Ü 32
Issue 1 • 2 0 1 1
32 Issue 1
2011
Sadr`aj
Contents ¿ Sadr`aj
Content
Uvodnik – Editorial Slavko Mati} Me|unarodna godina {uma u svjetlu 50-godi{nje uske suradnje hrvatske {umarske znanosti i struke International Year of Forests in the Light of the 50th Anniversary of Close Collaboration of Forestry Science and Profession
1
Znanstveni radovi – Research articles Slavko Mati} Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u Hrvatskoj The impact of Site Changes and Management Methods on Dieback of Common Spruce (Picea abies Karst.) in Croatia Igor Ani}, Stjepan Mikac Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama na malim povr{inama Natural Regeneration of Common Beech (Fagus sylvatica L.) Stands Using Small Scale Shelterwood System Milan Or{ani}, Damir Drvodeli}, Damir Ugarkovi} Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu Ecological and Biological Properties of Holm Oak (Quercus ilex L.) on the Island of Rab Ivica Tikvi}, Damir Ugarkovi}, Josip Ga{par Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe adaptivnoga gospodarenja {umskim ekosustavima u Hrvatskoj Spatial Analysis of Pedunculate Oak Mortallity Rate for Adaptive Forest Ecosystem Management in Croatia Damir Ugarkovi}, Ivica Tikvi}, Zvonko Seletkovi} Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Gorskom kotaru Correlation of Habitat and Structural Factors with Dieback and Nutrition of Silver Fir (Abies alba Mill.) in Gorski Kotar Joso Vukeli}, Stjepan Mikac, Dario Bari~evi}, Irena [api}, Darko Bak{i} Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi Smr~eve doline na sjevernom Velebitu Vegetation and Structural Features of Norway Spruce Stands (Picea abies Karst.) in the Virgin Forest of Smr~eve Doline in Northen Velebit Dario Bari~evi}, Irena [api} Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri A Contribution to the Knowledge of Composition and Classification of Holm Oak Forests in Istria Nikola Pernar, Danko Holjevi}, Darko Bak{i}, Josip Petra{, Ivan Perkovi} Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami The Impact of Technical and Biological Measures on Soil and Erosion Dynamics in the Research Site of Abrami Darko Bak{i}, Ivan Perkovi}, Nikola Pernar, Joso Vukeli}, Boris Vrbek Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama sjevernoga Velebita i [tirova~e Pedophysiographic Features and Heavy Metal Content (Pb, Zn, Cd and Cu) in Spruce Forests of Northern Velebit and [tirova~a @eljko [panjol, Roman Rosavec, Damir Bar~i}, Ivo Gali} Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) Flammability and Combustibility of Aleppo Pine (Pinus halepensis Mill.) Stands Damir Bar~i}, @eljko [panjol, Roman Rosavec Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) na kr{kom submediteranskom podru~ju Impact on Site and Development of Black Pine (Pinus nigra J.F.Arnold) Forest Cultures in the Submediterannean Karst Area Jozo Franji}, Krunoslav Sever, Sa{a Bogdan, @eljko [kvorc, Daniel Krstono{i}, Ivana Ale{kovi} Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja u klonskim sjemenskim planta`ama hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) Phenological Asynchronization as a Restrictive Factor of Efficient Pollination in Clonal Seed Orchads of Pedunculate Oak (Quercus robur L.) @eljko [kvorc, Jozo Franji}, Daniel Krstono{i}, Krunoslav Sever, Ivana Ale{kovi} Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije Vegetation Fetures of Beech Forests of Psunj, Papuk and Krndija Mountains Davorin Kajba, Ida Kati~i}, Sa{a Bogdan Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) iz sjemenskih zona Posavine, Podravine i Podunavlja Estimation of Genetic Parameters in Open Pollinated Progeny Trials from Plus Trees of Pedunculate Oak (Quercus robur L.) Selected in Posavina and Podravina and Podunavlje Seed Zones Marilena Id`ojti}, Marko Zebec, Igor Poljak Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine Dendrological and Horticultural Value of Lisi~ine Arboretum Milan Glava{ Za{tita hrastovih sastojina od pepelnice (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) Protection of Oak Stands from Powdery Mildew (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) Boris Hra{ovec, Luka Kasumovi}, Milivoj Franjevi} Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita Overwintering of Eight Toothed Spruce Bark Beetle (Ips typographus) in Spruce Forests of North Velebit
7
19
31
43
57
73
87
99
111
121
131
141
157
177
193
205
211
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Danko Dimini}, Nenad Poto~i}, Anamarija Jazbec, Miljenko @upani} Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru Infestation of Common Mistletoe and Nutrition Status of Silver Fir in Gorski Kotar (Croatia)
223
Josip Margaleti}, @eljko Kauzlari}, Maja Moro, Marko Vucelja, Linda Bjedov, Goran Videc Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara Morphological Parameters of Fat Dormouse (Glis glis L.) in Forests of Gorski kotar
239
Marijan Grube{i}, Branko Uro{evi}, Zlatan Mihaljevi}, Kristijan Tomljanovi} Uzgoj obi~noga jelena (Cervus elaphus L.) u kontroliranim uvjetima u ogra|enom prostoru [epre{hat Breeding of Red Deer (Cervus elaphus L.) in Fenced Controlled Condition of [epre{hat
251
Kre{imir Krapinec, Dario Majnari}, Davor Jovanovi}, Igor Kova~, Ivica Medari} Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) u {umama obi~ne jele (Abies alba) u Hrvatskoj Initial Results of Research into Brown Bear Timber Damage (Ursus arctos) in Silver Fir (Abies alba) Forests in Croatia
259
Juro ^avlovi}, Krunoslav Teslak, Anamaria Jazbec, Mislav Vedri{ Utjecaj sastojinskih, stani{nih i strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta lu`njaka Impact of Stand, Site and Structural Characteristics on Stand Regeneration Planning in Pedunculate Oak Forests
271
Mario Bo`i}, Juro ^avlovi}, Ernest Gor{i}, Krunoslav Teslak Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku Dynamics of Establishing the Selection Structure in Beech-Fir Stands on Papuk
287
Anamarija Jazbec, Mislav Vedri{, Mario Bo`i}, Ernest Gor{i} U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa Efficiency of Inventory in Uneven-Aged Forests on Sample Plots with Different Radii
301
Renata Pernar, Ante Seletkovi}, Mario An~i}, Jelena Su~i} Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi Features of Spatial Snag Distribution in a Beech-Fir Forest
313
Ante Seletkovi}, Renata Pernar, Mario An~i}, Jelena Su~i} Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja satelitskoga snimka IKONOS Assessment of Stand Structural Elements on the Basis of Spectral Reflectance Values of an IKONOS Satellite Image
329
Tomislav Por{insky, Igor Stanki}, Andreja Bosner Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize nominalnoga tlaka na podlogu Ecoefficient Timber Forwarding Based on Nominal Ground Pressure Analysis
345
@eljko Ze~i}, Dinko Vusi}, Hrvoje Neve~erel, Mladen Mikulin Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala euroameri~ke topole u nizinskim {umama Influence of Load Volume on Productivity of Skidding Euro-American Poplar Stems with Tractor Timberjack 240C in Lowland Forests
357
@eljko Ze~i}, Dinko Vusi}, Zoran [timac, Matija Cvekan, Ante [imi} Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora Aboveground Biomass of Silver Fir, European Larch and Black Pine
369
Marijan [u{njar, Dubravko Horvat, Zdravko Pandur, Marko Zori} Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva Axle Load Determination of Truck with Trailer and Truck with Semitrailer for Wood Transportation
379
Dubravko Horvat, Zdravko Pandur, Marijan [u{njar, Stjepan Nikoli}, Marko Zori} Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda Environmental Viability of Two Methods of Mechanized Forest Residues Management
389
Tibor Pentek, Dragutin Pi~man, Hrvoje Neve~erel, Kruno Lepoglavec, Ivica Papa, Igor Poto~nik Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske Primary Forest Opening of Different Relief Areas in the Republic of Croatia
401
Dragutin Pi~man, Tibor Pentek, Hrvoje Neve~erel, Ivica Papa, Kruno Lepoglavec Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma nagnutih terena Republike Hrvatske Possibilities of Application of Relative Openness in Secondary Forest Opening of Slope Forests in Croatia
417
Ivan Martini}, Matija Landeki}, Mario [por~i}, Marko Lovri} [umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti pri {umskom radu Forestry at the EU’s Doorstep – How Much areWe Ready in the Area of Occupational Safety in Forestry
431
Mario [por~i}, Matija Landeki}, Marko Lovri}, Ivan Martini} Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu Planning and Decision Making Models in Forestry
443
Stjepan Posavec, Juraj Zeli}, Ivica Fliszar, Karlo Beljan Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega Implementation of Cost Calculation Model in Forest Evaluation of Po`ega Forest Administration
457
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Uvodnik – Editorial
Me|unarodna godina {uma u svjetlu 50-godi{nje uske suradnje hrvatske {umarske znanosti i struke U Republici Hrvatskoj, na prili~no malom prostoru, vladaju raznoliki ekolo{ki uvjeti koji utje~u na formiranje stani{ta na kojima se nalaze raznovrsne {umske zajednice s brojnim biljnim i `ivotinjskim vrstama. Prirodne {umske zajednice obilje`avaju razli~ite pojase {umske vegetacije koji se prote`u od sredozemnih, nizinskih, brdskih, gorskih do visokoplaninskih podru~ja. Svaka od njih, bez obzira na stani{nu i `ivotnu raznolikost, tijekom svoga `ivota trajno proizvodi dobra izra`ena u gospodarskim i op}ekorisnim vrijednostima, koja su prijeko potrebna za kvalitetne `ivotne uvjete. Da bismo {umom uspje{no gospodarili i odr`avali njezinu vje~nost na odre|enom `ivotnom prostoru ili stani{tu, moramo poznavati sva njezina obilje`ja bitna za opstanak, koja {umarstvo mora uzimati u obzir pri gospodarenju njome. [umu ~ine {umsko tlo suvislo obraslo {umskim drve}em, grmljem i prizemnim ra{}em, gdje se trajno proizvodi drvna tvar i op}ekorisna dobra izra`ena u ekolo{kim (za{titnim), dru{tvenim (socijalnim) i socijalno-ekofiziolo{kim funkcijama, u kojoj vlada ravnote`a i uzajamni odnosi izme|u `ivotne zajednice ili biocenoze (biljke, `ivotinje, mikroorganizmi) i stani{ta (tlo, klima, reljef). Zbog vjekovne ugro`enosti {uma, stihijskih sje~a i opravdanoga straha od mogu}nosti njihova nestanka, {to se na ve}em dijelu Zemlje ve} dogodilo i {to se i danas doga|a, u Europi se u 17. stolje}u utemeljuje {umarstvo kao organizirana struka koja }e se na znanstvenoj i stru~noj osnovi brinuti za {ume. [umarstvo je znanost, struka i umije}e gospodarenja i o~uvanja {umskoga ekosustava za trajnu dobrobit dru{tva, okoli{a i gospodarstva. Ono se brine za uravnote`eno i potrajno gospodarenje {umama, maksimalne prinose, kvalitetno pomla|ivanje i njihovu vje~nost. Istodobno vodi brigu o `ivotinjskom svijetu, obilnim i trajnim pri~uvama pitke vode, privla~nom i rekreacijskom okoli{u i u prirodnim i u Croat. j. for. eng. 32(2011)1
urbanim sredinama, te o raznovrsnim uslugama i proizvodima. Definicija {ume i kratak opis {umarstva govore i o obilje`jima {uma, dobrima koja nam daju i zadacima {umarske struke koja ta dobra trajno odr`ava. Dobra koje nam {ume danas pru`aju prelaze okvire {umarske struke jer su temeljni `ivotni uvjeti koji imaju neprocjenjivu vrijednost i zna~enje za cijelo ~ovje~anstvo i njegov opstanak. Te spoznaje o zna~enju {uma i {umarstva bile su razlog da Forum za {ume Ujedinjenih naroda, na inicijativu Republike Hrvatske, na 5. zasjedanju u svibnju 2005. godine pokrene proceduru da se 2011. godina proglasi Me|unarodnom godinom {uma. Zbog toga je rezolucijom Op}e skup{tine UN-a od 20. prosinca 2006. ova godina progla{ena Me|unarodnom godinom {uma. Hrvatska je {umarska struka ponosna {to se, na njezin poticaj, ove godine u cijelom svijetu {ume stavljaju u sredi{te zanimanja svekolike javnosti, {to }e sigurno biti razlog ve}e za{tite i o~uvanja, a to zna~i i boljega gospodarenja {umama. Isto tako ponosni smo {to su nam {ume najprirodnije, najkvalitetnije i najstabilnije u Europi, za {to je zaslu`na {umarska struka koja je imala uvijek jasne ciljeve gospodarenja koji su {ume vodile u dobru budu}nost. Da bi se do{lo do dana{njega stanja {uma i {umarstva u Hrvatskoj, bilo je nu`no prije}i dug i trnovit put. On po~inje osnivanjem {umarstva kao struke i znanosti prije nekih 250 godina ili, to~nije, 1765. godine, kada je napravljen »prvi {umarski stru~ni opis i nacrt {uma« za {ume triju pukovnija: Li~ke, Oto~ke i Ogulinske, i kad su osnovane tri {umarije: u Krasnu, O{tarijama i {umi Petrova gora. Te je iste godine napravljen i objavljen »definitivni {umski red« sastavljen od 34 to~ke s odredbama o sje~i {uma, izvozu i trgovini. Da bismo dobili cjelovitu sliku zbli`avanja i suradnje hrvatske {umarske znanosti i struke, navest }emo neke zna~ajnije datume i doga|anja koja su imala odlu~uju}u ulogu za hrvatske {ume, struku i znanost.
