analiza cech taksacyjnych buka zwyczajnego

P o z n a ń s k i e T o wa r z y s t w o P r z y j a c i ó ł N a u k
Wydział Nauk rolniczych i leŚnych
Prace komisji nauk rolniczych i komisji nauk leśnych
Tom 103 – 2012
Wojciech Kowalkowski, Katarzyna Kaźmierczak, Robert Korzeniewicz
Analiza cech taksacyjnych buka zwyczajnego
(Fagus sylvatica L.) w doświadczeniu
proweniencyjnym w Nadleśnictwie Śnieżka
Analysis of the valuation features of European beech (Fagus sylvatica L.)
in a provenance trial in the Śnieżka Forest Inspectorate
Abstract. Provenance trials are a basic experimental method to deliver knowledge concerning the growth
and development of the progeny of different tree species populations in different climate and soil conditions.
The aim of the paper was to: 1) find out if different beech provenances (growing on an experimental plot in
the Forest District Śnieżka) impact basic features of growing trees, e.g. dbh and height and, 2) find out which
beech provenances were best adapted to suit local site conditions. The experiment was established in 1967,
using a completely randomized block design in 6 replications. Each of the 7-th provenances was represented
by 720 plants, 120 per plot. Measurements were conducted every 10-th year and tree heights and dbh were
measured. The average values for each replication were taken for further calculations. Currently, the provenances best adapted to the local site conditions were from Rozołdy and Klimontów. However, the obtained
results do not give an unequivocal answer as to which beech provenances may be cultivated in the site conditions of the experimental plot. .
Key words: European beech, provenance trial, dbh, tree height
Wstęp
Buk zwyczajny (Fagus sylvatica L.) jest uznawany za gatunek subatlantycki (Dzwonko 1990], ale jak podaje Peters [1992], na krańcach zasięgu naturalnego występowania
jest pod wpływem klimatu kontynentalnego. Jako gatunek wykształca rasy lokalne,
z czego wynikają ograniczenia w możliwości swobodnego przenoszenia nasion [Giertych 1990]. Buk zwyczajny jako podstawowy gatunek lasotwórczy budzi w ostatnich
latach coraz większe zainteresowanie europejskich badaczy, a istniejące powierzchnie
doświadczalne są źródłem wielu cennych informacji. Doświadczenia proweniencyjne
dostarczają podstawowej wiedzy na temat zachowania się populacji danego gatunku
w odmiennych warunkach klimatycznych i glebowych. W przypadku tego typu eksperymentów badawczych jedną z cech determinujących ostateczne wyniki jest wiek doświadczenia. Ocena doświadczeń proweniencyjnych wskazuje na dynamiczne zmiany
w rankingu testowanych populacji w kolejnych okresach podlegających analizie [Ko-
18
Wojciech Kowalkowski, Katarzyna Kaźmierczak, Robert Korzeniewicz
walkowski 2001], co potwierdza potrzebę długoletnich obserwacji w tego typu eksperymentach.
Doświadczenie proweniencyjne z bukiem zwyczajnym (Fagus sylvatica L.) w Nadleśnictwie Śnieżka jest fragmentem doświadczenia założonego w 1967 r., składającego
się z 5 powierzchni porównawczych usytuowanych w różnych warunkach siedliskowych
[Rzeźnik 1976].
Celem prezentowanej pracy jest ocena wpływu proweniencji buka posadzonego
w warunkach powierzchni doświadczalnej w Nadleśnictwie Śnieżka na wzrost podstawowych cech pomiarowych drzew – pierśnicy i wysokości oraz wynikających z tego możliwości dostosowania analizowanych populacji do lokalnych warunków siedliskowych.
Materiał badawczy i metodyka
Doświadczenie zlokalizowano w Nadleśnictwie Śnieżka, Obręb Śnieżka, Leśnictwo
Staniszów, oddział 8g. Powierzchnia jest położona na wysokości ok. 390 m n.p.m.
