului general al lucrrii precum i a celor trei direcii de cercetarestabilite, s-a urmrit rezolvarea urmtoarelor obiective tiinifice:

- caracterizarea structural a arboretelor virgine de fag din Rezervaia Natural IzvoareleNerei, folosind indicatori de caracterizare a structurii orizontale, a structurii verticale,precum i a altor elemente structurale;

- caracterizarea dinamicii structurale a fgetelor virgine prin msurtori repetate (doumsurtori ale acelorai suprafee de prob efectuate la interval de 10 ani);

- caracterizarea procesului de mortalitate a arborilor individuali n fgetele virgine:stabilirea cauzelor ce duc la mortalitatea arborilor, stabilirea frecvenei mortalitiiarborilor n funcie de aceste cauze, stabilirea altor factori implicai n procesul demortalitate; n cadrul acestui obiectiv se urmrete i caracterizarea detaliat a elementuluistructural lemn mort, ca element-cheie n structura pdurilor virgine, rezultat direct alprocesului de mortalitate a arborilor i foarte important generator de biodiversitate ncadrul ecosistemului forestier.

21

2.3. Localizarea cercetrilor2.3. Location of the research

Cercetrile efectuate se localizeaz n Rezervaia Natural Izvoarele Nerei, aflat n sud-vestulRomniei, pe teritoriul judeului Cara Severin, pe raza Ocolului Silvic Nera i din punct devedere al administraiei locale pe raza comunei Prigor. Aceast rezervaie acoper versantul sudi sud-estic al muntelui Semenic i a fost nfiinat n 1975. Rezervaia Izvoarele Nerei estesituat din punct de vedere geografic ntre coordonatele 455 - 4510 latitudine nordic i22230 - 22640 longitudine estic; n ceea ce privete administrarea silvic, rezervaia segsete n Ocolul Silvic Nera i aparine unitilor de producie II Nergana i III Nergnia.

Rezervaia ocup o suprafa total de 4886.0 ha, cuprins n bazinele superioare ale rurilorNergana (Bnie) i Nergnia. Conform OM 552/2003, OUG 57/2007 privind regimul ariilornaturale protejate, conservarea habitatelor naturale, a florei i faunei slbatice, aprobat cumodificri i completri prin Legea nr. 49/2011, suprafeele strict protejate, ncadrate n Tipul decategorie funcional TI exclese orice fel de intervenii silvotehnice se gsesc n urmtoareleuniti amenajistice:

U.P. II Nergana: u.a. 19, 20, 24, 25, 28, 29, 31-33, 52-14, total 2930,0 ha U.P. III Nergnia: u.a. 6-63, total 1956,0 ha

Localizarea suprafeelor de cercetare este explicitat la capitolul 3.2. Metode de cercetare.

22

Capitolul 3. Material i metod de cercetareChapter 3. Material and research methods

3.1. Materialul de cercetare3.1. Research material

Materialul de cercetare pentru lucrarea de fa este consituit din fgetele virgine de la IzvoareleNerei, protejate n Rezervaia Natural cu acelai nume. Arboretele sunt localizate n bazinulsuperior al rului Nera, n UP II Nergana i UP III Nergnia de la OS Nera, judeul Cara-Severin. n vederea atingerii obiectivelor cercetrii de fa, datorit ntinderii mari a acestorarborete, de circa 5000 ha, a fost necesar implementarea unui eantionaj adecvat, explicitat pelarg n subcapitolul urmtor.

Pentru amplasarea suprafeelor de prob, a fost parcurs sistematic teritoriul Rezervaiei, iarlocalizarea suprafeelor de prob s-a fcut n zone ferite de cea mai mic influen uman (au fostevitate zonele marginale, att n vecintatea golului de munte Semenic ct i n interiorul pdurii,la limita cu arborete parcurse cu lucrri silvotehnice).

Pentru msurarea elementelor structurale ale pdurii virgine, a fost folosit echipamentulFieldMap ( www.ifer.cz , www.field-map.com ), care const dintr-un calculator de teren tipTabletPC, un echipament laser pentru msurarea distanelor catre un reflector i a unghiurilorverticale, precum i o busol electronic de mare precizie pentru msurarea unghiurilor orizontale(Fig. 6.).

Fig. 6. Echipamentul FieldMapFig. 6. FieldMap equipment

Pentru colectarea propriu-zis a datelor, care se efectueaz n timp real, a fost folosit pachetulsoftware specific FieldMap 5 i 6 (FieldMap DataCollector, FieldMap ProjectManager, FieldMapProjectAssistant, www.ifer.cz , www.field-map.com ). Pentru efectuarea msurtorilor, a fostcreat un proiect complex FieldMap care cuprinde elementele de msurat i relaiile dintre acestea practic, o baz de date relaional.

23

3.2. Metode de cercetare3.2. Research methods

n vederea ndeplinirii obiectivelor de cercetare: caracterizarea structural a fgetelor virgine,caracterizarea dinamicii structurale a acestor arborete, caracterizarea procesuluid e mortalitate aarborilor individuali i caracterizarea elementului structutal lemn mort, au fost folosite cametode de cercetare urmtoarele: cercetarea i documentarea bibliografic, observaia peitinerar, msurtorile, analiza i sinteza.