1
S. Mati}
Me|unarodna godina {uma u svjetlu 50-godi{nje uske suradnje hrvatske {umarske znanosti i struke (1–6)
Godine 1769. izlazi [umski red Marije Terezije na hrvatskom i njema~kom jeziku, koji je istodobno prvi ud`benik i zakon o {umama. U prvoj polovici 19. stolje}a {koluju se na{i ljudi na [umarskoj akademiji u Mariabrunnu u Austriji i drugim europskim sredi{tima, od kojih spominjemo Tomi}a, [porera i Kosa, jer su u to vrijeme imali va`nu intelektualnu, stru~nu i domoljubnu ulogu u javnom `ivotu tada{nje Hrvatske. Godine 1852. izlazi Zakon o {umama koji se i danas smatra najboljim zakonom u Europi jer je, uz ostalo, definirao potrajnost ili odr`ivi razvoj u {umarstvu. Godine 1846. osniva se Hrvatsko-slavonsko {umarsko dru{tvo ~ija je velika aktivnost bila usmjerena na otvaranje hrvatskoga {umarskoga u~ili{ta na doma}em tlu, {to je i u~injeno 1860. kad je osnovano Gospodarsko-{umarsko u~ili{te u Kri`evcima. Ve} 1877. izlazi prvi broj znanstveno-stru~noga glasila [umarski list koji neprekidno izlazi do danas. Temeljem novoga Zakona o {umama od 26. 3. 1894. odre|eno je da se pri Vladi osnuje poseban [umarski odsjek i odre|uje se nu`nost »akademi~ke naobrazbe« za {umarsku tehni~ku slu`bu, {to je bio razlog preseljenja {umarske nastave iz Kri`evaca na Sveu~ili{te u Zagrebu. Tako je 20. listopada 1898. po~ela raditi [umarska akademija na Sveu~ili{tu u Zagrebu »prislonjena« na onda{nji Mudroslovni fakultet. Akademija ima trogodi{nju sveu~ili{nu nastavu, a ve} se {kolske godine 1907/08. osamostaljuje s vlastitim pro~elnikom i ~etverogodi{njom nastavom. Isti dan kad je po~ela raditi [umarska akademija otvara se novosagra|eni [umarski dom, vlasni{tvo Hrvatsko-slavonskoga {umarskoga dru{tva u kojem je ona smje{tena. Akademija je dala velik doprinos razvoju {umarske znanstvene i stru~ne misli na na{im prostorima. Ve} 1907. godine tri zna~ajna {umarska stru~njaka stje~u doktorat znanosti: Andrija Petra~i} i \uro Nenadi} na [umarskom fakultetu u Münchenu, a Aleksandar Ugrenovi} na Mudroslovnom fakultetu u Zagrebu. S pravom mo`emo tvrditi da je [umarska akademija prete~a svih tehni~kih fakulteta u nas, jer su se na njoj prvi put na Sveu~ili{tu u Zagrebu predavali »matemati~ki predmeti i grafi~ke radnje«, kao {to su: Matematika I i II, Deskriptivna geometrija I i II, Konstruktivno risanje, Geodezija I i II i Tehni~ko risanje I i II. Predavali su se i tehni~ki predmeti, npr.: Op}e graditeljstvo I i II, Tehni~ka i gra|evna mehanika, Vodo i mostogradnja I i II, Gradnja cesta i `eljeznica, Buji~arstvo, [umsko strojarstvo i [umska otpremna sredstva. Matemati~ke i tehni~ke predmete predavali su u ono vrijeme priznati i poznati stru~njaci: O. Ku~era, L. Stjepanek, V. Hlavinka, P. Horvat, S. Setinski, A. Mohorovi~i} i dr. Ve}inu na-
2
vedenih imena mo`emo na}i na popisu poslije osnovane Tehni~ke akademije u Zagrebu i u Pragu. Dana 31. kolovoza 1919. potpisan je ukaz o osnivanju Gospodarsko-{umarskoga fakulteta Sveu~ili{ta u Zagrebu spajanjem [umarske akademije u Zagrebu i Gospodarsko-{umarskoga u~ili{ta u Kri`evcima. [umarski odsjek ostaje i dalje u zgradi [umarske akademije koje je vlasnik Hrvatsko-slavonsko {umarsko dru{tvo u Zagrebu. Prvi izabrani dekan Gospodarsko-{umarskoga fakulteta bio je ugledni {umarski stru~njak prof. dr. Andrija Petra~i}. Krajem 1921. osniva se Zavod za {umske pokuse na Gospodarsko-{umarskom fakultetu. To je prva znanstvena istra`iva~ka ustanova koja treba pokusima i znanstvenim istra`ivanjima promicati {umarsku znanost i gospodarstvo. Po~etna su istra`ivanja posve}ena su{enju hrastika, a u statutu Zavoda doslovno pi{e: »Referent treba da se {to vi{e osvr}e na prakti~nu vrijednost i va`nost pojedinih pokusa za {umsko gospodarstvo«. Prvi su rezultati istra`ivanja objavljeni u prvoj knjizi zavodske edicije Glasniku za {umske pokuse. Zavod je radio do 1961. godine. Savjet ve} tada samostalnoga [umarskoga fakulteta u Zagrebu 1. lipnja 1961. donosi odluku, a Izvr{no ju vije}e Sabora NR Hrvatske potvr|uje, da se osnuje Institut za {umarska istra`ivanja [umarskoga fakulteta Sveu~ili{ta u Zagrebu. Osnovani je institut pod tim imenom radio do 29. 2. 1968. kad se Institut osamostaljuje, a [umarski fakultet prestaje biti osniva~em. Iste godine Savjet [umarskoga fakulteta na prijedlog Vije}a nastavnika donosi odluku o osnivanju i po~etku rada Zavoda za istra`ivanja u {umarstvu na [umarskom fakultetu u Zagrebu. Zavod se bavi znanstvenim radom, radovima na unapre|enju proizvodnje, izradom ekspertiza, davanjem mi{ljenja i savjeta, izradom investicijske i tehni~ke dokumentacije za {umarstvo, odr`avanjem te~ajeva, seminara, objavljivanjem znanstvenih i stru~nih radova i sudjelovanjem u nastavi. [umarski institut u Jastrebarskom osnovan je 1945. godine te je bio prete`no fondovski financiran sve do razdoblja od 1960. do 1965. kada Fond za nau~ni rad i Fond za unapre|enje {umarstva (FU[) prestaju financirati znanstvena istra`ivanja. Godine 1961, kada se osniva Institut za {umarska istra`ivanja [umarskoga fakulteta Sveu~ili{ta u Zagrebu, istodobno se osnivaju {umska gospodarstva u Hrvatskoj te Poslovno udru`enje {umsko-privrednih organizacija. Otada hrvatska {umarska struka po~inje organizirano financirati znanstvene projekte, {to ~ini do dana{njih dana. Institut za {umarska istra`ivanja [umarskoga fakulteta Sveu~ili{ta u Zagrebu zajedno sa [umarskim institutom u Jastrebarskom te {umarskom operativom i Poslovnim udru`enjem {umsko-privrednih Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Me|unarodna godina {uma u svjetlu 50-godi{nje uske suradnje hrvatske {umarske znanosti i struke (1–6)
organizacija izra|uju znanstvenoistra`iva~ke projekte, u koje su uklju~ena fundametalna, primijenjena i razvojna istra`ivanja, uglavnom, za petogodi{nje razdoblje. Osnivanjem Javnoga poduze}a ÂťHrvatske {umeÂŤ p.o. Zagreb 1990. i njegovim financiranjem znanstvenih projekata u hrvatskom su {umarstvu stvoreni dobri temelji za nesmetan razvoj znanosti, znanstvenoistra`iva~koga i nastavnoga rada. Svaki je od navedenih povijesnih podataka zna~ajan korak koji je tijekom dugoga razdoblja pridonosio opstanku i boljitku hrvatskih {uma, {umarske operative i znanosti. Vrijeme od proteklih 50 godina financiranja znanstvenih projekata velik je dobitak i za {umarsku znanost i za {umarsku struku i {ume. To je vrijeme kada su sve {ume u Hrvatskoj postale znanstveni i nastavni poligon i kada se uspostavlja plodna suradnja znanstvenika i {umarskih stru~njaka iz prakse, sve na dobrobit {uma i njihova uspje{noga razvoja. To je dovoljno dugo razdoblje pa su rezulta-
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
S. Mati}
ti takva rada vidljivi i uo~avaju se na cijelom {umskom podru~ju Hrvatske. Usprkos klimatskim i stani{nim promjenama te su{enjima pojedinih vrsta drve}a na{e {ume jo{ imaju mogu}nost da svojom prirodnom strukturom i autohtonim vrstama, uz pomo} {umarske znanosti, zna~ajno ubla`e takve nepovoljne utjecaje. Rad na podizanju, njezi i obnovi {uma, koji traje ve} dva i pol stolje}a, a temeljen je na stru~noj i znanstvenoj osnovi, na na~elima prirodnoga gospodarenja, urodio je plodom: u potpunosti smo sa~uvali prirodne {ume, {to nas danas ~ini posebnim u Europi. Jedinstvenost na{ih {uma rezultat je zajedni~koga rada {umarske znanosti i struke te nam to daje pravo da sa zadovoljstvom i ponosom obilje`avamo Me|unarodnu godinu {uma i 50-godi{njicu plodne znanstvene i stru~ne suradnje hrvatske {umarske znanosti i struke. Slavko Mati}
3
S. Mati}
International Year of Forests in the Light of the 50th Anniversary of Close Collaboration ... (1–6)
International Year of Forests in the Light of the 50th Anniversary of Close Collaboration of Forestry Science and Profession In the Republic of Croatia, on a relatively small area, there are different ecological conditions affecting the development of stands, where different forest communities are found with numerous plant and animal species. The natural forest communities characterize different belts of forest vegetation spreading from the Mediterranean, lowland, hilly and mountainous areas to high mountainous areas. Each of them, regardless of the habitat and animal diversity, during its life cycle continuously produces goods expressed as economic values and general benefits indispensible for providing good life quality. In order to achieve successful and sustainable forest management in a specific habitat or stand, it is necessary to be well acquainted with its features essential for survival, which forestry must take into consideration in forest management. The forest consists of forest soil covered by forest trees, shrubs and hers, where wood and general benefits are continuously produced, expressed in ecological (protective), social and social and ecophysiological functions, with specific balance and interrelations between the life community and biocenosis (plants, animals, microorganisms) and the stand (soil, climate, relief). As forests have been endangered for centuries by uncontrolled felling causing reasonable fear of the possibility of their disappearance, which has already happened in most part of the world and is still happening today, forestry was established in Europe in the 17th century as an organized profession aimed at taking care of forests on a scientific and professional basis. Forestry is a science, a profession and an art of managing and preserving the forest ecosystem for a permanent benefit of the society, environment and economy. It provides balanced and sustainable for-
4
est management, maximum yields, high-quality regeneration and sustainability of forests. At the same time it takes care of the animal world, abundant and continuous reserves of potable water, attractive and recreational environment both in natural and urban areas, as well as of various services and products. The definition of forest and a short description of forestry also define forest features, forest goods and tasks of the forestry profession aimed at permanently preserving these goods. Today, goods provided by the forest exceed the limits of the forestry profession because they are the basic life conditions extremely valuable and significant for the whole humanity and its survival. This awareness of the importance of forests was the reason for the UN Forest Forum to initiate the procedure of proclaiming the year 2011 as the International Year of Forests at the 5th meeting held in May 2005, at the initiative of the Republic of Croatia. As a result this year was proclaimed as the International Year of Forests by the Resolution adopted by the UN General Assembly on December 20 2006. The Croatian forestry is proud because, at its initiative, this year the interest of the whole world will be focused on forests, and this will surely result in better protection and preservation of forests, as well as in better forest management. We are also proud of the fact that our forests are the most natural, and of the best quality and stability in Europe, which is a direct result of the efforts of the forestry profession that has always had clear management objectives providing good future for the forests. It was a long and tedious way to get to the present state of forests and forestry in Croatia. It started by the establishment of forestry as a profession and science some 250 years ago, and to be precise in 1765, when Âťthe first professional forestry description and drawingÂŤ were made for the forests of three military Croat. j. for. eng. 32(2011)1
International Year of Forests in the Light of the 50th Anniversary of Close Collaboration ... (1–6)
districts: Lika, Oto~ac and Ogulin, and when three forest offices were founded in: Krasno, O{tarije and in the forest of Petrova Gora. In that same year, the »final forest order« was drawn up and published. It was made of 34 clauses containing provisions on felling forest trees, export and trade. In order to fully understand the way of close collaboration and cooperation between the Croatian forestry science and profession, some significant dates and events are presented bellow that played a decisive role for the Croatian forests, for the profession and science. In 1769 the Forest Order of Maria Theresa was issued in Croatian and German, and it was at the same time the first textbook and law on forests. In the first half of the 19th century, our people were educated at the Forestry Academy in Mariabrunn in Austria and other European centers, and some of them are Tomi}, [porer and Kos, who had a very important intellectual, professional and patriotic role in the public life of Croatia of that time. In 1852 the Forest Act was issued and it is still considered the best law in Europe because, among others, it defined sustainability or sustainable development in forestry. In 1846 the Croatian-Slavonian Forestry Society was established and its activities were directed to opening a Croatian forestry school, which was done in 1860 when the School of Agriculture and Forestry was founded in Kri`evci. As early as 1877 the first issue of the scientific and professional journal [umarski list (Journal of Forestry) was published and it has been continuously published ever since to the present day. On the basis of the new Forest Act of March 26 1894, a separate Forestry Department was to be established with the Government and »academic education« was required for the forestry technical services. This was the reason for transferring forestry education from Kri`evci to the University in Zagreb. So on October 20 1898 the Forestry Academy started its activities at the University in Zagreb within the then Faculty of Philosophy. The Academy was organized as a three-year study, and already in the academic year 1907/08 it became independent with its own chairman and the study was prolonged to four years. The same day when the Forestry Academy started its activities, the newly built Forestry Center was opened, owned by the Croatian-Slavonian Forestry Society, where it had its premises. The Academy highly contributed to the development of the forestry science and profession in this part of the world. As early as 1907, three prominent forestry experts won their doctor’s degree: Andrija Petra~i} and \uro Nenadi} at the Faculty of Forestry in Munich, and Croat. j. for. eng. 32(2011)1
S. Mati}
Aleksandar Ugrenovi} at the Faculty of Philosophy in Zagreb. We have every right to say that the Forestry Academy was the predecessor of all science faculties in our country, because it was the first at the University of Zagreb to introduce »mathematical subjects and graphic activities«, and namely: Mathematics 1 and 2, Descriptive Geometry 1 and 2, Constructive Drawing, Geodesy 1 and 2 and Technical Drawing 1 and 2. The study also included technical subjects, such as: General Construction 1 and 2, Engineering and Construction Mechanics, Water and Bridge Construction 1 and 2, Rail and Road Construction, Torrent Management, Forest Engineering and Forest Transport Equipment. The teachers of mathematics and engineering were at that time prominent and well known experts: O. Ku~era, L. Stjepanek, V. Hlavinka, P. Horvat, S. Setinski, A. Mohorovi~i} and others. Most of these names can be found in the list of the later on established Academy of Engineering in Zagreb and Prague. On August 31 1919 the Decree was issued on establishment of the Faculty of Agriculture and Forestry at the University in Zagreb by merging the Forestry Academy in Zagreb and the School of Agriculture and Forestry in Kri`evci. The Forestry Department still remained in the building of the Forestry Academy owned by the Croatian-Slavonian Forestry Society in Zagreb. The first appointed dean of the Faculty of Agriculture and Forestry was our recognized forestry expert Prof. Dr. Andrija Petra~i}. In late 1921 the Department of Forest Research was established at the Faculty of Agronomy and Forestry. This was the first scientific and research institution aimed at promoting forestry science and economy based on experiments and scientific research. The first investigations dealt with dieback of oak forests, and the following statement can be found in the Department statute: »The forester should focus his attention on the practical value and importance of specific experiments for the forest economy«. The first results of research were published in the first book of the Department Bulletin for Forest Research (Glasnik za {umske pokuse). The Department operated until 1961. On June 1 1961 the Advisory Council of the then independent Faculty of Forestry in Zagreb made the decision, confirmed by the Executive Council of the Parliament of NR Croatia, to establish the Department of Forestry Research of the Faculty of Forestry at the University of Zagreb. The basic department worked under this name until February 29 1968, when the Department became independent, and the Faculty of Forestry ceased to be the founder. In the same year, at the proposal of the Teachers Board, the
5
S. Mati}
International Year of Forests in the Light of the 50th Anniversary of Close Collaboration ... (1–6)
Advisory Council of the Faculty of Forestry passed the decision on establishment and start up of the Department of Forest Research at the Faculty of Forestry in Zagreb. The Department dealt with scientific research, activities aimed at improving production, development of expertise, giving opinions and advices, preparation of investment and technical documentation for forestry, holding courses and seminars, publishing research and professional papers and teaching. The Forestry Institute in Jastrebarsko was established in 1945 and it was mostly financed from funds until the period from 1960 to 1965 when the Scientific Research Fund and Forest Development Fund stopped financing the scientific researches. In 1961, simultaneously with the establishment of the Forest Research Institute of the Faculty of Forestry in Zagreb, forest management areas were also founded in Croatia as well as the Business Association of forest economy organizations. Since then, the Croatian forestry profession has started, and still is, financing systematically scientific research projects. The Forest Research Institute of the Faculty of Forestry at the University of Zagreb together with the Forestry Institute in Jastrebarsko and forestry practice and Business Association of forest industry organizations develop scientific research projects, usually five-year projects, which include fundamental, applicable and development researches. After the establishment of the Public Enterprise ÂťHrvatske {umeÂŤ p.o. Zagreb in 1990 and its financing of scientific projects, good basis was made in the Croatian forestry for an undisturbed development of science, research and education activities.