Konfiguracja terenu falista, typ siedliskowy lasu – las wyżynny. Ważniejsze dane klimatyczne:
– długość okresu wegetacyjnego – od 190 do 200 dni,
– średnia roczna suma opadów – 1000 mm,
– okres wegetacyjny od ok. 10 IV do 25 X,
– zaleganie pokrywy śnieżnej – od 90 do 150 dni.
Doświadczenie założono w układzie bloków kompletnie zrandomizowanych w sześciu powtórzeniach. Każdą z siedmiu proweniencji reprezentowało 720 sadzonek,
po 120 na poletku. Pomiarem w okresach 10-letnich objęto wysokość i pierśnicę drzew,
a średnią ustaloną dla każdego powtórzenia przyjęto do dalszych obliczeń. W celu ustalenia wpływu proweniencji na wzrost pierśnicy i wysokości buka zastosowano dwuczynnikową analizę wariancji, a za czynniki różnicujące cechy drzew przyjęto zarówno
ich wiek, jak i pochodzenie. Analizę przeprowadzono dla pomiarów wykonanych
w 20, 30 i 40 roku życia drzew.
Wyniki
Przeprowadzona analiza wariancji wykazała oczywisty istotny wpływ wieku na
wzrost pierśnicy w 10-letnim interwale pomiarowym. Zgodnie z uzyskanymi wynikami
na wzrost pierśnicy drzew wpływa w sposób istotny także pochodzenie buka. W przypadku drugiej cechy pomiarowej – wysokości – odnotowano istotny wpływ jedynie wieku drzew, co jest prawidłowością. W przypadku obu cech nie stwierdzono istotnej statystycznie interakcji pomiędzy wiekiem drzew a ich pochodzeniem (tab. 1).
Niezależnie od pochodzenia buków ich średnia pierśnica prawidłowo wzrasta wraz
z wiekiem drzew, podobnie jak zmienność tej cechy. Również wysokość rośnie z wiekiem drzew niezależnie od proweniencji, natomiast brak widocznego związku pomiędzy
zmiennością a wiekiem buków (tab. 2).
19
Analiza cech taksacyjnych buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.)
Tab. 1. Wyniki analizy wariancji
Tab. 1. Results of the analysis of variance
Suma
kwadratów
odchyleń
Źródło zmienności
Stopnie
swobody
Średni
kwadrat
odchyleń
F
p-wartość
Pierśnica d1,3
Wyraz wolny
Efekty główne
Interakcje
Wiek
proweniencja
wiek*proweniencja
8048,174
1
8048,174
4738,119
0,000
1071,750
2
535,875
315,480
0,000
27,663
6
4,611
2,714
0,017
1,005
0,450
20,482
12
1,707
Błąd
169,860
100
1,699
Wyraz wolny
12047,95
1
12047,95
9154,200
0,000
1573,10
2
786,55
597,630
0,000
10,96
6
1,83
1,388
0,227
26,50
12
2,21
1,678
0,083
131,61
100
1,32
Wysokość h
Efekty główne
Interakcje
wiek
proweniencja
wiek*proweniencja
Błąd
Największą średnią pierśnicą bez względu na wiek badanych drzew cechowały się
buki pochodzenia Rozdoły, nieco mniejszą Klimontów, zaś najmniejszą populacja Rytro (tab. 2). Najwyższe buki pochodziły z Kątów, a najniższe także z Rytra (tab. 2).
Tab. 2. Podstawowe charakterystyki statystyczne efektów głównych
Tab. 2. Basic statistical characteristics of main effects
Cecha drzewa
Poziom czynnika
d
N
−
x
szt.