Pentru ndeplinirea primului obiectiv al cercetrilor, caracterizarea structural a fgetelor virginede la Izvoarele Nerei, metodologia de cercetare este n mare msur asemntoare cu cea dinproiectul bilateral romno-belgian (Tomescu et al. 2004-2006). Amplasarea suprafeelor de probeste identic, precum i msuratorile fcute; datele brute (baza de date FieldMap) au fostprelucrate independent fa de acest proiect. Obinerea datelor brute pentru utilizarea n cadrultezei s-a fcut cu acordul responsabililor de proiect, dr. ing Romic Tomescu (ICAS, Romnia) iprof. dr. ing. Quentin Ponette (UCL, Belgia). n mod similar, datele brute au fost folosite(prelucrate independent n cadrul tezei) pentru studiul lemnului mort, alturi de unele date iinformaii din lucrarea Merce i Turcu 2005-2006 (cei doi autori au fost co-responsabili).

Pentru rezolvarea obiectivului al doilea, caracterizarea dinamicii structurale, au fost utilizatedatele brute din proiectul bilateral (Tomescu et al. 2008-2009), cu acordul responsabililor deproiect, dr. ing Romic Tomescu (ICAS, Romnia) i prof. dr. ing. Quentin Ponette (UCL,Belgia). Pentru obiectivul al treilea, studiul mortalitii arborilor individuali, au fost folosite datebrute din lucrarea Turcu et al. 2009-2010, responsabil drd. ing. Daniel-Ond Turcu.

Se menioneaz c drd. ing. Daniel-Ond Turcu a participat la marea majoritate a lucrrilor deteren din proiectele menionate (Tomescu et al. 2004-2006, Tomescu et al. 2008-2009) i nu afolosit pentru ntocmirea tezei dect datele brute, cu acordul responsabililor de proiect, dr. ingRomic Tomescu (ICAS, Romnia) i prof. dr. ing. Quentin Ponette (UCL, Belgia), prelucrareai interpretarea datelor fiind personal.

Pentru ndeplinirea primului obiectiv al cercetrilor, caracterizarea structural a arboretelor,au fost amplasate 12 suprafee de prob permanente, suprafee de tip profil, adic suficient demari pentru a surprinde caracteristicile structurale ale arboretelor. Pentru a surprinde variaiacaracteristicilor structurale de-a lungul gradientului altitudinal, suprafeele de prob au fostamplasate pe 4 nivele altitudinale, respectiv cte cte 3 pentru fiecare nivel altitudinal, dispuseatt n condiii de culme ct i n condiii de vale (800 m 114, 115, 116; 1000 m 110, 111,112; 1200 m 101, 102, 103; 1350 m 118, 119, 120). Suprafeele de prob au forma circularpentru a minimiza efectul de margine (cercul fiind figura geometric ce are perimetrul minim). nordinea amplasrii iniiale, suprafeele sunt numerotate de la 1 la 20, iar pentru stratificareainformaiei n baza de date FieldMap au fost codificate de la 101 la 120. Msurtorile au fostefectuate de-a lungul a 3 sezoane de vegetaie: 2004 suprafeele 101, 102, 110, 112, 114, 116;2005 suprafeele 118, 119, 120, 103 i 2006 suprafeele 111 i 115.

24

Fig. 7. Harta Rezervaiei Naturale Izvoarele Nerei i amplasareacelor 12 suprafee de prob permanente de 1 ha (dup Tomescu et al. 2004-2006)

Fig. 7. Map of Izvoarele Nerei Nature Reserve and the locationof the 12 permanent sample plots of 1 ha each (based on Tomescu et al. 2004-2006)

25

Msurtorile propriu-zise n interiorul suprafeelor de prob au pornit de la divizarea fitocenozeiforestiere n urmtoarele straturi de studiu (layers): arbori pe picior, regenerare, flora ierbacee ilemn mort. Modul de msurare a elementelor structurale este descris n cele ce urmeaz. Pentrustratul arborilor, au fost msurate poziiile (x, y, z) arborilor pe picior, diametrul la 1,30 m,nlimea, nlimea elagat i proiecia coroanelor pentru toi arborii cu diametru mai mare de 8cm i nlimea mai mare de 3 m; au fost nregistrate i alte informaii auxiliare. Toi puieii (h1.3 m, similar cu clasele de nlime ale punctelor de regenerare), cu d < 8cm au fost ncadrai n poligoane de regenerare. Lemnul mort a fost de asemenea msurat ipoziionat. Pentru lemnul mort pe picior s-au msurat diametrul la 1,30 m i nlimea, iar pentrulemnul mort czut s-au msurat lungimea i diametrele la cele dou capete (piese cu d 10 cm lacaptul subire i lungimea 1 m). Lemnul mort a fost descris prin 3 clase de descompunere lemn solid, parial putred i putred.