6
The above historical data represented significant steps that, in a long period, contributed to the survival and benefit of the Croatian forests, forestry activities and science. The period of the past 50 years of financing the scientific projects resulted in a big gain for the forestry science and profession as well as for forests. During that period all the forests in Croatia became research and training centers and successful collaboration was achieved between scientists and forestry professionals, to the benefit of forests and their successful development. This is a long enough period so that the results of these activities can be clearly seen in all Croatian forests. Despite the climate and stand changes and dieback of certain tree species, our forests still have the opportunity to mitigate unfavorable impacts by their natural structure and indigenous species, with the help of the forestry science. Silviculture and forest regeneration activities that have been consistently applied for two and a half centuries, all based on professional and scientific approach, and principles of natural management, proved to be fruitful: we have fully preserved our natural forests, which makes us today very special in Europe. Such unique forests are the result of joined efforts of the forestry science and profession and we feel to have the right to celebrate with pride and satisfaction the International Year of Forests and the 50th anniversary of a fruitful scientific and professional collaboration between the Croatian forestry science and profession. Slavko Mati}
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u Hrvatskoj Slavko Mati} Nacrtak – Abstract Obi~na je smreka (Picea abies Karst.) vrsta koja prirodno uspijeva u visokom gorju u dolinama i mrazi{tima u kojima nema ozbiljnu konkurenciju drugih vrsta drve}a, a u Europi se najvi{e koristila za osnivanje {umskih kultura. Obilje`ena je svojstvima pionirskih i prijelaznih vrsta drve}a, osjetljiva je na ljetnu su{u, a tijekom razvoja na stani{tima stvara uvjete za razvoj klimatogenih {uma. Razvija se u regularnim i raznodobnim sastojinama, a u prebornim je manje zastupljena u omjeru smjese. Danas je izlo`ena propadanju, tako da joj je postotak osutih kro{anja u Hrvatskoj 59 %, i to u sastojinama koje se nalaze u najvi{im debljinskim razredima, {to upu}uje na njihovu visoku dob i fiziolo{ko slabljenje. Dana{nje su{enje uzrokuju velika su{a, nepovoljna »kemijska klima« i kisele ki{e te {irenje na neodgovaraju}a stani{ta uz izostanak nu`ne njege i obnove. Izmjerene su temperature u posljednjih 15 godina najvi{e u razdoblju od 150 godina otkada se mjere. Temeljem prosje~nih godi{njih temperaturnih odstupanja za Europu od 1850. do 2009. godine uo~avaju se dva hladna i tri topla razdoblja. Sve to smanjuje areal na kojem smreka ima dobre uvjete za razvoj. Obi~na je smreka zna~ajna i vrlo upotrebljiva vrsta kojoj moramo u gospodarskim zahvatima uva`avati biolo{ka svojstava, ekolo{ke zahtjeve i gospodarske vrijednosti, {to }e joj osigurati ve}u stabilnost i bolji razvoj na pogodnim stani{tima i u sastojinama. Klju~ne rije~i: obi~na smreka (Picea abies Karst.), osutost kro{anja, stani{te, klima, su{enje, njega, obnova, gospodarenje
1. Uvod – Introduction Obi~na je smreka (Picea abies Karst.) vrsta brzoga rasta, na najboljim stani{tima postigne visinu preko 50 m i prsni promjer do 2 m. Do danas se najvi{e koristila pri osnivanju {umskih kultura. Vrsta je polusjene, postranu zasjenu podnosi dobro, a ako `elimo da dobro uspijeva, vrh njezine kro{nje mora biti osvijetljen makar podnevnim zrakama sunca (Mati} i Prpi} 1983). Otporna je na mraz, pogoduje joj zimska hladno}a kontinentalne i planinske klime, vrlo je otporna na zimsku studen, voli podru~ja s obilnim oborinama, posebno sa snijegom, a izbjegava ona s malo oborina i niskom relativnom vlagom zraka. U Hrvatskoj prirodno uspijeva u visokom gorju u dubodolinama Gorskoga kotara, Velebita i ostaloga dijela Like, posebno na mrazi{tima u kojima nema ozbiljnu konkurenciju drugih vrsta drve}a (Vajda 1933). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Njezina biolo{ka svojstva i ekolo{ki zahtjevi ubrajaju je u pionirske i prijelazne vrste drve}a. Prirodnom sukcesijom osvaja obe{umljene povr{ine i stvara uvjete za postupno pove}anje udjela vrsta koje grade klimatogenu {umu, naj~e{}e obi~ne bukve i obi~ne jele. Brzina osvajanja prostora vrstama koje grade klimatogenu {umu ovisi ponajprije o stani{nim uvjetima, a i o intenzitetu i na~inu provedenih uzgojnih zahvata na njezi i obnovi koji moraju uzimati u obzir biolo{ka svojstva i ekolo{ke zahtjeve vrsta drve}a koje poti~emo. Vrlo je osjetljiva na ljetnu su{u na koju reagira smanjenjem prirasta, a u novije vrijeme i intenzivnim su{enjem. Slovi kao jedna od najprilagodljivijih vrsta drve}a, pa je i to razlog {to se u velikom dijelu Europe pro{irila izvan granica prirodnoga rasprostiranja na prirodna, ali sje~om ogoljela stani{ta hrasta kitnjaka, obi~ne bukve, obi~ne jele i drugih vrsta drve}a. Najbolje uspijeva na svje`im i dubokim tli-
7
S. Mati}
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
ma, a na suhim i ekstremno vla`nim tlima uspijeva slabije. Vrlo plitku korijensku mre`u razvija u plitkim tlima, tlima s visokom razinom podzemne vode, vla`nim i mokrim stani{tima pa su stabla na takvim stani{tima neotporna na vjetar. U prvim godinama `ivota obi~na smreka raste polagano, a poslije 5. do 10. godine zapo~inje br`e prira{}ivati. [irila se na svim {umskim, a ~esto i na poljoprivrednim stani{tima u srednjoj Europi i {ire, a donekle je i u Hrvatskoj nekriti~no {irena na gotovo sva stani{ta od nizinskih do planinskih. S obzirom na to da je osjetljiva na {tetnike, bolesti i stani{ne promjene, posebno izvan svoga prirodnoga areala, pri osnivanju {umskih kultura na takvim je stani{tima treba mije{ati s drugim pionirskim i prijelaznim vrstama kako bi se postigla ve}a stabilnost (Mati} i Prpi} 1983). Prema ^avlovi}evim (2010) podacima drvna zaliha smreke u {umama na razini Hrvatske iznosi 13 200 000 m3, {to zna~i da je smreka zastupljena s 5,57 m3/ha u obrasloj povr{ini {uma u Hrvatskoj, koja iznosi 2 377 690 ha. Od ukupnoga volumena smrekovih {uma na dr`avne se {ume odnosi 12 400 000 m3, na privatne 800 000 m3, {to je 2,4 % od ukupnoga drvnoga volumena {uma Hrvatske koji iznosi 552 000 000 m3. Od ukupne drvne zalihe obi~ne smreke na razini Hrvatske, u odnosu na zastupljenost po debljinskim razredima, 46 % se nalazi u razredu > od 50 cm, a 34 % u razredu od 30 do 50 cm. Taj podatak nedvojbeno pokazuje da se 80 % drvnoga volumena nalazi u najvi{im debljinskim razredima, {to je istodobno za smreku i vrlo visoka dob te znak da su na{e smrekove {ume stare i da fiziolo{ki slabe. Jednodobne i raznodobne smrekove sastojine visokoga uzgojnoga oblika zauzimaju povr{inu od 6 300 ha s prosje~nim volumenom od 474 m3/ha i ukupnim od 3 000 000 m3, gdje u omjeru smjese obi~na smreka sudjeluje s 52 %, obi~na jela 35 %, obi~na bukva 11 %, gorski javor 1 % i ostala meka bjelogorica s 1 %. Prosje~na godi{nja sje~a iznosi 13,44 m3/ha ili 81 000 m3.
2. Dana{nje stanje obi~ne smreke i njezinih sastojina – The current condition of common spruce and its stands Kad govorimo o stanju jedne vrste drve}a i njezinih sastojina na podru~ju njezina rasprostiranja, onda mislimo na obilje`ja njezine sastojinske strukture, proizvodnih mogu}nosti, mogu}nost obnove i {irenja na druge povr{ine, zdravstvenoga stanja i izgleda njezina opstanka na odre|enom stani{tu.
8
Kako smo ve} u uvodu istaknuli, obi~na smreka nosi obilje`ja pionirske i prijelazne vrste drve}a te su joj ta svojstva omogu}ila prirodno {irenje na sve prazne prostore unutar {irokoga kompleksa, a posebno bukovo-jelovih {uma. Njezino prirodno ili umjetno {irenje na obe{umljene povr{ine, posebno napu{tene pa{njake, livade i sli~ne povr{ine, jedini je pravi put povratka vrsta koje grade klimatogene {ume, naj~e{}e bukve i jele, na napu{tena stani{ta. Ako se pomla|ivanje u zajednici bukve i jele odvija u normalnim sastojinskim i stani{nim uvjetima, postotak udjela pionirske smreke u omjeru smjese relativno je nizak, normalan i po`eljan. Ako ti uvjeti odstupaju od normalnih, njezin je udio ve}i. To se posebice odnosi na sastojine degradirane strukture nastale zbog su{enja ili prekomjerne sje~e i izostanka prirodne obnove glavnih vrsta. Takvo sastojinsko stanje s manjim i ve}im progalama i plje{inama u sastojini dovodi do poreme}enih odnosa u tlu i na tlu. Dolazi do zakorovljenja, zamo~varenja, nestanka humusa, smanjenja biolo{ke aktivnosti u tlu koje gubi svojstvo {umskoga tla i postaje nesposobno za prijam i uspijevanje vrsta koje grade klimatogene {ume. Takva tla obi~no izgube svojstva koja obilje`avaju {umsko tlo, pa su za jedno dulje vrijeme izgubljena za kvalitetno uspijevanje sastojina glavnih vrsta drve}a, ali su sposobna da na njima uspijevaju pionirske vrste drve}a kao {to je i obi~na smreka. Smreka naj~e{}e ispravlja gre{ke ili ekscese nastale u razvoju ili u gospodarenju klimatogenim bukovo-jelovim sastojinama, jer se {iri na prazne prostore nastale gre{kama ili ekscesnim pojavama unutar tih sastojina. To je jedan od zna~ajnih razloga prekomjernoga {irenja smreke izvan svoga prirodnoga stani{ta u klimatogene sastojine kao {to su bukovo-jelove {ume. Pionirske su vrste drve}a po`eljne, ali u jednom manjem postotku u omjeru smjese nekih na{ih klimatogenih {umskih zajednica (Mati} i dr. 1996). Iako te zajednice nisu njihovo trajno stani{te, pionirske vrste naseljavaju i najmanje povr{ine koje ne odgovaraju vrstama koje grade klimatogene {ume, pove}avaju njihovu raznolikost i imaju zna~ajan prirast, {to je jedan od preduvjeta ve}e stabilnosti i produktivnosti sastojina. Tijekom vremena, usporedno s ponovnim razvojem klimatogene zajednice, sve su manje {anse obi~ne smreke za opstanak unutar tih stani{ta. Ona su ponovno poprimila svojstva klimaksa, kako pedoklimaksa, tako i klimaksa, glavnih vrsta u fitocenozi, a ti uvjeti smanjuju konkurentnost obi~ne smreke u odnosu na tipi~ne vrste klimatogene zajednice S obzirom na dana{nje dosta slo`ene i nepovoljne ekolo{ke uvjete za na{e glavne vrste drve}a, koji se oslikavaju u su{enju i propadanju, zna~enje je pionirskih vrsta drve}a sve ve}e. One postaju nezamjenjive Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
u biolo{koj pripremi stani{ta, ako se radi o povr{inama unutar suvislih sastojina na kojima se dogodilo su{enje i degradacija {umskoga tla. Tu imaju zadatak pripreme uvjeta u tlu i na tlu za ponovni dolazak glavne vrste drve}a, kao i ponovno stvaranje suvisle strukture tih sastojina. Pri tome se ne smije zaboraviti da je smreka u tim sastojinama samo privremeni gost koji }e nestati kad sastojina ponovno poprimi sve uvjete stabilnosti, suvislosti i vje~nosti koju joj jam~e vrste klimatogene zajednice. Osim navedenih svojstava koja se obilno koriste u gospodarenju {umama, pionirske su vrste drve}a nezamjenjive u pro{irenoj biolo{koj reprodukciji ili po{umljavanju (Mati} i dr. 1996). S obi~nom je smrekom osnovano najvi{e {umskih kultura u Europi. Po{umljavana su gotovo sva stani{ta od nizinskih lu`njakovih {uma, brdskoga pojasa koji pripada {umama obi~ne bukve i hrasta kitnjaka pa sve do planinskih stani{ta bukve i jele i subalpske smreke. Pri tome su se vrlo ~esto pravile zna~ajne pogre{ke, jer je po{umljavanje obavljano na onim stani{tima koja ne pripadaju obi~noj smreci, te u takvim slu~ajevima ona postaje nestabilna vrsta drve}a, osobito u ekscesnim situacijama klimatskih promjena i gre{aka pri gospodarenju. Vanjski izgled stabla, posebno izgled kro{nje daje dobru informaciju o njegovu zdravstvenom stanju koje se mo`e i ocijeniti s obzirom na stupanj osutosti. Stupanj osutosti kro{nje dobar je pokazatelj vitalnosti i zdravstvenoga stanja svakoga stabla. Prema ^avlovi}u (2010) u nas je 39,5 % bez osutosti, 46,7 % je osuto, 12,6 % je vrlo osuto, a 1,2 % je suhih stabala. Podatak od 59,3 % osutih kro{anja smreke na cijelom njezinu arealu vrlo je zabrinjavaju}i i pokazuje da se mogu u budu}nosti o~ekivati jo{ ve}i gubici. [ume Gorskoga kotara uglavnom se rasprostiru na stani{tima prebornih bukovo-jelovih {uma. U sklopu toga velikoga i {umama bogatoga podru~ja raste i obi~na smreka u svom prirodnom stani{tu, ali i na stani{tima koja pripadaju bukovo-jelovim {umama. Prema procjeni o{te}enosti kro{anja obi~ne smreke koncem 2010. godine, temeljenoj na uzorku od 38 252 stabla obi~ne smreke, koju je obavio Ekolo{ki odjel Uprave {uma podru`nica Delnice, na povr{ini cijele Uprave dobiveni su ovi podaci: 3,56 % je zdravih stabala, 14,92 % slabo osutih, 71,92 % srednje osutih, 9,36 % jako osutih, a 0,24 % je su{aca. Prema tomu, 96,2 % smrekovih je stabala osuto, {to je u odnosu na cijelu Hrvatsku pove}anje od 36,9 %. Osim navedenih podataka o osutosti kro{anja obi~ne smreke u cijeloj Hrvatskoj, lokalno gledaju}i, pa i u Gorskom kotaru, va`no je istaknuti da se unutar areala bukovo-jelovih {uma i obi~ne smreke nalaze tri nacionalna parka u kojima se u zna~ajnom postotku smreka su{i. To su nacionalni parkovi PliCroat. j. for. eng. 32(2011)1
S. Mati}
tvi~ka jezera, Risnjak i Sjeverni Velebit. U njima je zabranjena i obustavljena svaka aktivnost koja se odnosi na njegu i obnovu {uma, {to je kardinalna stru~na pogre{ka koja vrijedne ekosustave vodi u starenje, su{enje, truljenje i propadanje, odnosno u propast. U svakom od njih je u omjeru smjese sastojina zastupljena i obi~na smreka, a zna~ajne su i povr{ine ~istih smrekovih sastojina. Upravo zabrana normalne njege i uklanjanja su{enjem napadnutih stabala pogoduje razvoju potkornjaka obi~ne smreke (Ips tipographus i Pityogenes calcographus) i drugih {tetnika koji dokraj~uju su{enje zapo~eto osuto{}u kro{anja i drugim razlozima stru~nih proma{aja. Iz svega navedenoga mo`emo zaklju~iti da je obi~na smreka u Hrvatskoj dana{njim stani{nim uvjetima ugro`ena vrsta drve}a izlo`ena fiziolo{komu slabljenju i su{enju.
3. Uzroci su{enja i propadanja obi~ne smreke – Causes of dieback and decline of common spruce Premda je smreka pionirska i prijelazna vrsta drve}a, vrsta s dosta {irokom ekolo{kom valencijom, u posljednja dva desetlje}a bilje`i se njezino intenzivno su{enje, a jedan od razloga te pojave mo`e se objasniti nepovoljnim klimatskim uvjetima, posebno ekstremnim su{ama, koje smanjuju vitalnost te vrste, {to pogoduje njezinu fiziolo{komu slabljenju, osutosti kro{anja, {irenju potkornjaka i ostalih sekundarnih {tetnika. Uzimaju}i u obzir osutost smrekovih kro{anja za cijelu Hrvatsku, koja iznosi 59,3 %, i uspore|uju}i ju s osuto{}u smreke u Gorskom kotaru, koja iznosi 96,2 %, zaklju~ujemo da je smreka na tom podru~ju vrlo ugro`ena. Tamo je osutost ve}a za 36,9 %, {to zna~i da su druga podru~ja gdje se javlja smreka manje ugro`ena (Velebit i ostali dio Like). Iako smrekove {ume na Velebitu, a posebno subalpinske smrekove zajednice, u usporedbi s ostalim dinarskim i susjednim subalpinskim smrekovim zajednicama, pa tako i onima u Gorskom kotaru, imaju svoje posebnosti u vegetacijskom sastavu, strukturi, nadmorskoj visini i proizvodnosti, te razlike sigurno nisu presudne u odnosu na osjetljivost prema pojavi osutih kro{anja i su{enja. Posebno je zanimljivo da se u razdoblju od 2006. do 2009. godine dio subalpinske smrekove zajednice potpuno osu{io (Vukeli} i dr. 2010). Manju ugro`enost velebitskih {uma mo`emo objasniti povoljnijom ru`om vjetrova i manjim dono{enjem elemenata nepovoljne »kemijske klime« i kiselih ki{a u kojoj te{ke kovine imaju vidljivu ulogu.
9
S. Mati}
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
Zna~i da nepovoljni utjecaji one~i{}enja zraka vode i tla, koji najvjerojatnije dolaze iz industrijskih razvijenih zapadnih zemalja, najvi{e lo{e utje~u na {ume u Gorskom kotaru, s tim da ni ostala podru~ja u kojima se javlja obi~na smreka nisu od toga po{te|ena. Posebno treba istaknuti da sadr`aj olova u tlima zapadne i sjeverozapadne Hrvatske iznosi 32 mg po kilogramu tla. Upravo u Gorskom kotaru taj sadr`aj ima ekstremne vrijednosti koje se kre}u od 71 do 128 mg/kg (Vrbek i Ga{parac 1992). Prema podacima iz literature dopu{tena vrijednost olova u tlu iznosi 50 do 100 mg/kg. Olovo se, poput drugih te{kih kovina, prenosi atmosferom kao dio aerosola veli~ine 0,1 do 10 miligrama u promjeru, a prijenos mo`e biti na razli~ite, pa i najdalje udaljenosti (Viki}-Topi} i Carevi} 2011). Prema svemu navedenomu nepovoljna »kemijska klima« i kisele ki{e uz ekstremnu su{u drugi su razlog koji u nas uzrokuje i ubrzava su{enje smreke, a i ostalih vrsta drve}a (jela, bukva). Tre}i razlog mo`emo tra`iti u umjetnom i prirodnom {irenju smreke na stani{ta koja joj nisu odgovaraju}a, uz izostanak pravodobne njege i obnove, kako u njezinim prirodnim sastojinama, tako i u umjetno podignutim {umskim kulturama. Redoslijed izno{enja razloga su{enja nije temeljen na njihovu intenzitetu utjecaja jer bi drugi i tre}i razlog u nekim drugim uvjetima mogao biti zna~ajniji od prvoga, a su{enje je najizra`enije i najve}e kod njihova uzajamnoga djelovanja. Da bismo upozorili na dana{nje stanje obilje`eno nepovoljnim kli-
matskim uvjetima, iznijet }emo samo neke najnovije podatke koji to pokazuju. Prema Dr`avnom hidrometeorolo{kom zavodu (DHMZ 2008) prosje~ne temperature na sjevernoj hemisferi tijekom druge polovice 20. stolje}a vrlo su vjerojatno bile vi{e nego tijekom bilo kojega drugoga 50-godi{njega razdoblja u posljednjih 500 godina. Isto tako jedanaest od proteklih dvanaest godina (1995 – 2006) ubraja se u najtoplije godine od po~etka instrumentalnoga bilje`enja globalne povr{inske temperature (od 1850), a 2010. godina bila je najtoplija u tom razdoblju. Stogodi{nji linearni trend (1901 – 2005) povi{enja temperature iznosi 0,74 °C. U posljednje se vrijeme u znanstvenoj i drugoj javnosti vode rasprave mogu li se pojave su{nih godina i kra}ih razdoblja s visokom temperaturom prihvatiti kao globalno zatopljenje koje nastaje zbog porasta koncentracije uglji~noga dioksida u atmosferi, odnosno zbog ~ovjekova grijanja Zemlje i uporabe ugljena i nafte. Svakim se danom javljaju sve ve}e sumnje da je rije~ o globalnom zatopljenju i sve vi{e znanstvenika izra`ava sumnju u opravdanost potpisivanja sporazuma poput onoga iz Kyota. Do danas je 31 486 znanstvenika samo u Sjedinjenim Dr`avama potpisalo peticiju protiv takvih i sli~nih sporazuma jer njihovi rezultati istra`ivanja govore upravo suprotno (Marjanac 2010). Takvo gledi{te dijeli dosta i europskih znanstvenika. Marjanac (2010) u raspravi o tom problemu, slu`e}i se znanstvenim rezultatima objavljenima u svijetu, pori~e pojavu globalnoga zatopljenja i isti~e neznatan utjecaj ~ovjeka na pojavu koja prema njegovu mi{ljenju i ne postoji.