h
sdx
−
x
cm
sdx
m
20
41
4,51
0,82
5,74
0,74
30
38
8,36
1,05
9,86
1,62
40
42
11,70
1,93
14,45
1,11
Rozdoły
16
9,02
4,05
9,85
4,21
wiek
Wierzchowo
18
8,00
3,25
9,88
3,94
Łagów
18
8,06
3,11
10,13
4,03
proweniencja Kąty
Klimontów
17
7,92
3,25
10,63
4,21
18
8,84
3,71
10,10
3,74
Brzegi Dolne
18
7,90
3,01
10,00
3,69
Rytro
16
7,78
2,87
9,80
3,48
20
Wojciech Kowalkowski, Katarzyna Kaźmierczak, Robert Korzeniewicz
Tab. 3. Podstawowe charakterystyki statystyczne cech drzew poszczególnych proweniencji w kolejnych
latach pomiarowych
Tab. 3. Basic statistical characteristics of tree characteristics of particular provenances in the successive
years of measurements
Cecha drzewa
Wiek
Proweniencja
d
N
−
x
szt.
20
Rozdoły
6
h
sdx
−
x
cm
4,71
sdx
m
0,80
5,09
0,31
20
Wierzchowo
6
3,99
0,91
5,02
0,34
20
Łagów
6
4,55
0,94
5,78
0,54
20
Kąty
6
4,27
0,71
5,84
0,42
20
Klimontów
6
4,84
0,95
6,63
0,91
20
Brzegi Dolne
6
4,40
0,73
5,88
0,77
20
Rytro
5
4,84
0,65
5,96
0,38
30
Rozdoły
4
9,25
1,34
10,61
1,04
30
Wierzchowo
6
8,56
0,57
10,44
1,16
30
Łagów
6
8,31
1,09
9,59
1,46
30
Kąty
5
8,11
0,89
10,69
1,40
30
Klimontów
6
8,62
0,98
9,19
2,62
30
Brzegi Dolne
6
8,07
0,89
9,86
1,79
30
Rytro
5
7,74
1,51
8,90
0,88
40
Rozdoły
6
13,17
2,11
14,10
1,74
40
Wierzchowo
6
11,44
0,95
14,18
0,55
40
Łagów
6
11,33
1,76
15,04
0,91
40
Kąty
6
11,42
1,39
15,39
0,58
40
Klimontów
6
13,06
2,08
14,49
1,14
40
Brzegi Dolne
6
11,25
1,14
14,25
0,74
40
Rytro
6
10,26
2,56
13,75
1,19
Początkowo najmniejszą pierśnicą wyróżniały się buki pochodzenia Wierzchowo
i Kąty, a największą pochodzenia Klimontów, Rytro i Rozdoły (tab. 3 i 4, ryc. 1). Również najmniejszą wysokością cechowały się buki pochodzenia Wierzchowo, a największą
pochodzeń Klimontów i Rytro (tab. 3 i 4, ryc. 2). Buki pochodzenia Rytro mimo wysokiej średniej pierśnicy i wysokości w wieku 20 lat, w następnych latach osiągnęły najmniejszą średnią pierśnicę i wysokość zarówno wieku 30, jak i 40 lat (tab. 4, ryc. 1 i 2).
Wynik bezwzględny wzrostu zarówno pierśnicy, jak i wysokości nie przesądza
o przyszłym tempie zwiększania się obu cech pomiarowych drzew poszczególnych proweniencji. Ciekawy wydaje się średni przyrost badanych cech wykazany w kolejnych
Analiza cech taksacyjnych buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.)
21
Ryc. 1. Kształtowanie się z wiekiem pierśnicy buków różnych proweniencji
Fig. 1. Dbh development with age of beeches of different provenances
Ryc. 2. Kształtowanie się z wiekiem wysokości buków różnych proweniencji
Fig. 2. Height development with age of beeches of different provenances
okresowych pomiarach. Największym średnim okresowym przyrostem pierśnicy w okresie pomiędzy 20 a 30 rokiem życia buków wyróżniały się pochodzenia Wierzchowo
i Rozdoły (różnica pomiędzy średnimi pierśnicami wyniosła ponad 4,5 cm). Jednak jedynie w przypadku proweniencji Klimontów kolejny okres pomiarowy przyniósł wzrost
przyrostu. Świadczy to, iż pozostałe pochodzenia osiągnęły punkt kulminacyjny przyro-
22
Wojciech Kowalkowski, Katarzyna Kaźmierczak, Robert Korzeniewicz
Tab. 4. Ranking proweniencji wg wielkości cech wymiarowych w kolejnych latach pomiaru
Tab. 4. Rank of provenances according to the values of measurement characteristics
in the successive years of measurements
Cecha drzewa
d
Proweniencja
h
20
30
40
20
30
40
Rozdoły
5
7
7
2
6
2
Wierzchowo
1
5
5
1
5
3
Łagów
4
4
3
3
3
6
Kąty
2
3
4
4
7
7
Klimontów
6
6
6
7
2
5
Brzegi Dolne
3
2
2
5
4
4
Rytro
6
1
1
6
1
1
* poszczególne numery nadano według rosnących cech pomiarowych.