Pentru ndeplinirea celui de-al doilea obiectiv, studiul dinamicii structurale, a fost folositaceeai metodologie de achiziie a datelor i aceeai structur a bazei de date pentru msurtori.S-a procedat la re-msurarea a 15 suprafee de prob de 0.2 ha msurate iniial de doi studenibelgieni, Dmitri Lemaire i Thomas Degen, n 1999 (Lemaire 2000). Reiterarea msurtorilor afost fcut dup un interval de 10 ani, n 2009.

Structura arboretului a fost investigat iniial n 1999 folosind 25 de suprafee de prob de cte2000 m2 fiecare, amplasate n mod mecanic, la o distan ntre ele de 100 m redui la orizont pecele 3 transecte din gura de mai jos (transectul 1 10 piee de prob, transectul 2 8 piee itransectul 3 7 piee). Doar 15 din aceste piee de prob au fost remsurate n 2009, 10aparinnd transectului 1 i 5 aparinnd transectului 3. Transectul de mijloc a fost imposibil deidentificat n teren, datorit lipsei oricrui semn de identificare i datorit deprtrii de reperelesilvice din teren bornele forestiere. Cele trei transecte au fost codificate n baza de dateFieldMap cu numerele 200-202, iar pieele de prob de 0.2 ha pentru studiul dinamicii au fostcodificate ca grup cu numerotarea 300, respectnd numerotarea iniial de la 1 la 25 a studenilorbelgieni au fost msurate astfel suprafeele 1-10 de pe primul taransect (codificate 301-310) isuprafeele 19-23 de pe al treilea transect (codificate 319-323).

Pieele de prob au fost materializate n teren prin rui vopsii i vopsirea unui arbore apropiatde centru. Msurtorile structurale s-au fcut folosind sistemul FieldMap, deoarece n 1999 nu aufost msurai dect arborii cu circumferina peste 40 cm, restul fiind considerat regenerare,prelucrrile statistice nu vizeaz dect astfel de arbori (pentru arborii msurai msurai n 2009);protocolul de msurare s-a pstrat identic cu cel referitor la suprafeele de prob de 1 ha.

26

Fig. 8. Amplasarea celor 3 transecte (preluare n GIS) n vedereaidentificrii n teren cu sistemul FieldMap

Fig. 8. Location of the 3 transects (imported and processed by GIS) in order tofind them in the forest using the FieldMap system

Pentru ndeplinirea celui de-al treilea obiectiv, studiul procesului de mortalitate individual aarborilor, s-a procedat la reinventarierea fir cu fir a tuturor arborilor msurai n suprafeele deprob de 1 ha, dup o perioad de 5 ani, aa cum urmeaz:

n 2009, s-au reinventariat suprafeele msurate iniial n 2004: 101, 102, 110, 112,114, 116;

n 2010, s-au reinventariat suprafeele msurate iniial n 2005 suprafeele 118,119, 120, 103;

n 2011, s-au reinventariat suprafeele msurate iniial n 2006 suprafeele 111 i115.

Pe baza observaiilor pe itinerar a fost fcut o analiz a cauzelor mortalitii arborilor, astfelnct fiecare arbore mort n intervalul de 5 ani dintre inventarieri a fost ncadrat n una dincauzele formulate ale mortalitii. Au fost preluate i alte informaii privind arborii mori, cum arfi prezena vtmrilor i a duntorilor, etc.

Pentru studiul lemnului mort ca element cheie al pdurii virgine de fag, protocolul de msurare astructurii nclude i stratul de lemn mort i a fost expus mai sus.

Toate aceste msurtori au fost centralizate i prelucrate primar i apoi prelucrate statistic, nvederea obinerii rezultatelor i formulrii concluziilor.

27

Capitolul 4. Condiiile staionale i caracteristicile vegetaiei forestiere din RezervaiaNatural Izvoarele NereiChapter 4. Site conditions and characteristics of the forest vegetation from the IzvoareleNerei Natural Reserve

4.1. Condiii staionale4.1. Site conditions

4.1.1. Aezarea geografic4.1.1. Geographical location

Rezervaia Izvoarele Nerei este situat din punct de vedere geografic ntre coordonatele 455 -4510 latitudine nordic i 22230-22640 longitudine estic; n ceea ce priveteadministrarea silvic, rezervaia se gsete n Ocolul Silvic Nera, UP II Nergana i UP IIINergnia. Localizarea detaliat a studiului se gsete la 2.3. Localizarea cercetrilor.

4.1.2. Condiii geologice i geomorfologice4.1.2. Geological and geomorphological conditions

Condiiile geologice sunt relativ uniforme n tot cuprinsul rezervaiei, cu o singur mic excepie pe o mic suprafa (5% din suprafaa U.P. II Nergana, n zona parcelelor 80, 96 i 100), au fostidentificate granite i granodiorite. n rest, pe toat suprafaa rezervaiei (n ambele U.P.) au fostidentificat un singur tip de roci micaisturile. n avalul U.P. II micaisturile sunt de formafilitelor (clorit, biotit) n timp ce n restul suprafeelor U.P. II micaisturile sunt de formaparagnaiselor cu staurolit i disten. Rocile de mai sus au generat soluri de tip districambosol petoat suprafaa unitii de producie, singurele diferene ce apar fiind generate de cantitatea deschelet existent pe profil. n acest sens s-au identificat soluri districambosoluri tipice saudistricambosoluri litice. n U.P. III Nergnia s-au identificat un singur tip de roci i anumemicaisturile. Acestea au de asemenea dou faciesuri: n partea din amonte sunt de tipul filitelorcu clorit, biotit sau granat, iar n partea din aval sunt de tipul paragnaiselor cu disten, staurolit isilimonit. Aceste roci au generat soluri de tip districambosol pe cea mai mare suprafa a unitiide producie (n partea de aval a U.P. III, care nu intr n rezervaie, unde altitudinea este maimic, s-au identificat pe mici suprafee soluri de tip luvosol tipic, luvosol albic i eutricambosoltipic) (xxx, 2005, Bndiu et al., 1995, Tomescu et al., 2004).