Slika 1. Promjena temperature za razdoblje od 1000. do 1900. godine (izvor: Holmes, Prnciples of Physical Geology, 4. izd., 21. 21. 8) (Marjanac 2010) Fig. 1 Temperature changes for the period 1000 – 1900 (Source: Holmes, Principles of Physical Geology, 4th edition, 21. 21. 8) (Marjanac 2010) 10
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
On iznosi podatke da se topla klima koja je vladala od 1000. do 1350. godine nazivala srednjovjekovnim toplim razdobljem, nakon kojega je nastupilo hladno razdoblje nazvano malim ledenim dobom, koje je zavr{ilo oko 1870. (slika 1). U tom su vremenu nastali ledenjaci u Alpama i drugdje koji se danas tope. Potkraj maloga ledenoga doba po~ela su i sustavna meteorolo{ka motrenja, i to prvo u Londonu 1691, a u Zagrebu 1851. godine. To nam omogu}uje da danas uo~avamo porast temperature te, kako smo naprijed naveli, da stogodi{nji linearni trend povi{enja iznosi 0,74 °C. Od toga vremena do dana{njih dana najvjerojatnije se nalazimo u toplom razdoblju sli~nom onomu iz srednjega vijeka. Marjanac (2010) navodi da oscilacije temperature od 1850. do 2009. godine pokazuju da je, unato~ intenzivnim antropogenim utjecajima koji bi trebali izazvati povi{enje temperature, globalna temperatura u dva navrata padala, pa su se pojavila dva hladna razdoblja: od 1880. do 1910. i od 1941. do 1975. godine. Prvo je hladno razdoblje trajalo 30, a drugo 34 godine. Promatraju}i navedene podatke u kontekstu su{enja {uma, s kojim se problemom {umarska struka i znanost s manjim i ve}im intenzitetom bavi preko 100 godina, uo~ili smo neke zakonitosti koje mogu biti na tragu definiranja nekoga od uzroka su{enja. Naime, dva navedena hladna razdoblja, koje je autor posebno grafi~ki obilje`io da bi istakao sumnju na pojavu globalnoga zatopljenja, dala su nam mogu}nost da uo~imo i pojavu triju toplih razdoblja koja su za nas i problem su{enja {uma vrlo zanimljiva. Naime, prije prvoga, izme|u prvoga i drugoga te nakon drugoga hladnoga uo~ili smo tri topla razdoblja. Svako od tih triju toplih razdoblja trajalo je oko 30 godina ili, to~nije, prvo 30 godina (1850 – 1880), drugo 31 (1910 – 1941) i tre}e, koje jo{ nije zavr{ilo, 33 godine (1975 – 2008) godine. Te su temperaturne anomalije u razdoblju od 1850. godine do dana{njih dana oscilirale od –0,6 do + 0,6 °C. Da bismo tu pojavu {to vi{e pribli`ili na{im uvjetima, poslu`ili smo se podacima Europske agencije za okoli{ (EEA) koji se odnose samo za Europu (slika 2). Na prikazanoj slici uo~avamo podatke o prosje~nim godi{njim temperaturnim odstupanjima za kopno, izgla|ene vrijednosti za 10 godina za kopno te za kopno i more za razdoblje od 1850. do 2009. godine. Uspore|uju}i na{e prikazane podataka (slika 2) s podacima koje iznosi Marjanac (2010), za ve}e podru~je sjeverne hemisfere uo~ava se sli~an trend u pojavama hladnih i toplih temperaturnih razdoblja. I u Europi se javljaju dva hladna i tri topla razdoblja u gotovo istom razdoblju, s tim da je prvo hladno razdoblje trajalo 30 godina (1880 – 1910), a drugo 45 godina (1940 – 1985). Drugo je hladno razdoblje u Croat. j. for. eng. 32(2011)1
S. Mati}
Europi trajalo 11 godina du`e nego u prosjeku na cijeloj sjevernoj hemisferi. Prvo je toplo razdoblje trajalo 30 godina (1850 – 1880), drugo 40 (1910 – 1950), a tre}e, koje najvjerojatnije jo{ traje, 29 godina (1980 – 2009). I ovdje mo`emo zapaziti da je u Europi drugo toplo razdoblje trajalo 9 godina du`e, a mo`emo samo pretpostaviti da }e tako biti i s tre}im razdobljem. Uspore|uju}i izgla|ene temperaturne vrijednosti za kopno s istim vrijednostima za kopno i more u Europi, vidljive su ni`e temperaturne vrijednosti za kopno i more od vrijednosti samo za kopno. Prema navedenim podacima nakon dvaju hladnih razdoblja kada su temperature padale, uvijek je prije, izme|u i nakon njih do{lo toplo razdoblje s vidljivim porastom temperature. Ako }emo u kontekst tih podataka uklju~iti na{e dosada{nje spoznaje o su{enju {uma, mo`emo podr`ati pretpostavku da postoji veza izme|u pojave su{nih razdoblja i su{enja {uma. Ne ulaze}i u {iru raspravu da li ~ovjek zna~ajno utje~e na globalno zatopljenje i da li ono uop}e postoji, ~injenica je, ako promatramo samo zadnje razdoblje od 1980. do danas, da se pojavilo katastrofalno su{enje hrasta lu`njaka, obi~ne jele i obi~ne smreke, sa svim svojim popratnim pojavama fiziolo{koga slabljenja stabala, osutosti kro{anja, pojave potkornjaka i drugih {tetnika. Su{enje jo{ traje, a temeljne razloge sigurno mo`emo prona}i u dugotrajnijem gotovo 30-godi{njem su{nom razdoblju koje je obilje`eno visokim temperaturama, pomanjkanjem vode bilo oborinske, poplavne ili podzemne i dr. Zbog toga nastaju negativne promjene u svim sastavnicama {umskoga ekosustava. Uzajamni sklad, veza, utjecaj i ravnote`a u biocenozi gubi se zbog slabljenja i nestanka njezinih pojedinih sastavnica (fitocenoza, zoocenoza, mikrobiocenoza), a {to je posebno uo~ljivo u fitocenozi odnosno u sloju drve}a kao zna~ajnom elementu sastojine. Bez obzira na to {to se ovo, op}enito gledaju}i, drugo toplo razdoblje, koje traje od 1850. godine, mo`da i ne mo`e nazvati globalnim i katastrofalnim zatopljenjem, sama pojava su{nih razdoblja dovoljna je da se {umsko drve}e na|e u nepovoljnim klimatskim uvjetima koji, uz druge ~imbenike, uzrokuju su{enje. To ne zna~i da u drugim, za {umu boljim uvjetima koji, nadamo se, slijede, ne}e do}i do njezina oporavka i daljnjega normalnoga razvoja. Jasno je iz navedenoga da je svako du`e su{no razdoblje, pa tako i ovo posljednje, koje traje gotovo 30 godina, dovelo do promjene u stani{tu, odnosno u {umskom tlu i klimi. Vrste drve}a (hrast, jela, bukva) koje grade klimatogene {ume, kao i neke prijelazne vrste, kao {to je obi~na smreka koja je uno{ena i {irena na njoj neodgovaraju}im stani{tima, vrlo te{ko podnose dugotrajniju promjenu u stani{nim
11
S. Mati}
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
Slika 2. Prosje~na godi{nja temperaturna odstupanja za Europu od 1850. do 2009. Puna krivulja ozna~uje 10-godi{nji prosjek za kopno, a isprekidana za kopno i more (izvor: EEA, temeljeno na podacima CRU CRUTEM3 CRUTEMP&HADSST2) Fig. 2 Average annual temperature deviations for Europe from 1850 to 2009. The full line denotes the 10-year average for the land, while the dashed line denotes the 10-year average for the land and the sea (Source: EEA, based on CRU CRUTEM3 CRUTEMP&HADST2 data) uvjetima i promjene u strukturi sastojine. To je razlog za{to su se stani{ni uvjeti u takvim su{nim uvjetima promijenili toliko da te vrste drve}a na to reagiraju fiziolo{kim slabljenjem, {to uzrokuje osutost kro{anja, pojavu sekundarnih {tetnika i su{enje.
4. Osvrt na dosada{nje na~ine gospodarenja obi~nom smrekom u prirodnim sastojinama i {umskim kulturama – Review of past methods of management of common spruce in natural stands and forest cultures Dosada{nji na~ini gospodarenja obi~nom smrekom, koji nisu bili prilago|eni novonastalim stani{nim i drugim uvjetima, uz su{na razdoblja i nepovoljan utjecaj »kemijske klime«, jedan su od triju ~imbenika koji uzrokuju njezino su{enje.
12
Pod gospodarskim ~imbenicima, u ovom slu~aju, smatramo one zahvate koji se nisu provodili a koji su bili nu`ni za kvalitetan razvoj i opstanak smreke, ali i one zahvate koji su se provodili a nisu bili u skladu s njezinim biolo{kim svojstvima i ekolo{kim zahtjevima te stani{nim uvjetima u kojima se ona nalazi. Va`no je analizirati dosada{nje gospodarske zahvate te ih staviti u kontekst biolo{kih svojstava i ekolo{kih zahtjeva smreke i utvrditi da li se ti podaci uklapaju u dana{nje stani{ne i sastojinske uvjete u kojima se smreka razvija. U uvodnom dijelu dali smo pregled temeljnih biolo{kih svojstava i ekolo{kih zahtjeva te vrste te opis onih stani{nih uvjeta u kojima ona daje najbolje rezultate glede rasta, prirasta i stabilnosti. Smreka je po`eljna »tre}a vrsta« u prebornim jelovo-bukovim {umama, ali s manjim postotnim udjelom u omjeru smjese. Ona popravlja nepovoljne strukCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
turne i stani{ne uvjete koji nastaju zbog klimatskih ekscesa ili pogre{nih gospodarskih zahvata. Nepovoljni se uvjeti naj~e{}e javljaju u obliku golih manjih ili ve}ih povr{ina s kojih je nestala klimatogena jelovo-bukova {uma. Pogre{no je govoriti o prebornom gospodarenju smrekovim {umama jer je smreka pionirska vrsta drve}a koja se te{ko ili nikako pomla|uje na klimatogenim suvislo obraslim stani{tima. Ona je prijelazna vrsta koja stvara uvjete za povratak jele i bukve te postupno s razvojem te sastojine nestaje iz njezina omjera smjese (Mati} i dr. 2001). Prema ^avlovi}u i dr. (2008) u staroj, 161-godi{njoj {umskoj kulturi obi~ne smreke u razdoblju od 42 godine prirodno se osu{ilo 110 smrekovih stabala po hektaru s drvnom zalihom od 120 m3/ha. U istom vremenu uo~ena je prirodna sukcesija autohtonih vrsta pomlatka i mladika obi~ne jele, obi~ne bukve i ostalih vrsta meke bjelogorice jer je smreka s vremenom stvorila uvjete za povratak tih vrsta na to stani{te. Ti uvjeti vi{e ne odgovaraju smreci pa se pojava pomlatka i mladika obi~ne smreke nije uo~ila. Smreka se {iri prirodno, a ~esto i umjetno na prazne prostore unutar suvislih prebornih sastojina. Na taj na~in naseljava i ona za nju nepovoljna stani{ta, kao {to su plitka i kamenita tla na ju`nim ekspozicijama. Na njima relativno kratko vrijeme dobro uspijeva, a sukladno s vi{om dobi ti joj uvjeti sve manje odgovaraju te postupno slabi i propada. Kako smo ve} naveli, smrekove sastojine u nas imaju jednodobnu i raznodobnu strukturu s prosje~nim volumenom od 474 m3/ha (^avlovi} 2010), gdje je u omjeru smjese smreka s 52 %, na drugom je mjestu obi~na jela s 35 % te slijedi obi~na bukva s 11 %, a udio je gorskoga javora i ostalih vrsta meke bjelogorice 2 %. Glede debljinske strukture zna~ajan je podatak da se 80 % drvnoga volumena nalazi u najvi{im debljinskim, a to zna~i i najvi{im dobnim razredima, na osnovi ~ega mo`emo zaklju~iti da su na{e smrekove {ume prestare i da fiziolo{ki slabe. Ti podaci vrlo jasno ukazuju na razvojni put kojim idu smrekove sastojine u nas. Smreka je kao pionirska vrsta drve}a tijekom svoga dugogodi{njega razvoja, na stani{tima koja su bila najvjerojatnije gola i izlo`ena mrazu te u ono vrijeme nepovoljna za obi~nu jelu i bukvu, stvorila uvjete za prirodnu sukcesiju obi~ne jele i bukve. Isto tako temeljem rezultata istra`ivanja na pokusnim plohama mogu}e je i mla|e 20-godi{nje smrekove kulture umjetno pomladiti jelovim sjemenom ako u sastojinu dopire oko 6 % relativno u`itnoga svjetla uz istodobnu prirodnu pojavu i bukova pomlatka (Mati} i dr. 2001). Jela i bukva danas zauzimaju 46 % u omjeru smjese smrekovih sastojina pa zato tim vrstama moramo gospodariti na drugi na~in u odnosu na smreCroat. j. for. eng. 32(2011)1
S. Mati}
ku. Smreka ranije do`ivljava kulminacije rasta, prirasta i fiziolo{ke zrelosti i slabije se prirodno pomla|uje. Kako je danas u takvu fiziolo{kom stanju izlo`ena nepovoljnim klimatskim i drugim uvjetima, treba ju njegom i obnovom ukloniti iz sastojine. Su{enje je, ne samo smreke, u svakoj sastojini do 10 % normalna pojava, posebno u gospodarenju prirodnim {umama. Naj~e{}e se javlja kao posljedica me|usobne konkurencije odre|enih vrsta, posebno zbog izostanka njege ~i{}enjem i proredom i kao reakcija na manje lokalne stani{ne promjene (Mati} i dr. 1996). Do ve}ih su{enja, koja su vrlo ~esto poprimala katastrofalne razmjere, dolazilo je i danas dolazi zbog promjena u stani{tu, posebno u vlazi zraka i tla te smanjenju ili pove}anju vla`enja, zbog klimatskih promjena i ekstremnih ekscesnih pojava, one~i{}enja zraka, vode i tla, pojave sekundarnih {tetnika koji napadaju fiziolo{ki oslabljena stabla i dr. Zbog izostanka ili pogre{ne njege oblikuju se sastojine koje nisu pripremljene da se odupru takvim pojavama (Or{ani} i dr. 2001). Svaka od navedenih pojava mo`e uzrokovati su{enje koje prema{uje uobi~ajene pojave i intenzitet, a u slu~aju zajedni~koga djelovanja vi{e nepovoljnih ~imbenika su{enje poprima katastrofalne razmjere. Pogre{no je umjetno {iriti smreku izvan ili unutar njezina prirodnoga stani{ta tako da se sijeku autohtone i klimatogene sastojine, bilo da su one visokoga uzgojnoga oblika ili {ikare. Takvi su se radovi izvodili osobito u pro{lom stolje}u u ve}em dijelu Europe, a ponegdje i u nas, a danas su vidljivi rezultati takvih pogre{aka. Danas se u jednom dijelu Europe (^e{ka, Slova~ka, Poljska i dr.) doga|aju katastrofalna su{enja obi~ne smreke svih dobnih razreda, koja je u pro{lom stolje}u umjetno podignuta na stani{tima koja su pripadala sastojinama posje~enoga hrasta kitnjaka i obi~ne bukve. To su stani{ta koja se nalaze do 600 m nadmorske visine na kojima se danas u ^e{koj su{i smreka na povr{ini od 600 000 ha. Su{e se sastojine od najmla|ih u dobi od 10 godina, do najstarijih u dobi od 100 godina i starije. Razlog je u tome {to je na to stani{te, koje je tisu}ama godina pripadalo vrstama drve}a koje grade klimatogene {ume, do{la strana vrsta koja se ne mo`e prilagoditi tim uvjetima. Smreka je na njemu ekolo{ki labilna te u uvjetima zna~ajnijih klimatskih promjena jo{ vi{e fiziolo{ki slabi i propada. To je u skladu s ~injenicom da se na ve}im visinama iznad 600 m, gdje uspijeva prirodno i formira prirodne sastojine, smreka ne su{i. Vrsta koja se sadi izvan svoga prirodnoga stani{ta mo`e samo odre|eno, uglavnom kratko vrijeme, ostati na njemu jer sukladno s razvojem stani{ta
13
S. Mati}
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
ta vrsta postupno gubi otpornost, fiziolo{ki slabi i su{i se. Pionirske vrste drve}a, kao {to je i smreka, mogu se saditi na prazne prostore, kao {to su napu{teni pa{njaci, livade, nekvalitetna poljoprivredna zemlji{ta i dr. Ona }e tijekom jedne ili dvije ophodnje na tom stani{tu stvoriti uvjete da se na njega ponovno vrati klimatogena vrsta drve}a, bilo prirodno, umjetno ili kombinirano. Sve ostale vrste mogu biti u omjeru smjese novopodignute sastojine samo u manjem postotku. [umarska znanost i struka, a posebno uzgajanje {uma, mora trajno njegovati i obnavljati sastojine da bi poprimile optimalnu strukturu koja }e im osigurati vje~nost na stani{tu koje je obilje`eno odgovaraju}im {umskim tlom i klimatskim i mikroklimatskim uvjetima. Tako formirana i trajno odr`avana sastojina stabilna je i ima sposobnost reagiranja na sve nepovoljne uvjete, {to u ovom slu~aju ide u prilog zna~ajnomu smanjenju {teta od su{enja. Iako organizirano gospodarenje {umama u Hrvatskoj, kao i u ostalom dijelu srednje i zapadne Europe, traje preko dva i pol stolje}a, u kojem je razdoblju smreka posebno izvan granica Hrvatske imala dominantnu ulogu, u novije se vrijeme do{lo do zna~ajnih novih spoznaja o toj vrsti drve}a. Naime, naglo {irenje smreke na stani{ta koja joj ne pripadaju, pod utjecajem naj~e{}e krivo izra~unate gospodarske dobiti, uzimalo je sve vi{e maha, pa i u zemljama poput Hrvatske, Slovenije, Bosne i Hercegovine, Slova~ke i dr., u kojima vrste drve}a koje grade klimatogene {ume imaju i danas zapa`enu ulogu. Klimatske promjene uz popratne pojave one~i{}enja zraka, vode i tla napravile su takve nepovoljne uvjete u kojima prve stradaju vrste koje se ne nalaze na svom autohtonom stani{tu. To je slu~aj sa smrekom kojoj u novim uvjetima osim stani{nih promjena i lo{e »kemijske klime« trajno nedostaju uzgojni zahvati, koji se u zapadnim zemljama za tu vrstu drve}a i ne provode. Danas, kad smo se susreli s velikom ugro`eno{}u te zna~ajne vrste drve}a, spoznali smo zbog ~ega je ugro`ena i koje mjere mo`emo poduzeti da se ta ugroza smanji. Pri tome smo svjesni da nismo u mogu}nosti mijenjati klimatska kolebanja i su{na razdoblja na koja je osjetljiva, niti je mogu}e djelotvorno zaustaviti procese koji one~i{}uju zrak, tlo i vodu, ali smo u mogu}nosti primjenjivati uzgojne zahvate na njezi i obnovi koji }e biti djelotvorni pri smanjivanju o{te}enosti i su{enju smreke. Va`no je znati da obi~nu smreku ne trebamo {iriti izvan njezina prirodnoga areala i na za nju neodgovaraju}a stani{ta. Ako je podignuta na ju`noj ekspoziciji i kamenitom i plitkom tlu, izvrgnuta je ranijemu su{enju te ju treba pravodobno zamijeniti s nekom vrstom koja podnosi takve uvjete.