stu średnicy na wysokości 1,3 m przed 30 rokiem życia, zaś dla pochodzenia Klimontów ten czas dopiero nadejdzie. Odmienną sytuację zaobserwowano w stosunku do wysokości. Największy średni przyrost tej cechy w okresie od 20 do 30 roku życia drzew
odnotowano także dla pochodzeń Rozdoły i Wierzchowo (różnica pomiędzy średnimi
wysokościami dla tych lat wyniosła ponad 5 m), ale w kolejnym okresie spadła znacząco (różnica pomiędzy średnimi wysokościami przekroczyła poziom 3 m). Podobną tendencję zaobserwowano także u buków z Kątów. Świadczyć to może również o przekroczeniu punktu maksymalnego, czyli o kulminacji przyrostu wysokości do 30 roku życia
buków. U pozostałych proweniencji okresowy średni przyrost wysokości wzrasta. Największą dynamikę zaobserwowano dla pochodzeń Klimontów i Rytro. Świadczy to, iż
wiek, w którym nastąpi kulminacja przyrostu wysokości dla pochodzeń Łagów, Klimontów, Rytro i Brzegi Dolne, dopiero nadejdzie.
Dyskusja
Ocena przydatności uprawowej populacji buka różnych pochodzeń oparta jest na
analizie kilku najważniejszych cech. Na etapie młodocianym istotne są obserwacje przeżywalności, a także kluczowych z punktu oceny adaptacji do warunków siedliskowych
cech fenologicznych [Madsen 1995, Wuehlisch i in. 1997]. Kolejnym elementem ważnym dla podejmowania decyzji gospodarczych jest różnicowanie się testowanych pochodzeń pod względem przyrostu wysokości i grubości. Przy analizie tych cech wiek
drzew ma podstawowe znaczenie. Większość doświadczeń zawansowanych wiekowo
ma lokalny charakter, co utrudnia możliwości szerszego wykorzystania ich wyników.
Innym problemem starszych doświadczeń była niewielka liczba testowanych pochodzeń
[Münch 1949, Galoux 1966].
Analiza cech taksacyjnych buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.)
23
Najstarszym krajowym doświadczeniem proweniencyjnym jest założona w 1963
roku powierzchnia w Leśnym Zakładzie Doświadczalnym w Rogowie [Tarasiuk i in.
2003]. W tym doświadczeniu testowane są tylko 3 pochodzenia: Leśny Dwór, Rogów
i Świętokrzyski Park Narodowy. Wyniki tego doświadczenia wskazują na zróżnicowanie
między testowanymi populacjami w obrębie analizowanych cech [Tarasiuk i in. 2005]. Wyniki uzyskiwane z później założonych powierzchni doświadczalnych wskazują na
zróżnicowanie rosnących tam populacji [Barzdajn 2005]. Jednak te wyniki mają charakter tymczasowy, ze względu na niski wiek analizowanych doświadczeń.
W omawianym doświadczeniu niewielka liczba pochodzeń jest rekompensowana lokalizacją drzewostanów matecznych. Występują w nim zarówno populacje z północy,
jak i południowego wschodu Polski, czyli obszarów gdzie buk zwyczajny jest istotnym
składnikiem drzewostanów. Uzyskane wyniki nie dają jednoznacznej odpowiedzi, które pochodzenia mogą być uprawiane w warunkach siedliskowych powierzchni badawczej.