Din punct de vedere geomorfologic, rezervaia Izvoarele Nerei este situat pe versantul sudical muntelui Semenic, n bazinul superior an Nerei; practic, cele dou U.P. constituente acoperbazinetele rurilor Nergana i Nergnia. Rezervaia ncepe din punctul de confluen al acestordou ruri (de unde se formeaz practic rul Nera), de la circa 620 m altitudine, i cuprinde celedou bazinete, pn n golul de munte Semenic (circa 1400 m altitudine). Relieful U.P. IINergana este constituit n majoritate din versani lungi cu nclinri diverse, specifici zonei demunte, cu vi adnci i nguste. Sub aspectul pantei suprafaa U.P. se ncadreaz n urmtoarelecategorii: sub 16g - 2%; 16 30g - 46%; 31 40g - 50%; peste 40g -2%. U.P. III Nergnia estesituat pe versantul sudic al muntelui Semenic, n bazinul prului Nergnia pn la confluenacu Nergana i n continuare pe versantul stng al Nerei pn la comuna Prigor. Partea din aval deconfluena amintit nu este cuprins n rezervaie. Altitudinal, U.P. III se desfoar de la 300 m

28

i pn la 1447 m (vrful Piatra Goznei). Relieful este constituit n marea majoritate din versanilungi cu nclinri diverse, cu vi adnci, nguste specifice zonei de munte, n partea superioar aU.P., i cu versani scuri i accidentai, puternic nclinai, n partea inferioar. Sub aspectulpantei, suprafaa unitii de producie se ncadreaz n urmtoarele categorii: sub 16g - 5%; 16-30g- 56%; 31-40g - 38%; peste 40g - 1%.

n ambele uniti de producie, expoziia general este cea sudic, dar se ntlnesc tot felul deexpoziii n funcie de orientarea vilor secundare i implicit a versanilor.

4.1.3. Condiii climatice4.1.3. Climate conditions

Rezervaia natural Izvoarele Nerei (i, implicit, ntreg Ocolul Silvic Nera) se situeaz ntr-unclimat de tip temperat-continental, cu influene mediteraneene. Variaia factorilor climatici setedeterminat n primul rnd de altitudine i relief. Astfel, n depresiunea Bozovici-Almj, climatullocal este mai puternic influenat de cel mediteranean, fiind caracterizat prin primveri timpurii iscurte, veri calde, umede i lungi, ierni nu prea lungi i moderate, iar toamnele sunt lungi iuneori secetoase. Pdurile rezervaiei se ncadreaz n zona climatic IBp3, cu o clim temperat-continental (I), cu ierni moderate i veri calde i umede (B), clim de pdure (p), subdistrictulsudic (3) (xxx, 2005, Bndiu et al., 1995, Tomescu et al., 2004-2006).

Temperatura medie anual a aerului n culoarul Nerei i n depresiunea Almjului are valoricuprinse ntre 9 i 10 grade Celsius. Aceasta scade pe msur ce relieful crete n altitudine : pevile Nergana i Nergnia temperatura medie anual este de 7,5 grade Celsius, iar pe vrfulSemenic 4 grade Celsius.

Precipitaiile sunt i ele repartizate n funcie de circulaia atmosferic i relieful etajat. n zonadeluroas acestea sunt cuprinse ntre 750 900 mm, n etajul montan mijlociu ntre 900 1050mm, iar pe vrful Semenic cad 1200 mm anual. Cantitatea maxim czut pe muntele Semenic afost de 110,5 mm in data de 4 VII 1953.

Numrul anual de zile cu precipitaii de 0,1 mm : 140 160. Numrul anual de zile cu ninsoare : 30 60. Numrul anual de zile cu strat de zpad : 60 140.

Teritoriul rezervaiei Izvoarele Nerei este dominat de circulaia maselor de aer din vest i nord-vest. Perioada de calm este de 11,6 %. Viteza medie a vntului este de 8 m/s pe muntele Semenic.n aval viteza medie a celor trei vnturi principale Coava, Austrul i Foehnul este de 1,7 2,5 m/s. Periodic vnturile provoac doborturi la fag n special pe coamele nalte(xxx, 2005,Bndiu et al., 1995, Tomescu et al., 2004).