14
Ako smreka zauzima sve vi{e mjesta u prebornim {umama, zbog pogre{nih zahvata ili su{enja vrsta drve}a koje grade klimatogenu {umu, njoj se treba posvetiti posebna njega koja mora biti navedena u osnovama gospodarenja. Pogre{no je primijeniti iste mjere njege i obnove u prebornoj {umi za tri razli~ite vrste koje imaju posebna i razli~ita biolo{ka svojstva i ekolo{ke zahtjeve, kao {to su jela, smreka i bukva. Treba imati na umu da smreka kao pionirska vrsta drve}a ranije do`ivljava zrelost te kulminaciju debljinskoga, visinskoga i volumnoga prirasta jer se, me|u ostalim, ~esto nalazi u lo{im stani{nim uvjetima u kojima ranije stari i propada. Nu`no je uzeti u obzir ~injenicu da se 80 % smreke u Hrvatskoj nalazi u zadnjem debljinskom, a i dobnom razredu, i da ju treba na vrijeme obnavljati ili zamijeniti onim vrstama koje daju bolje rezultate na tom stani{tu. Smreka u prebornoj {umi ima svoje mjesto i opravdanje samo ako se nalazi s manjim udjelom u omjeru smjese. Ako se javlja u ve}im grupama, grupe je nu`no obnavljati jelom i bukvom, prirodno ili umjetno, posebno u ono vrijeme kada smreka pokazuje znakove fiziolo{koga slabljenja. Ako sa smrekom osnivamo {umsku kulturu, potrebno je saditi 2500 komada biljaka po hektaru (Orli} 1987), s tim da se tijekom njezina razvoja pravodobno njeguje proredom. Ophodnja i vrijeme izvo|enja oplodnih sje~a ovisit }e o zdravstvenom stanju sastojine i dinamici prirodne i umjetne obnove s nekom od vrsta koje grade klimatogene {ume, a koja je predodre|ena za to stani{te. Otklanjaju}i probleme koji se danas javljaju sa smrekom, nu`no je imati na umu da smreka kao »zna~ajna, plemenita i vrlo upotrebljiva vrsta« ima svoje mjesto i u prirodnim sastojinama i u {umskim kulturama. Nje se u gospodarenju ne trebamo odricati, nego ju moramo jo{ bolje poznavati posebno sa stajali{ta biolo{kih svojstava, ekolo{kih zahtjeva i gospodarskih vrijednosti. Navedeni ~imbenici definiraju njezina {umsko-uzgojna svojstva, koja trebamo uzeti u obzir pri provo|enju svih gospodarskih zahvata.
5. Zaklju~ci – Conclusions Istra`uju}i i promatraju}i obi~nu smreku u prirodnim sastojinama i {umskim kulturama, posebno u posljednja tri desetlje}a otkad se poja~ano su{i, a na temelju vlastitih istra`ivanja i spoznaja uz uva`avanje onih do kojih je do{la {umarska znanost, struka i praksa u Hrvatskoj i u ostalom dijelu Europe, do{li smo do ovih zaklju~aka: Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
Þ Obi~na smreka (Picea abies Karst.), zna~ajna pionirska i prijelazna vrsta drve}a, u hrvatskim {umama tvori jednodobne i raznodobne sastojine visokoga uzgojnoga oblika u kojima u omjeru smjese sudjeluje s 52 %, a ostalo pripada obi~noj jeli, obi~noj bukvi i ostalim autohtonim vrstama meke bjelogorice. Drvna je zaliha smreke na razini Hrvatske 5,57 m3/ha u ukupnoj obrasloj povr{ini {uma. U odnosu na zastupljenost po debljinskim razredima najve}i se dio drvnoga volumena nalazi u najvi{im debljinskim i dobnim razredima, {to je pokazatelj njezine prezrelosti i fiziolo{koga slabljenja. Þ Smrekom ne mo`emo uspje{no gospodariti po prebornim na~elima jer je ona pionirska vrsta koja popravlja stani{ne uvjete u smjeru razvoja klimatogenih vrsta jele i bukve, pa se samo u manjem postotku pomla|uje na klimatogenim suvislo obraslim stani{tima. Þ Njezina pionirska i prijelazna svojstva omogu}ila su joj prirodno {irenje na sve prazne prostore unutar {irokoga kompleksa posebno bukovo-jelovih {uma. Osim {to se prirodno i umjetno {iri na gole povr{ine u prebornim {umama, koje iz odre|enih razloga ne odgovaraju jeli i bukvi, ona se tako|er {iri na ve}im visinama, na obe{umljene i degradirane {umske povr{ine, posebno na mrazi{tima, napu{tenim pa{njacima, livadama, {ibljacima, {ikarama i drugim povr{inama. Þ Obi~na je smreka vrsta drve}a s kojom se u Europi osnovalo najvi{e {umskih kultura. Po{umljavanja su obavljana gotovo na svim stani{tima, od nizinskoga i brdskoga pojasa koji pripada {umama hrasta lu`njaka, hrasta kitnjaka i obi~ne bukve, do planinskih stani{ta bukve i jele i subalpske smreke. Uglavnom su to ve}inom za smreku labilna stani{ta na kojima ona, u nepovoljnim stani{nim i drugim ekscesnim uvjetima, fiziolo{ki slabi i propada. Þ Smreka u Hrvatskoj pokazuje znakove vrlo ugro`ene vrste posebno ako uzmemo u obzir osutost kro{anja i sve ve}e su{enje. Osutost je smrekovih kro{anja u cijeloj Hrvatskoj 59 %, a samo u Gorskom kotaru 96 %. Þ Razlike u intenzitetu osutosti kro{anja obja{njavamo nepovoljnom ru`om vjetrova koji donose i nepovoljne elemente »kemijske klime« i kiselih ki{a, posebno u Gorskom kotaru. Takve pojave s manjim ili ve}im intenzitetom utje~u na cijelo podru~je rasprostiranja smreke. »Kemijska klima« i kisele ki{e svakako su, me|u drugima, zna~ajan razlog su{enja smreke. Þ Danas raspola`emo podacima o visokim prosje~nim temperaturama tijekom druge polovici 20. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
S. Mati}
stolje}a, s posebnim naglaskom na njihove visoke vrijednosti u posljednjih 15 godina te stogodi{njim linearnim trendom (1901 – 2005) povi{enja temperature od 0,74 °C. Þ Prema podacima o prosje~nim godi{njim temperaturnim odstupanjima za cijelu Europu od 1850. do 2009. godine uo~avaju se dva hladna razdoblja kada je temperatura padala i tri topla razdoblja kada je rasla. Prije, izme|u i nakon hladnih razdoblja uvijek je nastupilo toplo razdoblje s vidljivim porastom temperature. Svako razdoblje, kako toplo, tako i hladno, u prosjeku je trajalo oko 30 godina, a danas se nalazimo u tre}em toplom razdoblju koje je, nadamo se, pri kraju. Þ Sve navedeno pokazuje da je su{a jedan od ~imbenika koji je bio zna~ajan uzrok su{enja nekoliko na{ih vrsta drve}a (hrasta lu`njaka, brijesta, obi~ne jele, obi~ne smreke i dr.) u posljednjih 100 godina. Kad je rije~ o obi~noj smreci i njezinu su{enju, smatramo da je su{a drugi zna~ajan razlog koji danas uzrokuje su{enje. Þ Dosada{nji na~ini gospodarenja obi~nom smrekom nisu uglavnom bili prilago|eni njezinim biolo{kim svojstvima i ekolo{kim zahtjevima te novonastalim stani{nim uvjetima. Zbog toga mislimo da su uz su{na razdoblja i nepovoljan utjecaj »kemijske klime« na~ini gospodarenja zna~ajan razlog su{enja, a kad do|e do istodobnoga djelovanja sva tri navedena ~imbenika, nastaje katastrofalno su{enje. Þ Su{enje manjega opsega, ne samo smreke, u svakoj je sastojini normalna pojava u gospodarenju prirodnim {umama i {umskim kulturama. Naj~e{}e se javlja kao posljedica me|usobne konkurencije odre|enih vrsta, posebno zbog izostanka njege ~i{}enjem i proredom i kao reakcija na manje lokalne stani{ne promjene. Þ Smreka je po`eljna »tre}a vrsta« u prebornim jelovo-bukovim {umama, ali s manjim postotnim udjelom u omjeru smjese. Ona stvara uvjete za povratak jele i bukve na stani{ta koja su zbog nekih razloga te vrste napustile te postupno s njihovim povratkom fiziolo{ki slabi. Zbog toga ju je nu`no njegom i obnovom u najve}em dijelu ukloniti iz omjera smjese prebornih sastojina. Þ Smrekove su se sastojine, i prirodne, i kulture, najmanje, a naj~e{}e nikako ~istile i prorje|ivale. U regularnim i raznodobnim sastojinama odga|ala se obnova, a u prebornim se sastojinama smreka pri odabiru stabala za sje~u izjedna~avala s obi~nom jelom. Sve je to utjecalo na to da je smreka u svim sastojinskim oblicima stara, prezrela, fiziolo{ki slaba i sklona su{enju.
15
S. Mati}
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
Þ Imaju}i na umu novonastale klimatske uvjete, one~i{}enje zraka, vode i tla, obi~nu smreku ne treba {iriti izvan njezina prirodnoga areala i na za nju neodgovaraju}a stani{ta. Ako je podignuta na ju`noj ekspoziciji i kamenitom i plitkom tlu, izvrgnuta je ranijemu su{enju te ju treba pravodobno zamijeniti s nekom vrstom koja podnosi takve uvjete. Þ Obi~na je smreka zna~ajna, plemenita i vrlo upotrebljiva vrsta koje se u budu}em gospodarenju ne trebamo odre}i. Moramo joj bolje poznavati biolo{ka svojstava, ekolo{ke zahtjeve i gospodarske vrijednosti te ta {umsko-uzgojna svojstva uzimati u obzir pri provo|enju svih gospodarskih zahvata.
6. Literatura – References ^avlovi}, J., 2010: Prva nacionalna inventura {uma Republike Hrvatske. Ministarstvo regionalnog razvoja, {umarstva i vodnog gospodarstva, Zagreb, str. 1–300. ^avlovi}, J., T. Dubravac, V. Roth, S. Dekani}, K. Teslak, 2008: Succesion processes and development of the stand structure of a 161-year-old Norway spruce plantation under regime without silvicultural treatment. Periodikum Biologorum, 110 (2): 1–7. Dr`avni hidrometeorolo{ki zavod, 2008: Me|uvladin panel o promjeni klime. ^etvrto izvje{}e o promjeni. Promjena klime 2007: Zborno izvje{}e, Sa`etak za donositelja politike, Neredigirani primjerak za COP-13, Cijelo izvje{}e, Zagreb, str. 1–25. Marjanac, T., 2010: Tsunami u znanosti: Climagate!, Priroda, 1: 10–17, Zagreb. Mati}, S., B. Prpi}, 1983: Po{umljavanje. Odbor za provo|enje dru{tvenog dogovora i realizaciju pripreme po{umljavanja 1981–1985, Savez in`enjera i tehni~ara {umarstva i drvne industrije Hrvatske, Zagreb, 79 str.
Mati}, S., I. Ani}, M. Or{ani}, 1996: Prilog poznavanju nekih {umsko-uzgojnih svojstava pionirskih listopadnih vrsta drve}a. U: B. Mayer (ur.), Unapre|enje proizvodnje biomase {umskih ekosustava, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i [umarski institut, Jastrebarsko, Zagreb, str. 179–186. Mati}, S., I. Ani}, B. Prpi}, M. Or{ani}, 2001: Uzgojni postupci u jelovim {umama o{te}enima propadanjem. U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti, Zagreb, str. 461–478. Orli}, S., 1987: Utjecaj razmaka sadnje na uspijevanje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) na podru~ju Ple{ivi~kog prigorja. [umarski list, 5–6: 31–57. Or{ani}, M., S. Mati}, I. Ani}, 2001: Struktura i prirodno pomla|ivanje smrekovih sastojina u G. j. [tirova~a. U: S. Mati}, A. P. B. Krpan, J. Gra~an (ur.), Znanost u potrajnom gospodarenju hrvatskim {umama, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, [umarski institut, Jastrebarsko, Zagreb, str. 107–116. Vajda, Z., 1933: Studija o prirodnom rasprostranjenju i rastu smreke u Gorskom Kotaru. [umarski list, 4: 3–38. Vrbek, B., M. Ga{parac, 1992: Novi nalazi imisije te{kih metaka u nacionalnom parku »Risnjak«. Radovi [umar. inst., 27: 207–231. Vukeli}, J., A. Alegro, V. [egota, 2010: Altimontansko-subalpska smrekova {uma s obrubljenim gladcem (Laserpitio krapfii-Picetum abietis ass. nova) na sjevernom Velebitu (Hrvatska). [umarski list, 5–6: 211–228. Topi}-Viki}, D., O. Carevi}, 2011: Rasprostranjenost olova u ekosustavu i organizmu ~ovjeka. U: S. Steiner (ur.), Ekolo{ki problemi prometnog razvoja, Hrvatska akademija znanosti i umjetnost, Znanstveno vije}e za promet, Zagreb, str. 105–111. Uprava {uma podru`nica Delnice, 2010: [ume Gorskog kotara (gledano kroz ekolo{ke nao~ale), Delnice, str. 1–13.