Zmiany w rankingu zaobserwowane w trakcie trwania doświadczenia wskazują na możliwość zaistnienia dalszych zmian w uszeregowaniu pochodzeń. Być może kolejne pomiary dadzą możliwość określenia stałej tendencji w pozycjach rankingowych populacji
w ramach analizowanych cech.
Wnioski
1. Na bieżącym etapie badań pochodzeniami najlepiej przystosowanymi do lokalnych warunków siedliskowych są Rozdoły i Klimontów.
2. Proweniencja Rytro, ze względu na uzyskane niskie wyniki analizowanych cech,
wydaje się najsłabiej przystosowana do warunków powierzchni doświadczalnej.
3. Niezbędne jest prowadzenie dalszych badań, których wyniki jednoznacznie wskażą na pochodzenia lokalnie możliwe do wykorzystania.
Literatura
Barzdajn W. (2005): Ocena wyników badań proweniencyjnych buka i dębów. W: Ochrona leśnych zasobów
genowych i hodowla selekcyjna drzew leśnych w Polsce – stan i perspektywy. Konferencja NaukowoTechniczna. Malinówka. Wydawnictwo Świat: 7-78.
Dzwonko Z. (1990): Ekologia [W:] Buk zwyczajny Fagus sylvatica L. PWN, Warszawa–Poznań: 237-328.
Galoux A. (1966): La variabilité geneologique du hetre commun (Fagus sylvatica L.) en Belgique. Trav. Sta.
Rech. Groenendaal A. 11.
Giertych M. (1990): Genetyka. [W:] Buk zwyczajny Fagus sylvatica L. PWN, Warszawa–Poznań: 193-236.
Kowalkowski W. (2001): Zmienność buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) polskich pochodzeń w 30-letnim doświadczeniu proweniencyjnym. Rozprawy naukowe, z. 318, Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu.
Madsen S.F. (1995): International beech provenance experiment 1983–85. Analysis of the Danish member of
the 1983 series. Genetics and silviculture of beech. Proc. of the 5th IUFRO beech symposium 1994. Denmark (S. Madsen, ed). Forskkningsserien: 11(1995):83-89.
Münch E. (1949): Vergleichender Anbauversuch mit Buchen verschidener Herkunft. In „Beiträge zur Forst­
pflanzenzüchtung” Bayer. Landwirtschaftsverlag G.m.b.H. München Ed. B. Huber: 103-108.
24
Wojciech Kowalkowski, Katarzyna Kaźmierczak, Robert Korzeniewicz
Peters R. (1992): Ecology of beech forests in the nortern hemi spher. Wageningen: Landbouwuniwersiteit:
125.
Rzeźnik Z. (1976): Badania buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) polskich proweniencji. Rocz. AR Poznań.
Rozprawy naukowe 72:1-37.
Tarasiuk S., Bellon S., Szeligowski H. (2003): Przydatność hodowlana trzech pochodzeń buka zwyczajnego
w wieku 40 lat na uprawie proweniencyjnej w Leśnym Zakładzie Doświadczalnym w Rogowie. Zeszyty
Naukowe AR w Krakowie 88:59-66.
Tarasiuk S., Jednoralski G. (2005): Zmienność, jakość hodowlana i właściwości fizyczno-mechaniczne drewna trzech pochodzeń buka. Sylwan 149(3):42-49.
Wuehlisch G., Liesebach M., Muhs H.J., Stephan R. (1997): A Network of International Beech Provenance
Trials.Turok J., Kremer A., de Vries S. compilers. First EUFORGEN Meeting on Social Broadleaves.
Bordeaux, France, 23–25 October 1997. Internatinal Plant Genetic Resources Institute. Rome: 164-172.
Adres do korespondencji – Coresponding address:
Wojciech Kowalkowski
Katedra Hodowli Lasu
[email protected]
Katarzyna Kaźmierczak Katedra Urządzania Lasu
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
ul. Wojska Polskiego 28
60-625 Poznań