29

4.1.4. Condiii edafice4.1.4. Soil conditions

Factorii pedogenetici prezentai n capitolele anterioare (geologie, geomorfologie, hidrologie iclim) mpreun cu vegetaia forestier din zon au generat, pe marea majoritate a suprafeeirezervaiei, soluri de tip districambosol, subtipurile tipic i litic (xxx, 2005).

Districambosol tipic are urmtoarea succesiune de orizonturi pe profil: Ao Bv C. Esteputernic acid cu pH = 4,0 5,8, foarte humifer (6,4 9,2), oligobazic sau oligomezobazic (V = 9 55%), foarte bine aprovizionat cu azot (0,2 0,3 g%), foarte slab aprovizionat cu fosfor (2,4 6,5 mg%). Textura n general este nisipo-lutoas pn la luto-nisipoas, solul este profund,afnat, de bonitate superioar pentru fag cu condiia ca pe profil s nu apar schelet n cantitatemai mare de 30 40%. Pe acest tip de sol se ntlnesc fgete pure cu vsta consemnat deamenajament de 160 180 de ani, sau chiar peste 200 de ani, arborete seculare-virgine deproductivitate superioar. Acest tip de sol este preponderent n rezervaie.

Districambosol litic are urmtoarea succesiune de orizonturi pe profil: Ao Bv R. n liniimari, acest subtip de sol are caracteristicile celui de mai sus cu exceptia cantitii de schelet carecrete peste 50% i care micoreaz volumul edafic pe profil. Pe aceste soluri, cu profunzimea ngeneral de 40 60 cm, vegeteaz arborete de fag de clasa a III-a de producie, dar acolo undevolumul precipitaiilor este mai mare (la altitudini mai ridicate) sunt chiar de productivitatesuperioar. Acest tip de sol este mai slab reprezentat n rezervaie, apare la baza culmii dintrerurile Nergana i Nergnia i n partea de sus a rezervaiei, n apropiere de golul de munteSemenic.

Pentru studiul solurilor din rezervaie, n cadrul proiectului Tomescu et al., 2004-2006 au fostexecutate 7 profile principale de sol n fiecare din suprafeele de prob permanente, care au fostanalizate amnunit (Trziu, 2004, n Tomescu et al., 2004-2006):

30

4.1.5. Tipuri de staiuni forestiere4.1.5. Forest site types

Suprafeele celor dou uniti de producie se repartizeaz pe tipuri de staiuni n felul urmtor(xxx, 2005) :

Tab. 1. Tipuri de staiuni (xxx, 2005)Tab. 1. Forest site types (xxx, 2005)

Codul Suprafaa (ha) Totaltipului de UP II UP IIIstaiune

Etajul montan i premontan de fgete(FM1+FD4)4321 26.5(1%) 184.6(5%) 211.14322 451.3(11%) 873.6(24%) 1324.94323 3563(88%) 2210(63%) 57734420 0 48.2(1%) 48.2

Total 4040.8 3316.4 7327.2

Vom explicita n continuare codurile tipurilor de staiuni, rednd pe scurt i factorii ecologicideterminani i limitativi, pentru cele mai importante trei tipuri de staiuni :

4.3.2.1. Montan premontan de fgete, bonitate inferioar, districambosol edaficmic. Tipul de staiune este oligomezotrofic, oligomezohidric, estival reavn pe soluri brune acidelitice, superficiale, semischeletice pn la scheletice. Prezint acidificare continu n terenuridescoperite.

4.3.2.2. Montan premontan de fgete, bonitate medie, districambosol cu mull :edafic mijlociu, mezo i eutrofic, mezohidric, estival reavn. Solurile sunt semischeletice, luto-nisipoase, divers structurate, cu humus i cu drenaj intern bun.

4.3.2.3. Montan premontan de fgete, bonitate superioar, districambosol cu mulledafic mare : eu i megatrofic, euhidric, estival reavn jilav, soluri brune foarte profunde, frschelet sau slab schelete, luto-nisipoase bogate n humus (xxx, 2005).

4.2. Vegetaia forestier4.2. Forest vegetation

4.2.1. Distribuia vegetaiei forestiere4.2.1. Distribution of the forest vegetation

Datorit localizrii geografice, vegetaia forestier din munii Semenic sufer influenemediteraneene, sudice, balcanice, central-europene, ilirice i nordice; datorit acestor influenevegetaia prezint unele trsturi interesante, ncriindu-se totui n structurile caracteristicemediului forestier carpato-dunrean (Bndiu et al., 1995). n ceea ce privete zona luat n studiu,rezervaia tiinific Izvoarele Nerei, zonalitatea climatic i altitudinal este clar exprimat, ncadrul ei se disting urmtoarele etaje de vegetaie (dup Doni, citat de Bndiu et al., 1995):amestecuri de fag cu rinoase (900-1400 m); fgete montane (800-1250 m); fgete colinare(500-800 m).

31

Asociaia vegetal n care se ncadreaz pdurile din rezervaia natural Izvoarele Nerei esteAsperuloFagetum (sin. Galio Fagetum moesiacum Horvat 1974; Fagetum dacicumasperuletosum Suteu 1971). Aceasta este descris printr-o dominan puternic a fagului, uneoricu acoperire de 100%; arborii au vrste variate, de la 0 pn la peste 200 ani.