Abstract
The impact of Site Changes and Management Methods on Dieback of Common Spruce (Picea abies Karst.) in Croatia Common spruce (Picea abies Karst.) is a tree species that occurs naturally in the valleys and other frost sites in high mountain regions, where it is free of serious competition of other tree species. Being resistant to frost, the winter colds of the continental and mountainous climate suit it. It is highly tolerant of winter chills of the continental and mountainous climate, it likes areas with abundant precipitation and snow in particular and avoids those with little precipitation and low relative air humidity. In Croatia, it naturally occurs in high mountain areas of Gorski Kotar, Velebit and other parts of Lika, and especially in frost spots where it is free of competition with other tree species. In Europe, spruce is a favourite tree species for the establishment of forest cultures. It has the properties of both pioneer and transitional tree species. It is highly sensitive to summer droughts. During its growth, in its habitats it creates the conditions for the development of tree species of a climatogenous forest. It develops in regular and uneven-aged stands, while its percentage in selection stands with stable structural and stand conditions is lower. The total growing stock amounts to 13,200,000 m³, which accounts for 5.57 m³/ha of the forested area in Croatia. Its volume share in the
16
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj stani{nih promjena i na~ina gospodarenja na su{enje obi~ne smreke (Picea abies Karst.) ... (7–17)
S. Mati}
highest age and diameter classes is 80%, which indicates its advanced age and physiological weakening. Regular and uneven-aged spruce forests of high silvicultural form cover an area of 6,300 ha, of which spruce accounts for 52% in the composition mixture, silver fir for 35%, common beech for 11%, and other species for 2%. Spruce is currently significantly affected by dieback; at the level of Croatia, the percentage of defoliated crowns is 59.3%, while in the Gorski Kotar area alone it is 96.2%. Droughts are one of the most important factors contributing to the physiological weakening and dieback of spruce in Croatia, while in Europe they are the major cause of dieback of catastrophic proportions. Temperatures measured in the past 15 years are the highest in the 150-year period, with a linear trend of temperature increase amounting to 0.74 °C. There is controversy as to the causes of droughts: according to many, they are the consequence of global warming, whereas others disagree. Data are given (Fig. 1) on climate change from the past warm period, over the cold one, to the present warm period. Based on average annual temperature deviations for Europe from 1850 to 2009 (Fig. 2), the current warm period has had two cold and three warm sub-periods, which contradicts the frequently emphasised negative impact of man’s activity on climate. Apart from extreme droughts, another cause of spruce dieback is attributed to the impact of the unfavourable »chemical climate« and acid rains arriving most probably from the industrially developed western countries. This is the reason why the lead content in the soils of Gorski Kotar reaches the extreme values of 71 to 128 mg/kg. Accordingly, the unfavourable »chemical climate« and acid rains are the second most important reason for the dieback of not only spruce but other tree species as well (fir, beech). The third cause of dieback is the artificial and natural expansion of spruce into unsuitable sites, coupled with the absence of timely tending and regeneration procedures in natural and artificially established forest cultures. Spruce cannot be managed with the selection method because it is a pioneer species, which does not regenerate in climatogenic and coherently forested sites. It creates the conditions for the return of fir and beech and simultaneously disappears from such stands. Its pioneer properties enable it to expand naturally in all the empty spaces within a broad complex of beech-fir forests in particular, as well as in deforested and degraded forest areas, frost sites, abandoned pastures, meadows, degraded forests such as thickets and scrub and in other areas at higher altitudes. Most of these sites are unsuitable for spruce, causing it to physiologically weaken and decline. Methods of common spruce management used to date have in general not been adjusted to its biological properties and ecological requirements or to the newly created site conditions. In our opinion, in addition to dry periods and unfavourable impact of »chemical climate«, management methods also represent an important cause of dieback. When all the three causes take place simultaneously, the ensuing result is catastrophic dieback. Low intensity dieback occurring in every stand, including a spruce stand, is a normal phenomenon characteristic of management with natural forests and forest cultures. It is usually the consequence of competition between certain species, particularly because tending operations such as cleaning and thinning are not performed, or it is the reaction to minor local site changes. Spruce is the desirable »third species« in selection forests of fir and beech, but with a lower percentage share in the composition mix. It creates the conditions for the return of fir and beech to the sites from which they have disappeared for different reasons. With the return of these species, the spruce gradually undergoes physiological weakening and should generally be removed from the composition mix of selection stands by means of tending and regeneration procedures. Spruce is a tree species whose stands have been subjected either to very little tending or none at all. In regular and uneven-aged stands, regeneration procedures have generally been postponed, while in selection stands spruce has been treated like fir in the selection of trees for cutting. All this has led to the currently unfavourable status of spruce: the spruce is old, over-mature, physiologically weak and prone to dieback in all stand forms. In view of the newly created unfavourable climate conditions, as well as air, water and soil pollution, common spruce should not be expanded into inadequate sites beyond its natural distribution range. If established in southern expositions and on stony and shallow soils, it is subject to premature dieback, so timely measures should be taken to replace it with another species that tolerates such conditions. Common spruce is an important, noble and highly usable species and it should not be neglected in future management. Better knowledge should be acquired of its biological properties, ecological requirements and commercial value. These silvicultural-management properties should be fully observed in the application of management procedures. Keywords: common spruce (Picea abies Karst.), crown defoliation, site, climate, dieback, tending, regeneration, management
Autorova adresa – Author’s adress:
Received (Primljeno): 22. 12. 2010. Accepted (Prihva}eno): 28. 02. 2011. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Akademik Slavko Mati} e-po{ta: slavko.matic@zg.htnet.hr Akademija {umarskih znanosti Trg Ma`urani}a 11 HR – 10000 Zagreb Hrvatska
17
Znanstveni rad – Research article
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama na malim povr{inama Igor Ani}, Stjepan Mikac Nacrtak – Abstract Od 2006. do 2010. godine analizirani su prakti~ni primjeri prirodnoga pomla|ivanja obi~ne bukve na malim povr{inama u nas (podru~ja uprava {uma podru`nica Zagreb, Koprivnica, Karlovac, Nacionalnoga parka Plitvi~ka jezera, parka prirode @umberak – Samoborsko gorje) i izvan granica Hrvatske (Belgija, ^e{ka, Njema~ka, Slova~ka, Slovenija). U ovom su radu prikazani rezultati istra`ivanja malopovr{inskoga pomla|ivanja obi~ne bukve u obliku grupa na primjeru dinarske brdske bukove {ume (as. Lamio orvalae-Fagetum /Ht. 1938/ Borhidi 1963) te u obliku malih sastojina na primjeru bukove {ume s dlakavim {a{em (as. Carici pilosae-Fagetum Oberdorfer 1957). Istra`ivanje je pokazalo kako priroda u pra{umskim bukovim sastojinama zapo~inje prirodno pomla|ivanje na malim povr{inama, u skupinama i grupama. Takav se na~in pomla|ivanja mo`e primijeniti u {umama posebne namjene i za{titnim {umama jer se njime oblikuju strukturno raznolike sastojine koje }e zadovoljiti op}ekorisne funkcije takvih {uma, a dobar je i za {ume {umoposjednika jer omogu}uje koncentraciju zahvata na manjim povr{inama i kontinuirano planiranje prihoda. Pomla|ivanje oplodnim sje~ama na malim povr{inama u velikim kompleksima gospodarskih {uma tako|er je mogu}e i po`eljno. Tu se uspje{no pokazalo pomla|ivanje na malim povr{inama koje se prostiru na razini male (1 – 3 ha) i srednje (3 – 5 ha) sastojine. U usporedbi s klasi~nim regularnim gospodarenjem na velikim povr{inama, gospodarenje je na malim povr{inama prirodi bliskiji i intenzivniji na~in gospodarenja koji tra`i izradbu {umskouzgojnog plana sa skicom pomladnih jezgri i smjerovima njihova pro{irivanja. Uzgojni se radovi izvode istodobno, ali na razli~itim dijelovima pomladne povr{ine. Olak{ano je izvo|enje i kontrola radova, a omogu}uje dugoro~no i kontinuirano planiranje glavnoga prihoda. Klju~ne rije~i: Fagus sylvatica L., prirodno pomla|ivanje, oplodne sje~e na malim povr{inama, pomladno razdoblje, prirodno uzgajanje {uma, jednodobna sastojina, raznodobna sastojina
1. Uvod – Introduction Obi~na je bukva najrasprostranjenija vrsta drve}a u Republici Hrvatskoj s obzirom na povr{inu i drvnu zalihu (^avlovi} i Ani} 2008). Bukove {ume prevladavaju u montanskom vegetacijskom pojasu gdje je ona edifikatorska vrsta i gdje tvori ~iste sastojine klimatskozonskoga karaktera. Nadmorska visina toga pojasa prote`e se u dinarskom dijelu izme|u 600 i 700 (900) m n. v., a u panonskom dijelu od 350 m n. v. (Mati} i dr. 2003, prema Vukeli}u i Rau{u 1998). Obi~na je bukva pravi skiofit. Njezin mali zahtjev prema svjetlosti, prilagodljivost kro{nje u uvjetima nedostatka svjetla te intenzivan korijenski sustav Croat. j. for. eng. 32(2011)1
~ine ovu vrstu drve}a izrazito konkurentnom (Seletkovi} i dr. 2003). [umskouzgojna fleksibilnost i konkurentnost obi~ne bukve uzrokom su raznolikosti metoda obnove bukovih {uma (Schütz 1998). Tako je u europskoj praksi zabilje`en ~itav spektar: od stablimi~noga, grupimi~noga i skupinastoga prebiranja, preko oplodnih sje~a na malim i velikim pomladnim povr{inama s dugim i kratkim pomladnim razdobljem do ~istih sje~a (Mati} i Korpel 1995, Mati} i dr. 1996, Peters 1997). Retrospektivu gospodarenja bukovim {umama u Hrvatskoj donose Mati} i dr. (2003). Navode kako su se bukove sastojine u nas oduvijek pomla|ivale pri-
19
I. Ani} i S. Mikac
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19–29)
rodno, raznim ina~icama pomladnih sje~a pod zastorom kro{anja mati~nih stabala. U po~etku su to bile preborne ili selektivne sje~e razli~ita intenziteta i oblika, poslije se upotrebljavaju oplodne sje~e u dva sijeka (naplodni i dovr{ni sijek), a danas prevladavaju oplodne sje~e u tri do pet sjekova (pripremni, naplodni, 1 – 2 naknadna, dovr{ni sijek), na velikim pomladnim povr{inama, s pomladnim razdobljem 8 – 10 godina. U bukovim {umama dinarskoga podru~ja, koje su od 1957. do 1996. godine bile ure|ene kao preborne pa su podvrgnute prebornim sje~ama, poreme}ena je struktura i kakvo}a sastojina (Me{trovi} i ^avlovi} 2003). Iako se u tim {umama od 1996. godine uvodi regularno gospodarenje, trebat }e vremena da se {umskouzgojnim postupcima postupno korigira sastojinska struktura (Ani} i dr. 2006). Oplodne su sje~e na malim povr{inama rijetkost. Me|utim, Mati} i dr. (1996) isti~u kako }e takav na~in prirodnoga pomla|ivanja u budu}nosti imati sve ve}e zna~enje i primjenu, posebice u sastojinama s nagla{enim op}ekorisnim funkcijama. Ne ~udi stoga zahtjev Uprave {uma podru`nice Zagreb koja, izme|u ostaloga, gospodari velikim kompleksima hrastovih i bukovih {uma na podru~jima parkova prirode Lonjsko polje i Medvednica za pokretanjem projektnoga zadatka »Obnova i potrajnost {uma posebne namjene«. U proteklom petogodi{njem razdoblju tra`eni su odgovori na pitanja o na~inu izvo|enja oplodnih sje~a na malim povr{inama, povr{ini i obliku prostiranja malih povr{ina, odnosu velike i male povr{ine, trajanju op}ega i specijalnoga pomladnoga razdoblja te o pojmu raznodobne sastojine. Ovaj rad donosi rezultate istra`ivanja prirodnoga pomla|ivanja sastojina obi~ne bukve na malim povr{inama. Uz do sada prikazane i objavljene rezultate novijih istra`ivanja ove problematike u nas (Krej~i i Dubravac 2003, Ani} i Or{ani} 2009, Ani} 2010, 2009, Ostrogovi} i dr. 2010), njime se zaokru`uje cjelina spomenutoga projektnoga zadatka.
2. Materijal i metode – Material and methods U razdoblju od 2006. do 2010. godine analizirani su brojni prakti~ni primjeri prirodnoga pomla|ivanja obi~ne bukve na malim povr{inama u nas (podru~ja uprava {uma podru`nica Zagreb, Koprivnica, Karlovac, Nacionalnoga parka Plitvi~ka jezera, parka prirode @umberak – Samoborsko gorje) i izvan granica Hrvatske (Belgija, ^e{ka, Njema~ka, Slova~ka, Slovenija). U radu su prikazani rezultati istra`ivanja malopovr{inskoga pomla|ivanja obi~ne bukve u obliku grupa na primjeru dinarske brdske bukove {ume (as. Lamio orvalae-Fagetum /Ht. 1938/ Borhidi 1963),
20
te u obliku malih sastojina na primjeru bukove {ume s dlakavim {a{em (as. Carici pilosae-Fagetum Oberdorfer 1957). Istra`ivanja su obavljena u odjelima 16, 26, 27, 55 i 61 Gospodarske jedinice Medve|ak – Plitvi~ki klanac Nacionalnoga parka Plitvi~ka jezera te u odsjeku 70a, G.J. Kalnik – Kola~ka, [umarija Kri`evci, U[P Koprivnica. Odjeli 26, 27 i 61, G.J. Medve|ak – Plitvi~ki klanac, tvore prirodni {umski rezervat ~ija ukupna povr{ina iznosi 152,36 ha. U rezervatu je obavljena inventura svih progala s razvijenim pomladnim jezgrama. Svakoj od njih izmjerena je dulja i kra}a os te je izra~unata povr{ina prema formuli za elipsu. Odjeli 16 i 55 bili su izvrgnuti {umskouzgojnim postupcima. Prema smjernicama gospodarenja iz Programa gospodarenja za G.J. Medve|ak – Plitvi~ki klanac (1987 – 1996), u njima je obavljena pomladna sje~a grupimi~noga karaktera. U odjelu 16 etat je realiziran 1991. godine, dok je u odjelu 55 postupak obavljen 1994. i 1996. godine. Za detaljnu analizu pomla|ivanja postavljeno je {est pokusnih ploha. Tri su pokusne plohe odabrane u {umskom rezervatu Medve|ak (P1, P2, P3) u odjelima 26 i 61, a tri u sastojinama gdje su obavljeni {umskouzgojni postupci (G1, G2, G3), u odjelima 16 i 55. Kriterij za postavljanje pokusne plohe bio je dobro razvijena pomladna jezgra s pomlatkom visine do 4 m. Na svakoj pokusnoj plohi postavljena je u smjeru sjever – jug kvadratna mre`a s razmacima 5 × 5 m. Sjeci{ta mre`e iskol~ena su pomo}u drvenoga kol~i}a ozna~ena rednim brojem. Na svakom sjeci{tu mre`e polo`en je kvadrat dimenzija 1,5 m × 1,5 m te je na tim povr{inama od 2,25 m2 izmjerena gusto}a pomlatka prema vrstama drve}a (kom./m2) i visinama. Na primjeru odsjeka 70a, G.J. Kalnik – Kola~ka, obavljena je analiza {umskouzgojnoga plana oplodnih sje~a na malim povr{inama, po godinama izvo|enja. Povr{ina sastojine iznosi 30,32 ha, a po~etkom pomladnoga razdoblja bila je u dobi od 106 godina. Ure|ajni je razred obi~ne bukve s omjerom smjese: 84 % bukva, 13 % hrast kitnjak i 3 % obi~ni grab.
3. Rezultati istra`ivanja s raspravom Research results and discussion 3.1 Mala pomladna povr{ina – Small regeneration area Pojam se male pomladne povr{ine odnosi na dio sastojine (odjela, odsjeka). Ako se {umska sastojina (odjel, odsjek) pomla|uje u dijelovima, tada smatramo kako se postupak obavlja na malim povr{inama. To zna~i kako se pomla|ivanje na malim povr{inama mo`e podjednako ostvariti u regularnom, raznodobnom i prebornom gospodarenju. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19–29)
I. Ani} i S. Mikac
Slika 1. Primjeri prirodnoga pomla|ivanja obi~ne bukve iz prakse nekih europskih zemalja (orig.): a) Belgija, b) i c) Njema~ka, d) i e) ^e{ka, f) i g) Hrvatska Fig. 1 Examples of natural regeneration of common beech following the practice of some European countries (orig.): a) Belgium, b) and c) Germany, d) and e) Czech Republic, f) and g) Croatia Male se pomladne povr{ine razlikuju po povr{ini prostiranja i obliku. Glede povr{ine prostiranja iz slike 1 mo`e se op}enito zaklju~iti o mogu}nosti pomla|ivanja bukovih sastojinama na raznolikim pomladnim povr{inama. One obuhva}aju raspon od povr{ine projekcije kro{anja nekoliko stabala u skupini (P < 0,01 ha) do velike pomladne povr{ine koja obuhva}a ~itavu sastojinu (P > 5 ha). To odgovara pomladnim sje~ama u rasponu od stablimi~noga prebiranja do klasi~nih oplodnih sje~a na velikim povr{inama. Me|utim, stablimi~no i grupimi~no prebiranje u na{oj se praksi nije pokazalo dobrim (Ani} i dr. 2006). [to je pomladna povr{ina manja, a sklop gu{}i, to ima vi{e problema s gusto}om, kvalitetom, morfologijom i visinskim prirastom prirodnoga pomlatka, o ~em }e biti rije~i u nastavku. Glede oblika prostiranja male pomladne povr{ine mogu biti u obliku krugova (odnos {irine i duljine pomladne povr{ine podjednak) ili pruga (pomladna povr{ina najmanje dva puta dulja nego {ira). Krugovi mogu biti pravilni ili nepravilni, primjerice elipsoidni. Pruge tako|er mogu biti pravilne, u obliku pravokutnika, ili nepravilne, primjerice uko{ene, nazubljene, u obliku koji prati slojnice te razli~ite duljine i {irine (Ani} i Or{ani} 2009). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
3.2 Pomladno razdoblje â&#x20AC;&#x201C; Regeneration period Pomladno razdoblje je trajanje pomla|ivanja. Ako se pomla|ivanje obavlja na malim povr{inama, tada svaki dio sastojine (odjela, odsjeka) ima svoje pomladno razdoblje koje zovemo specijalnim pomladnim razdobljem. Zbroj specijalnih pomladnih razdoblja ili razdoblje potrebno za pomla|ivanje ~itave sastojine (odjela, odsjeka) op}e je pomladno razdoblje. Op}e pomladno razdoblje mo`e trajati kra}e ili dulje, ovisno o tome `eli li se pomla|ivanjem na malim povr{inama formirati jednodobna ili raznodobna sastojina. Ako se oplodnim sje~ama na malim povr{inama u kona~nici `eli formirati jednodobna sastojina, maksimalna dobna razlika pojedninih dijelova sastojine (malih povr{ina) nakon zavr{etka postupka pomla|ivanja treba biti kra}a od {irine dobnoga razreda ili op}e pomladno razdoblje ne bi smjelo trajati dulje od 20 godina. Ako se pomla|ivanjem `eli formirati raznodobna sastojina, najve}a razlika u dobi pojedinih dijelova sastojine nakon zavr{etka postupka pomla|ivanja treba biti dulja od {irine dobnoga razreda ili op}e pomladno razdoblje mora trajati dulje od 20 godina. U tom su slu~aju uzgojni radovi koncentrirani u
21
I. Ani} i S. Mikac
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19–29)
Slika 2. Shema pomla|ivanja oplodnim sje~ama na malim pomladnim povr{inama u obliku krugova (prema Schützu 2002, prilago|eno) Fig. 2 Small scale regeneration with shelterwood cuts in the form of circles (according to Schütz 2002, adapted) Tablica 1. Model pomla|ivanja oplodnim sje~ama u prugama Table 1 Model of strip shelterwood system
Sastojina Stand
22
Godina izvedbe sijeka Felling year
Pruga Strip
Specijalno pomladno Op}e pomladno razdoblje razdoblje Regeneration period Regeneration period on strips for stand Godina Year 6 6 30 6 (Raznodobna sastojina Unevenaged stand) 6 6
A
1 2 3 4 5
Pripremni sijek Preparatory felling 2000. 2006. 2012. 2018. 2024.
Naplodni sijek Seeding felling 2003. 2009. 2015. 2021. 2027.
Dovr{ni sijek Final felling 2006. 2012. 2018. 2024. 2030.
B
1 2 3 4 5
2000. 2003. 2006. 2009. 2012.
2003. 2006. 2009. 2012. 2015.
2006. 2009. 2012. 2015. 2018.
6 6 6 6 6
18 (Jednodobna sastojina Evenaged stand)
C
1 2 3 4 5
2000. 2003. 2000. 2003. 2000.
2003. 2006. 2003. 2006. 2003.
2006. 2009. 2006. 2009. 2006.
6 6 6 6 6
9 (Jednodobna sastojina Evenaged stand)
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19–29)
vremenu, a razdvojeni u prostoru, jer su razlike u razvojnim stadijima pojedinih dijelova sastojine velike. Dok se na jednom dijelu obavlja njega nakon dovr{noga sijeka, na drugom se istodobno obavlja ~i{}enje, na tre}em prva proreda, na ~etvrtom je vrijeme za dovr{ni sijek itd. Na slici 2 prikazan je model pomla|ivanja oplodnim sje~ama na malim povr{inama u obliku krugova s trajanjem op}ega i specijalnoga pomladnoga razdoblja. U tablici 1 prikazan je model pomla|ivanja oplodnim sje~ama za tri sastojine A, B i C. Sastojine se pomla|uju na malim pomladnim povr{inama, u obliku pruga. Specijalno pomladno razdoblje za svaku prugu iznosi 6 godina. Razlike su u op}im pomladnim razdobljima. Sastojina A nakon zavr{etka pomla|ivanja bit }e raznodobna. Dok }e se na njezinoj posljednoj pruzi dovr{avati pomla|ivanje, dio sastojine na prvoj pruzi bit }e ve} spreman za prorede. U modelu za sastojinu B op}e je pomladno razdoblje skra}eno tako da se istodobno s naplodnim sijekom na prethodnoj pruzi obavlja pripremni sijek na sljede}oj pruzi, a istodobno s dovr{nim sijekom na prethodnoj pruzi obavlja se naplodni sijek na sljede}oj pruzi. U modelu C oplodne su sje~e obavljene »na preskok«. Pripremnim se sijekom zapo~elo pomla|ivanje na neparnim prugama. Kada se na njima obavljao naplodni sijek, pomla|ivanje je zapo~elo na parnim prugama pripremnim sijekom. Time je pomla|ivanje svedeno u granice op}ega pomladnoga razdoblja od devet godina, uz razmake izme|u sjekova od tri godine. Modeli B i C omogu}uju stvaranje jednodobnih sastojina. Iako je rije~ samo o modelima, ti primjeri pokazuju kako treba razmi{ljati prilikom {umskouzgojnoga planiranja oplodnih sje~a na malim povr{inama.
I. Ani} i S. Mikac
pomladne jezgre iznosi 44,15 m2, a standardna devijacija 53,49 m2. Najmanja je povr{ina 3,14 m2, a najve}a ustanovljena pomladna jezgra ima povr{inu od 471,24 m2. Od ukupnoga broja pomladnih jezgri njih 75 % ima povr{inu manju od 50 m2 (slika 3). Da se pomladne jezgre u bukovim pra{umama oblikuju stablimi~no te na povr{inama skupina i malih grupa, potvrdila su sli~na istra`ivanja u Sloveniji (Zeibig i dr. 2005) i Slova~koj (Droessler i Luepke 2005). Iz svega ovoga mogao bi se izvu}i zaklju~ak o mogu}nosti primjene prebornoga gospodarenja u bukovim {umama. Me|utim, kakvo}a bukovih stabala prosje~no je lo{ija u prebornim sastojinama, a bolja u jednodobnim sastojinama. [to je struktura sastojina ujedna~enija, morfologija je bukovih stabala bolja ([afar 1967). U {vicarskim je prebornim {umama ustanovljeno kako za isti volumni prirast kro{nje bukovih stabala trebaju 3 – 4 puta vi{e prostora u odnosu na obi~nu jelu (Badoux 1949). Za isti iznos vrijednosnoga prirasta odnos je ~ak 1 : 10. Prema Schützu (1992, 2001) glavni razlog tomu le`i u ~injenici kako individualni rast bjelogori~noga stabla u prebornoj strukturi vodi njegovoj lo{ijoj kakvo}i (granatost i ra{ljavost). Osim toga, ako dulje razdoblje raste u zasjeni, obi~na bukva zbog simpodijalnoga na~ina rasta gubi sposobnost oblikovanja pravnoga debla, a u ekstremnim prilikama oblik biljke postaje plagiotropan (Kurth 1946).
3.3 Pomladna jezgra – Initial regeneration gap Prirodno pomla|ivanje na malim povr{inama po~inje na pomladnim ili inicijalnim jezgrama. Usporedili smo zna~ajke pomladnih jezgri u uvjetima pra{umske bukove sastojine ({umski rezervat Medve|ak) i bukove sastojine kojom se gospodari (G.J. Medve|ak – Plitvi~ki klanac). Postanak pomladnih jezgri u pra{umskim uvjetima povezan je s progaljivanjem sklopa zbog djelovanja abiotskih i biotskih ~imbenika. Progala se mo`e prostirati na povr{ini projekcije kro{nje jednoga stabla ili male grupe (~e{}i slu~aj), povr{ini projekcije kro{anja velike grupe stabala (rje|i slu~aj) ili, zbog ja~ega naleta vjetra, na povr{ini male, srednje ili ~ak velike sastojine (vrlo rijedak slu~aj). Tako su u tri odjela {umskoga rezervata Medve|ak, na ukupnoj povr{ini od 152,36 ha, ustanovljene 163 pomladne jezgre ili 1,07 na jedan hektar. Ukupna povr{ina pomladnih jezgri iznosi 7197,4 m2. Prosje~na povr{ina Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Slika 3. Frekvencija pomladnih jezgri prema povr{ini u {umskom rezervatu Medve|ak, u Nacionalnom parku Plitvi~ka jezera Fig. 3 Frequency of initial regeneration gaps in relation to the area in the old growth forest reserve of Medve|ak in National park Plitvice Lakes 23
I. Ani} i S. Mikac
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19–29)
Primjeri prebornoga gospodarenja u bukovim {umama Tiringije (Njema~ka) pokazuju kako se za kakvo-takvo pomla|ivanje drvna zaliha bukove sastojine mora smanjiti na samo 200 – 250 m3/ha. Za usporedbu, u uvjetima na{ega regularnoga gospodarenja to pribli`no odgovara drvnoj zalihi mati~ne sastojine koja ostaje na pomladnoj povr{ini nakon naplodnoga sijeka. Ve} kod iznosa od 300 m3/ha priliv je jednak nuli (Schütz 2001). Sli~no je ustanovio i Saniga (1998) u Slova~koj. U gospodarskim {umama i {umama posebne namjene mi biramo mjesto, vrijeme, gusto}u, oblik i povr{inu pomladnih jezgri. Za pomladne jezgre mogu poslu`iti lokaliteti koji su dobro naplo|eni ili na kojima se pomladak ve} razvio, zatim progale, lokaliteti u sastojini koji nam odgovaraju za po~etak pomla|ivanja s obzirom na {umskouzgojni plan, lokaliteti za koje pretpostavljamo da }e se na njima pomladak najprije pojaviti (pripremljeno stani{te, dobar raspored i urod mati~nih stabala). Ako pomladne jezgre prethodno nisu nastale prirodnim pomla|ivanjem, u skladu sa {umskouzgojnim planom mo`e se potaknuti njihov nastanak, primjerice progaljivanjem sklopa stare sastojine pripremnim sijekom na malim povr{inama. Na progalama koje su nastale zbog nepredvi|enih uzroka, a uz to su ostale nepomla|ene, pomladne se jezgre mogu formirati umjet-
Slika 4. Odnos izme|u ukupnoga broja biljaka (kom.) i povr{ine pomladne jezgre (m2). P – pomladne jezgre u {umskom rezervatu, G – pomladne jezgre u gospodarenim sastojinama Fig. 4 Relationship between the total number of plants (pcs.) and initial regeneration gaps area (m²). P – Initial regeneration gap in the forest reserve, G – initial regeneration gap in managed stand 24
nim pomla|ivanjem (Ani} i Or{ani} 2009). Ve}a povr{ina pomladne jezgre uglavnom zna~i ve}u gusto}u pomlatka. To podjednako vrijedi za sastojine kojima se gospodari i kojima se ne gospodari (slika 4). Usporedimo li gusto}u pomlatka na istra`ivanim pomladnim jezgrama (tablica 2), vidi se kako je u {umskom rezervatu ona manja nego na pokusnim plohama u gospodarenim odjelima. Na povr{ini od jednoga hektara razlika u prosjeku iznosi 5131 biljku. Me|utim, pomladak na pomladnim jezgrama u sastojinama kojima se gospodari u odnosu na pomladak na pomladnim jezgrama u {umskom rezervatu bolji je i vitalniji ([afar 1964, Dubravac i dr. 2004, Ani} 2007). To je rezultat boljih svjetlosnih uvjeta. Pomladne jezgre u gospodarenim sastojinama nastale su u ciljano formiranim progalama, sje~om zrelih stabala u malim grupama. Pomladne su jezgre u rezervatu nastale slu~ajno, a otvor sklopa iznad njih se brzo zatvorio. Dalji razvoj pomlatka ovisi o doziranju svjetla odnosno o pro{irivanju progala. Ako se to ne dogodi, pomladak }e zaostajati u rastu i postupno deformirati, bez obzira na to je li rije~ o pra{umi ili gospodarskoj sastojini.
3.4 [umskouzgojni plan pomla|ivanja Silvicultural plan of regeneration [umskouzgojno je planiranje prijeko potrebno u uvjetima intenzivnoga gospodarenja na malim povr{inama. Posebno je va`no kartografsko skiciranje pri planiranju njege i obnove u svakoj sastojini (odjelu, odsjeku). Analizirali smo {umskouzgojni plan pomla|ivanja jednodobne bukove sastojine oplodnim sje~ama na malim povr{inama u obliku nepravilnih krugova, u sklopu regularnoga gospodarenja, na primjeru odsjeka 70a, G.J. Kalnik – Kola~ka, [umarija Kri`evci. Opisat }emo tijek postupka po godinama prema kartografskim prikazima na slici 5. Pomladno razdoblje zapo~elo je 1988. godine, pripremnim sijekom intenziteta 18 % (pribli`no 100 m3/ha) na jugozapadnom dijelu odsjeka. Nastupilo je {estogodi{nje naplodno razdoblje u kojem su se po~ele pojavljivati pomladne jezgre (slika 5a). Godine 1994. godine obavljen je naplodni sijek kojim se intenziviralo osvjetljenje na pomladnim jezgrama (slika 5b). Godine 2000. pomladne su sje~e na malim povr{inama nastavljene. Obavljena je kombinacija dovr{noga, naplodnoga i pripremnoga sijeka, u I. i IV. kvartalu, prema rasporedu prikazanom na slici 5c. Dovr{ni je sijek obavljen u jugoisto~nom dijelu odsjeka na kojem je pomla|ivanje zapo~elo. Time specijalno pomladno razdoblje tih dijelova sastojine iznosi 12 godina. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19–29)
I. Ani} i S. Mikac
Tablica 2. Distribucija ukupnoga broja pomlatka po visinama na pomladnim jezgrama (P1, 2, 3 – plohe u rezervatu, G1, 2, 3 – plohe u odjelima kojima se gospodari) Table 2 Distribution of total number of young plants by height in initial regeneration gaps (P1, 2, 3 – plots within the reserve, G1, 2, 3 – plots within managed compartments) Visinske klase Height classes (cm) –50 –100 –150 –200 –250 –300 –350 –400 –450 –500 –550 –600 –650 –700 –750 –800 Ukupno (kom.) Total (pcs.) Ukupno (kom./m2) Total (pcs./m2) Ukupno (kom./ha) Total (pcs./ha) Broj ploha mre`e No. of plots Povr{ina ploha mre`e (m2) Area of plots (m2)
Pokusne plohe – Exp. plots P1
P2
P3
G1
4 11 4 1 1
1 65 18 22 6 4 1 3 2
8 46 19 12 2
5 48 37 25 23 24 7 9 10 8 13 7
1
Ukupno – Total G2
G3
36 14 8 4 2 1 1 1 2
42 20 16 4 5 5 1 1
P
G
13 122 41 35 9 4 1 3 2
5 126 71 49 31 31 13 10 12 11 13 8
1 1
1 1 1
1 1 1
21
123
87
219
70
94
231
383
0,6
0,9
0,9
1,2
1,3
1,7
0,8
1,3
6 176
8 542
8 593
12 321
12 963
17 407
8 272
13 403
34
64
45
79
24
24
143
127
76,5
144
101,25
177,75
54
54
321,75
285,75
Naplodnim sijekom dozirano je svjetlo pomladnim jezgrama koje su se razvijale u sredi{njem dijelu odsjeka. Pripremni je sijek obavljen na isto~nom dijelu i ju`nom odsjeku. Godine 2003. obavljena je kombinacija naplodnoga, naknadnoga i dovr{noga sijeka na malim povr{inama ~ije su funkcije bile osloba|anje pomlatka, pro{irivanje krugova i reguliranje dotoka svjetla, ovisno o stanju pomlatka (slika 5d). Godine 2007. nastavlja se postupak kombinacijom naplodnoga i dovr{noga sijeka na malim povr{inama (slika 5e). Godinu dana nakon toga nastavlja se s dovr{nim sjekovima i spajanjem krugova. Zbog obilnoga uroda bukvice i gustoga ponika te se godine pomladno razdoblje produljuje uvo|enjem naknadnih sjekova (slika 5f). GoCroat. j. for. eng. 32(2011)1
dine 2009. nastavljaju se dovr{ni sjekovi spajanjem krugova (slika 5g). Godine 2010. zavr{ava op}e pomladno razdoblje dovr{nim sijekom na preostalom dijelu odsjeka (slika 5h). Trajalo je 22 godine (1988 – 2010). Specijalno pomladno razdoblje razli~ito je u pojedinim dijelovima odsjeka. Dok su se na dijelu pomladne povr{ine obavljali {umskouzgojni radovi na pomla|ivanju, na onim dijelovima na kojima je pomla|ivanje ranije zapo~elo obavljali su se {umskouzgojni radovi na njezi {uma. U tablici 3 kronolo{ki su popisani svi {umskouzgojni zahvati. Treba uo~iti njihovo preklapanje (koncentraciju) u vremenu, ali razdvojenost u prostoru.
25
I. Ani} i S. Mikac
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19â&#x20AC;&#x201C;29)
Slika 5. [umskouzgojni plan pomla|ivanja oplodnim sje~ama na malim povr{inama (orig.) Fig. 5 Silvicultural plan of small scale shelterwood regeneration (orig.) 26
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19–29)
I. Ani} i S. Mikac
Tablica 3. Kronologija {umskouzgojnih radova u odsjeku 70a, GJ Kalnik – Kola~ka, [umarija Kri`evci, po dijelovima sastojine Table 3 Chronology of silvicultural treatments in compartment 70a, MU Kalnik – Kola~ka, Kri`evci Forest Office, on parts of stand Godina Year 1988.
Faze pomla|ivanja {uma po dijelovima sastojine Forest regeneration treatments on parts of stand Pripremni sijek Preparatory felling
Faze njege {uma po dijelovima sastojine Forest tending phases on parts of stand
1989. 1990. 1991. 1992. 1993. 1994.
Priprema stani{ta na dijelu povr{ine Site preparation, partly Naplodni sijek – Seeding felling Za{tita hrastova ponika i pomlatka od pepelnice (5 ha) Protection of oak seedings from mildew (5 ha) Za{tita hrastova ponika i pomlatka od pepelnice (5 ha) Protection of oak seedings from mildew (5 ha)
1995. 1996. 1997. 1998. 1999. 2000.