4.2.2. Formaii forestiere i tipuri de pdure4.2.2. Forest unities and forest types

n cuprinsul U.P. II Nergana nu exist dect un singur tip de formaie forestier fgetele puremontane (xxx, 2005). Sub raportul caracterului actual al tipului de pdure se nregistreaz numaiarborete natural fundamentale i pe o mic suprafa (13,5 ha) arborete artificiale. (xxx, 2005).

Pe teritoriul unitii de producie III Nergnia, n funcie de cele trei etaje de vegetaie, s-auidentificat urmtoarele formaii forestiere, dup cum urmeaz (xxx, 2005): fgete pure montane3316,4 ha (90%); fgete pure de dealuri 166,2 ha (5%); fgete amestecate 22,5 ha (1%); alteformaii forestiere 47,8 ha (2%). Diferena de 2% o reprezint terenurile afectate i neproductive.

n cuprinsul celor dou uniti de producie s-au identificat tipurile de pdure redate n tabelulurmtor, cele mai reprezentative fiind ns 4.1.1.1. fget normal cu flor de mull deproductivitate superioar i 4.1.1.4. fget montan pe sol schelet cu flor de mull deproductivitate mijlocie.

Tab. 2. Tipuri de pdureTab. 2. Forest types

Tip de Compoziia CLP Suprafa Suprafapdure ha % ha %

UP II UP III

Tipuri naturale

4111 10FA II 3561,3 88 2137,2 594114 10FA III 389,9 10 846,6 244131 10FA III 52,2 1 0 04151 10FA IV,V 0 0 21 14161 10FA IV,V 23,9 1 155,2 44212 10FA III 0 0 90,6 34214 10FA III 0 0 48,6 14241 10FA IV,V 0 0 13,4 04242 10FA V 0 0 13,6 14331 6FA3CA1GO III 0 0 22,5 1

- Altele III 0 0 12,7 0Total tipuri

nat.4027,3 100 3361,4 94

32

Partea II. Rezultatele cercetrilorPart II. Research results

Capitolul 5. Cercetri privind structura fgetelor virgine din Rezervaia NaturalIzvoarele NereiChapter 5. Research regarding the structure of the beech virgin forests from the IzvoareleNerei Natural Reserve

5.1. Structura orizontal5.1. Horizontal structure

Modul de organizare spaial a ecosistemelor forestire, mai precis arhitectura acestor sisteme,este cunoscut silvicultorilor sub denumirea de structura arboretelor. Pentru a simplificanelegerea acestei complexe arhitecturi, s-au proiectat caracteristicile structurale n plan orizontali n plan vertical, rezlutnd structura orizontal i structura vertical a arboretelor; trebuieaccentuat faptul c structura arboretelor este unic i unitar i prezint toate acestecaracteristici ce se proiecteaz n cele dou planuri menionate (Nicolescu 2003, Florescu iNicolescu 1996).

Pentru surprinderea principalelor caracteristici structurale, au fost inventariai i msurai toiarborii cu diametrul peste 80 mm din 12 suprafee de prob de 1 ha, dispuse respectiv cte 3suprafee de prob pe 4 nivele altitudinale 800, 1000, 1200 i 1350 m. n urma inventarierii imsurtorilor, precum i a prelucrrii specifice a datelor culese, au fost obinute numrul dearbori la hectar, suprafaa de baz a arboretului la hectar i volumul la hectar. Ne referim aicidoar la arborii vii, arborii mori pe picior constituie o component a stratului de lemn mort, ce vafi tratat n subcapitolul 7.3.

Tab. 3. Caracteristici ale arboretelor n structura orizontalTab. 3. Characteristics of the stands horizontal structure

Altitudine,m

Suprafaa deprob

Numr dearbori

Suprafaa debaz, m2

Volumul pepicior, m3

114 377 47.5622 887.078800 115 303 46.8941 922.412

116 387 46.6821 950.664110 377 51.3478 1059.696

1000 111 322 41.5965 839.035112 326 52.8555 1128.674101 350 49.4330 882.822

1200 102 352 45.3578 808.871103 327 46.4547 836.225118 421 43.5152 613.911

1350 119 311 44.2067 714.612120 406 43.0708 588.621

33

Volumul a fost calculat folosind urmtoarea ecuaie de regresie (dup Giurgiu, 1972, citat deTomescu et al. 2004-2006):

log(v) = a0 + a1 log d + a2 log2 d + a3 log h + a4 log2h

n cazul speciei fag, coeficienii sunt urmtorii:

a0 a1 a2 a3 a4-4,11122 1,30216 0,23636 1,26562 -0,07966

Diametrele arborilor

Tab. 4. Indicatori statistici ai diametrelor arborilorTab. 4. Satistic indicators regarding the tree diameters

Indicatori statistici - diametrele arborilor - nivel altitudinal 800 m

Suprafaade prob Media Variana

Abatereastandard

Coeficientde variaie

%

Amplitudinea,mm

114 332.22 50395.60 224.49 67.57 959115 358.75 68579.99 261.88 73.00 1025116 308.66 56154.51 236.97 76.77 936Indicatori statistici - diametrele arborilor - nivel altitudinal 1000 m


Abatereastandard


%

Amplitudinea,mm



Abatereastandard


%

Amplitudinea,mm



Abatereastandard


%

Amplitudinea,mm

118 311.94 34378.28 185.41 59.44 933119 368.80 45116.29 212.41 57.59 926120 316.94 34707.12 186.30 58.78 867

34

Numrul de arbori la hectar

Numrul de arbori la hectar variaz ntre 303 i 421, cu o medie de 355 arbori la hectar. Conformobservaiilor noastre, un numr mai mare de arbori apare n partea de jos (altitudinal) ateritoriului studiat, unde complexitatea structurii verticale permite ntreptrunderea coroanelorarborilor i implicit existena unui numr mare de exemplare la hectar, precum i n zona dealtitudine ridicat, unde arborii prezint dimensiuni mai reduse, ceea ce permite o cretere anumrului de exemplare la hectar.

Pentru caracterizarea structurii orizontale a arboretelor, n mod obinuit se folosete distribuianumrului de arbori pe categorii de diametre. Au fost construite aceste distribuii pentru cele 12suprafee de prob au fost modelate cu funcii polinomiale de gradul 4, (Goff i West 1975 citaide Piovesan et al. 2005, Rubin et al. 2006, Schuck et al. 2003, Westphal et al. 2006, Commarmotet al. 2005, Standovar i Kenderes 2003, Renshaw 1995, etc.).

Numrul de arbori la hectar, P 116

y = 0.0021x4 - 0.1309x3 + 2.8953x2 - 26.791x + 98.607R2 = 0.9776

0

10

20

30

40

50

60

70

80

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100

104

Categorii de diametre

Num

rul

de

arbo

ri

Numrul de arboriPoly. (Numrul de arbori)

Fig. 9. Distribuia numrului de arbori/ha pe categorii de diametre, P116 800 mFig. 9. Distribution of number of trees per hectare by dbh categories, P116 800 m

Nivelul Altitudinal 800 m:114: y = 0.0014x4 - 0.0824x3 + 1.7203x2 - 15.718x + 68.683 R2 = 0.8527115: y = 0.001x4 - 0.068x3 + 1.5999x2 - 15.568x + 62.29 R2 = 0.8913116: y = 0.0021x4 - 0.1309x3 + 2.8953x2 - 26.791x + 98.607 R2 = 0.9776

Nivelul Altitudinal 1000 m:110: y = 0.0005x4 - 0.0388x3 + 1.1101x2 - 13.925x + 72.649 R2 = 0.9606111: y = 0.0011x4 - 0.0821x3 + 2.1575x2 - 23.413x + 92.884 R2 = 0.9524112: y = 0.0011x4 - 0.0801x3 + 2.0599x2 - 21.493x + 82.897 R2 = 0.8961

35

Nivelul Altitudinal 1200 m:101: y = 0.0019x4 - 0.1257x3 + 2.8266x2 - 26.023x + 91.66 R2 = 0.9431102: y = -0.0009x4 + 0.0399x3 - 0.4483x2 - 1.3559x + 40.981 R2 = 0.8297103: y = 0.0024x4 - 0.1476x3 + 3.1589x2 - 27.548x + 90.695 R2 = 0.8811

Nivelul Altitudinal 1350 m:118: y = -0.002x4 + 0.1121x3 - 2.0269x2 + 10.595x + 25.366 R2 = 0.9011119: y = -0.0012x4 + 0.0642x3 - 1.1681x2 + 6.6586x + 13.811 R2 = 0.8099120: y = -0.0012x4 + 0.0668x3 - 1.1507x2 + 4.7108x + 33.413 R2 = 0.8564

Pentru arboretele care se gsesc n zona de optim (de ex. P 116), se observ c distribuianumrului de arbori pe categorii de diametre tinde spre o form bimodal, cu un maxim secundarformat din arbori groi, aproximativ la diametrul de 60 cm. Acest fapt indic conturarea unui etajdominant relativ bine conturat al arboretului, reprezentat de arborii groi i foarte groi, care suntdominani n plan vertical. n cazul suprafeelor de prob situate n vecintatea limitei altitudinalea pdurii, la 1350 m, acest etaj dominant format din cei mai mari arbori nu este att de evident.

Suprafaa de baz la hectar

Suprafaa de baz la hectar a arboretelor variaz ntre 41,60 i 52,86 m2/ha, cu media de 46.58m2/ha. Suprafeele de baz ale aborilor individuali au fost cumulate pe categorii de diametre,obinndu-se o distribuie apropiat de cea normal (ca i n cazul volumelor, de altfel) suprafaa de baz se concetreaz, firesc, la mijlocul distribuiei (cu de asimetrie de dreapta), undenumrul de arbori mijlocii i suprafaa de baz a acestora este cea mai mare in arboret, arboriigroi fiind i ei reprezentai suficient de bine, ns numrul lor este mic (de unde asimetria dedreapta). Chiar dac numeric predomin arborii subiri, suprafaa de baz i implicit volumul estereprezentat majoritar de arborii groi.

Suprafaa de baz la hectar, P 116

y = 0.0001x4 - 0.0086x3 + 0.1666x2 - 0.9089x + 1.8402R2 = 0.7543

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

4.0000

4.5000

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100

104


Supr

afa

a de

baz

Suprafaa de bazPoly. (Suprafaa de baz)

Fig. 10. Distribuia suprafeei de baz/ha pe categorii de diametre, P116 800 mFig. 10. Distribution of basal area per hectare by dbh categories, P116 800 m

36

Volumul pe picior la hectar

Volumul pe picior al arboretelor virgine de la Izvoarele Nerei prezint valori impresionante,variind ntre 588,621 i 1128,674 m3/ha, cu media de 852,718 m3/ha.

Volumul la hectar, P 116

y = 0.0025x4 - 0.1728x

3 + 3.4809x

2 - 19.225x + 30.344

R2 = 0.7696

-10.0000.000

10.00020.00030.00040.00050.00060.00070.00080.00090.000

100.000

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100

104


Volu

mul

Volumul Poly. (Volumul)

Fig. 11. Distribuia volumului/ha pe categorii de diametre, P116 800 mFig. 11. Distribution of volume per hectare by dbh categories, P116 800 m

Distribuiile volumelor pe categorii de diametre (care arat similaritate cu distribuiilesuprafeelor de baz) prezint o apropiere de curba normal, volumul fiind concentrat n mijloculditribuiei. Totui, comparativ cu distribuiile suprafeelor de baz, asimetria de dreapta e maiaccentuat, volumul se concetreaz i mai mult la dreapta, fapt explicat de participarea n calcululvolumului a variabilei nlime, care prezint de regul valori impresionante pentru arborii cudiametre mari (localizai n dreapta distribuiei volumelor).

Consistena

Din datele biometrice privind suprafele proieciilor coroanelor arborilor din fiecarea pia deprob, precum i folosind dispunerea spaial a acestora, se obin: Indicele de acoperire a coronamentului ca sum a suprafeelor proieciilor coroanelor

pe sol, raportat la suprafaa arboretului, este de regul supraunitar, excepie fcndarboretul din suprafaa de prob 120, aflat n apropierea limitei de vegetaie altitudinal afgetelor;

Indicele de nchidere a coronamentului raport ntre suprafaa umbrit de coronament isuprafaa total a arboretului, de regul este subunitar;

Indicele de consisten exprimat de silvicultori n zecimi, sau, mai precis, cu douzecimale, coincide ca indicator cu indicele de nchidere a coronamentului.

37

Tab. 5. Indicatori de caracterizare a consistenei arboretelorTab. 5. Indexes for characterization of stands crown density

Altitudine,m

Suprafaade prob

Suprafaa totala proiecieicoroanelor

(m2/ha)

Indicelede

acoperire

Suprafaaacoperit de

coroane(m2/ha)

Indicele denchidere a

coronamentului

Indice deconsisten

114 13228 1.3228 8517 0.8517 0.85115 NA NA NA NA NA800116 15821 1.5821 9445 0.9445 0.94110 11583 1.1583 8155 0.8155 0.82111 13350 1.335 8565 0.8565 0.861000112 12652 1.2652 8836 0.8836 0.88101 10023 1.0023 8031 0.8031 0.80102 11426 1.1426 8594 0.8594 0.861200103 12274 1.2274 8532 0.8532 0.85118 13359 1.3359 8774 0.8774 0.88119 10090 1.009 7526 0.7526 0.751350120 9759 0.9759 7271 0.7271 0.72

Spaierea coroanelor

n figura ce urmeaz se prezint spaierea coroanelor arborilor n plan orizontal, pentru suprafade prob de 1 ha P112 (Fig. 12):

Fig. 12. Spaierea coroanelor arborilor la nivelul altitudinal 1000 m: P 112Fig. 12. Spacing of trees crowns within the 1000 m altitudinal level: P 112

38

5.2. Structura vertical5.2. Vertical structure

nlimile arborilor

Tab. 6. Indicatori statistici ai nlimilor arborilorTab. 6. Satistic indicators regarding the tree heights

Indicatori statistici - nlimile arborilor - nivel altitudinal 800 m


Abatereastandard


%

Amplitudinea,m

114 24.04 132.73 11.52 47.92 42.652115 24.86 140.84 11.87 47.73 41.952116 23.75 149.91 12.24 51.56 45.157Indicatori statistici - nlimile arborilor - nivel altitudinal 1000 m


Abatereastandard


%

Amplitudinea,m



Abatereastandard


%

Amplitudinea,m



Abatereastandard


%

Amplitudinea,m

118 21.05 62.71 7.92 37.61 31.191119 23.56 78.96 8.89 37.72 32.426120 20.12 68.86 8.30 41.23 29.784

39

Numrul de arbori la hectar distribuit pe categorii de nlimi

Numrul de arbori la hectar pe categorii de nlimi, P 112

y = 0.0005x5 - 0.0369x4 + 0.9504x3 - 10.672x2 + 47.921x - 40.069R2 = 0.7908

-505

101520253035404550

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

TurcuDanielOnd.pdf

Documents

Transcript of TurcuDanielOnd.pdf