Priprema stani{ta na dijelu povr{ine Site preparation on small area Kombinacija pripremnoga, naplodnoga i dovr{noga sijeka Combination of preparatory, seeding and final felling
Njega pomlatka pod zastorom (14 ha) Tending of young growth under shelter (14 ha) Za{tita hrastova ponika i pomlatka od pepelnice (1 ha) Protection of oak seedings from mildew (1 ha)
Kombinacija naplodnoga, naknadnoga i dovr{noga sijeka Combination of seeding, additional and final felling
Njega pomlatka pod zastorom (16 ha) Tending of young growth under shelter (16 ha) @etva korova (12 ha) Removing of weeds (12 ha)
2001. 2002. 2003. 2004. 2005.
Unos `ira kitnjaka (ju`ne padine) Sowing of acorns (southern slopes)
2006. 2007. 2008. 2009. 2010.
Kombinacija naplodnoga i dovr{noga sijeka Combination of seeding and final felling Kombinacija dovr{noga i naknadnoga sijeka Combination of final and additional felling Dovr{ni sijek – Final felling Dovr{ni sijek – Final felling
4. Zaklju~ak – Conclusion [umskouzgojna svojstva obi~ne bukve omogu}uju pomla|ivanje njezinih sastojina pod zastorom kro{anja mati~nih stabala, oplodnim sje~ama na malim i velikim pomladnim povr{inama, u dugom i kratkom pomladnom razdoblju. Klasi~nim oplodnim sje~ama na velikim povr{inama stvaraju se jednodobne bukove sastojine. Oplodnim sje~ama na malim povr{inama mogu se Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prvo ~i{}enje (5 ha) The first cleaning (5 ha) @etva korova (5 ha) \ Removing of weeds (5 ha) Njega ~i{}enjem (4 ha) Tending by cleaning (4 ha) Njega ~i{}enjem (10 ha) Tending by cleaning (10 ha)
oblikovati jednodobne i raznodobne sastojine, ovisno o trajanju op}ega pomladnoga razdoblja. U slu~ajevima pomla|ivanja u obliku velikih grupa te malih i srednjih sastojina mogu se oblikovati nove jednodobne sastojine jer je lak{e odr`ati br`i tempo pomla|ivanja i dovr{iti ga u okvirima op}ega pomladnoga razdoblja ~ije je trajanje kra}e od {irine dobnoga razreda. U slu~ajevima pomla|ivanja u malim i srednjim grupama lak{e je oblikovati raznodobne sastojine jer je tempo pomla|ivanja sporiji,
27
I. Ani} i S. Mikac
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19–29)
op}e je pomladno razdoblje naj~e{}e dulje od {irine dobnoga razreda, a novu sastojinu tvori mozaik skupina i grupa razli~itih razvojnih stadija. Pomla|ivanje oplodnim sje~ama na malim je povr{inama intenzivan na~in gospodarenja. Za svaku je sastojinu (odjel, odsjek) po`eljno izraditi {umskouzgojni plan koji }e sadr`avati shemu s ucrtanim prostornim rasporedom pomladnih jezgri, njihovu povr{inu, smjer i doba pro{irivanja te vrstu i intenzitet sijeka. Pomla|ivanje na malim povr{inama u obliku malih, srednjih i velikih grupa mo`e se preporu~iti u {umama posebne namjene i za{titnim {umama jer se njime oblikuju strukturno raznolike sastojine koje }e zadovoljiti op}ekorisne funkcije takvih {uma, posebice hidrolo{ku funkciju za{tite od erozije, estetsku i turisti~ku funkciju. U slu~ajevima primjene kod malih {umoposjednika takav na~in pomla|ivanja omogu}uje koncentraciju zahvata, olak{ava planiranje prihoda i smanjuje tro{kove njege. Pomla|ivanje na malim povr{inama u obliku malih i srednjih sastojina preporu~uje se u gospodarskim {umama. Gospodarenje oplodnim sje~ama na malim povr{inama zadr`ava zna~ajke regularnoga gospodarenja, prirodi je bliskiji i intenzivniji na~in gospodarenja. Olak{ano je izvo|enje i kontrola radova, a olak{ava se kontinuirano planiranje glavnoga i prethodnoga prihoda.
Zahvala – Acknowledgement Rad je izra|en uz financijsku potporu znanstvenih projekata Obnova i potrajnost {uma posebne namjene (»Hrvatske {ume«, d. o. o. Zagreb) i Dinamika obnove bukovo-jelovih pra{uma hrvatskih Dinarida (MZO[ RH, 068-0682041-1950). Zahvaljujemo Nikoli Magdi}u, dipl. in`. {um., Tiboru Balintu, dipl. in`. {um. i Milanu [komcu, dipl. in`. {um., na pomo}i prilikom prikupljanja i analize podataka.
5. Literatura – References Ani}, I., 2010: Pomla|ivanje bukovih {uma. Pozvano predavanje, seminar Hrvatske komore in`enjera {umarstva i drvne tehnologije, pp prezentacija. Ani}, I., 2009: Obnova {uma oplodnim sje~ama na malim povr{inama. Pozvano predavanje, seminar Hrvatske komore in`enjera {umarstva i drvne tehnologije, pp prezentacija. Ani}, I., M. Or{ani}, 2009: Prirodno pomla|ivanje hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) na malim povr{inama. U: S. Mati}, I. Ani} (ur.), Zbornik radova sa znanstvenog skupa [ume hrasta lu`njaka u promijenjenim stani{nim i gospodarskim uvjetima, Hrvatska akademija znanosti i umjetnosti, Zagreb, str. 39–53.
28
Ani}, I., 2007: Utjecaj strukture i pomla|ivanja na potrajnost {uma bukve i jele te {uma bukve Nacionalnog parka Plitvi~ka jezera. Elaborat, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 62 str. Ani}, I., S. Mati}, M. Or{ani}, S. Mikac, M. Bla{kovi}, 2006: Strukturni odnosi i {umskouzgojni postupci u raznodobnim bukovim sastojinama hrvatskih Dinarida. Glasnik za {umske pokuse, pos. izd., 5, 61–74. Badoux, E., 1949: L’allure de l’accroissement dans la forêt jardinée. Mitt. Schweiz. Anst. Forstl. Versuchswes. 26: 9–58. ^avlovi}, J., I. Ani}, 2008: Gospodarjenje z bukvijo na Hrva{kem. U: A. Bon~ina (ur.), Bukovi gozdovi: ekologija in gospodarjenje. Zbornik sa`etaka, Univerza v Ljubljani, Biotehni{ka fakulteta, Ljubljana, str. 56–59. Drössler, L., v. Lüpke, B., 2005: Canopy gaps in virgin beech forest in Have{ova Reserve. U: B. Commarmot, F. D. Hamor (ur.), Natural Forests in the Temperate Zone of Europe – Values and Utilisation, Proceedings, Swiss Federal Research Institute WSL, Birmensdorf and Carpathian Biosphere Reserve, Rakhiv, str. 93–99. Dubravac, T., V. Krej~i, B. Vrbek, 2004: Stanje strukture i mogu}nost prirodne obnove ~istih bukovih sastojina u {umskom rezervatu Medve|ak. Plitvi~ki bilten, 6: 179–200. Krej~i, V., T. Dubravac, 2003: Mogu}nost i opravdanost oplodnih sje~a u bukovim {umama Gorskog kotara, Like i Hrvatskog primorja. [umarski list, 127 (9–10): 449–456. Kurth, A., 1946: Untersuchungen über Aufbau und Qualität von Buchendickungen. Mitt. Schweiz. Anst. Forstl. Versuchswes. 24: 581–658. Mati}, S., I. Ani}, M. Or{ani}, 2003: Uzgojni postupci u bukovim {umama. U: S. Mati} (ur.), Obi~na bukva (Fagus sylvatica L.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti, Zagreb, pp. 340–369. Mati}, S., M. Or{ani}, I. Ani}, 1996: Bukove {ume Hrvatske i njihovo mjesto u kompleksu {uma sredi{nje i jugoisto~ne Europe. U: Mayer, B. (ur.), Unapre|enje proizvodnje biomase {umskih ekosustava, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i [umarski institut, Jastrebarsko, Zagreb, str. 113–124. Mati}, S., [. Korpel, 1995: Silviculture of beech stands in Central and South-Eastern Europe. 6th IUFRO beech symposium, Ukrajina, rukopis. Me{trovi}, [., J. ^avlovi}, 2003: Ure|ivanje {uma obi~ne bukve. U: S. Mati} (ur.), Obi~na bukva (Fagus sylvatica L.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti, Zagreb, str. 464–489. Ostrogovi}, M. Z., K. Sever, I. Ani}, 2010: Utjecaj svjetla na prirodno pomla|ivanje hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) u park-{umi Maksimir u Zagrebu. [umarski list, 134 (3–4): 115–123. Peters, R., 1997: Beech Forests. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston/London, str. 169. Saniga, M., 1998: Optimalizacia {truktury a regenera~nych procesov bukoveho vyberkoveho lesa. Acta facultatis forestalis Zvolen, XL: 17–28. Schütz, J.-P., 1992. Die waldbaulichen Formen und die Grenzen der Plenterung mit Laubbaumarten. Schweiz. Z. Forstwes. 143, pp. 442–460. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prirodno pomla|ivanje sastojina obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) oplodnim sje~ama ... (19–29)
I. Ani} i S. Mikac
Schütz, J.-Ph., 1998: Behandlungskonzepte der Buche aus heutiger Sicht. Schweiz. Z. Forstwes. 149 (12): 1005–1030.
[afar, J., 1967: Funkcionalno oblikovanje bukovih sastojina na Dinaridima. [umarski list, XCI (5–6): 198–204.
Schütz, J.-Ph., 2001: Opportunities and strategies of transforming regular forests to irregular forests. Forest ecology and management, 151 (1–3): 87–94.
[afar, J., 1964: Kakvo}a bukovog mladika u sastojinama dinarskih planina. [umarski list, LXXXVIII (7–8): 307–315.
Schütz, J.-Ph., 2002: Die Technik der Waldverjüngung von Waeldern mit ablosung der Generationen. Skript zur Vorlesung Waldbau II, ETH Zentrum, Zuerich, str. 140. Seletkovi}, Z., I. Tikvi}, B. Prpi}, 2003: Ekolo{ka konstitucija obi~ne bukve. U: S. Mati} (ur.), Obi~na bukva (Fagus sylvatica L.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti, Zagreb, str. 155–163.
Vukeli}, J., \. Rau{, 1998: [umarska fitocenoogija i {umske zajednice u Hrvatskoj. [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 310 str. Zeibig, A., J. Diaci, S. Wagner, 2005: Gap disturbance patterns of a Fagus sylvatica virgin forest remnant in the mountain vegetation belt of slovenia. For. Snow Landsc. Res., 79 (1–2): 69–80.
Abstract
Natural Regeneration of Common Beech (Fagus sylvatica L.) Stands Using Small Scale Shelterwood System A number of practical examples of small scale natural regeneration of common beech were investigated in the period 2006–2010. In Croatia, the research area consisted of forest administrations of Zagreb, Koprivnica, Karlovac, Plitvice Lakes National Park and @umberak – Samoborsko Gorje Nature Park, and outside Croatia it included Belgium, Czech Republic, Germany, Slovakia and Slovenia (Fig. 1). This paper presents the results of research into small scale regeneration of common beech in the form of groups (Fig. 2, Table 1), using the example of a Dinaric montane beech forest (as. Lamio orvalae-Fagetum /Ht. 1938/ Borhidi 1963) and small-stand regeneration, using the example of a beech forest with sedge (as. Carici pilosae-Fagetum Oberforfer 1957). Natural regeneration in virgin beech stands begins in the form of clusters and groups (Fig. 3 and 4, Table 2). This regeneration method can be applied in special purpose forests and in protection forests, since it forms structurally diverse stands that will satisfy non-market forest goods and services of these forests. It is also suitable for private forest owners because not only does it enable the concentration of treatments in small areas, but also allows the planning of a continuous yield. Small scale regeneration with shelterwood cuts in large complexes of managed forests is both possible and desirable. Regeneration over small areas at the level of small (1–3 ha) and medium (3–5 ha) stands has proven successful (Fig. 5, Table 3). Compared with classical regular management over large areas, small scale management is a closer-to-nature and more intensive management method. It requires the construction of a silvicultural plan that contains a map of initial regeneration gaps and directions of its expansion. Silvicultural treatments are applied simultaneously, but in different parts of the regeneration area. This type of management alleviates the application and supervision of silvicultural treatments and enables long-term and continuous planning of the felling cut. Keywords: Fagus sylvatica L., natural regeneration, small scale shelterwood regeneration, regeneration period, close to nature silviculture, even-aged stand, uneven-aged stand
Adresa autorâ – Authors’ addresses:
Primljeno (Received): 21. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 22. 11. 2010. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prof. dr. sc. Igor Ani} e-po{ta: anic@sumfak.hr dr. sc. Stjepan Mikac e-po{ta: smikac@sumfak.hr Zavod za ekologiju i uzgajanje {uma [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu p. p. 422, HR – 10002 Zagreb HRVATSKA
29
Znanstveni rad – Research article
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu Milan Or{ani}, Damir Drvodeli}, Damir Ugarkovi} Nacrtak – Abstract Na otoku Rabu, u {umama hrasta crnike, u prolje}e 2006. godine osnovane su ~etiri pokusne plohe (2 × 2 m) od ~ega jedna u {umi srednjega uzgojnoga oblika, a tri u panja~ama razli~ite dobi i strukture. U {umskim su ekosustavima pra}ene mikroklimatske prilike. Obavljene su morfolo{ke analize korijenskoga sustava ponika i pomlatka hrasta crnike. Tijekom 2006, 2007. i 2008. godine brojen je ponik i pomladak hrasta crnike na pokusnim plohama radi utvr|ivanja prirodnoga mortaliteta. Mikroklimatske su prilike u panja~ama nepovoljnije za rast i razvoj vegetacije u odnosu na mikroklimatske prilike u sastojini srednjega uzgojnoga oblika. U panja~i je temperatura zraka vi{a, a relativna vlaga zraka ni`a u odnosu na mikroklimu sastojine srednjega uzgojnoga oblika. Na svim ~etirima pokusnim plohama zabilje`en je izuzetno velik broj prirodnoga ponika i pomlatka hrasta crnike. Ve}a brojnost ponika dobivena je u panja~ama (480 000 – 1 190 000 kom./ha) za razliku od sastojine srednjega uzgojnoga oblika (465 000 kom./ha). Utvr|ena je velika varijabilnost u zavr{etku klijanja ponika hrasta crnike. Klijavost ponika u sastojini srednjega uzgojnoga oblika kulminirala je ranije nego u panja~ama, {to razumijeva i postojanje boljih mikroklimatskih uvjeta na stani{tu. Dobivene su statisti~ki zna~ajno ve}e visine ponika hrasta crnike u sastojini srednjega uzgojnoga oblika u odnosu na sastojine panja~a. Mortalitet je mladih biljaka hrasta crnike za 8,98 % tako|er ve}i u sastojini srednjega uzgojnoga oblika u odnosu na sastojine panja~a. Prosje~an mortalitet ponika i pomlatka hrasta crnike iznosio je 52,35 %. Dokazano je podjednako odumiranje ponika i pomlatka s obzirom na pokusne plohe. Dobivena je negativna i visoka korelacija izme|u duljine korijena i prosje~noga promjera korijena ponika i pomlatka hrasta crnike. Kod volumena korijena nije dokazana statisti~ki zna~ajna razlika izme|u datuma mjerenja. Klju~ne rije~i: hrast crnika, mikroklima, uzgojni oblik, ponik, pomladak, korijen
1. Uvod – Introduction Prema Me{trovi}u (1987), Me{trovi}u i Laginji (1990) i Topi}u i dr. (2000) hrast crnika (Quercus ilex L.) temeljna je autohtona {umska vrsta eumediteranskoga podru~ja Hrvatske ~ije se ukupne povr{ine procjenjuju na 35 000 ha. Topi} i dr. (2006) pi{u kako crnika pridolazi u svim uzgojnim oblicima i degradacijskim stadijima, a panja~e i makije navodi kao naj~e{}e degradacijske stadije crnikovih {uma. Crnikove su se sjemenja~e zadr`ale na manjim povr{inama u za{ti}enim objektima prirode i privatnim ogradama, uglavnom na otocima (Brijuni, Rab, Krk, Bra~, Lastovo, Mljet). [umski su ekosustavi pod utjecajem mnogobrojnih lokalnih meteorolo{kih i klimatolo{kih prilika. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Mnogi ekolo{ki procesi usko su vezani uz meteorolo{ke prilike. Meteorolo{ki stresni ~imbenici (kao {to su su{a, visoke i niske temperature, hladno}a i dr.) smatraju se kao mogu}i uzroci {umskih o{te}enja. Za prou~avanje tih procesa i otkrivanje mogu}ih uzroka potrebni su to~ni podaci o {umskoj klimi, za na{e podru~je interesa i istra`ivanja (Xia i dr. 2001). Ljetno razdoblje bez oborine ili s vrlo malo ki{e popra}eno je visokom temperaturom zraka, tla i geolo{ke podloge te ~estim vjetrovima manjega intenziteta, {to izaziva pove}anu evapotranspiraciju i kona~no ekolo{ku su{u (Prpi} 1986). O mikroklimi {umskih ekosustava hrasta crnike u Republici Hrvatskoj ima tako|er relativno malo znanstvenih istra`ivanja i spoznaja (Ilijani} i Gra~anin 1972, Gra~anin i Ilijani} 1977).
31
M. Or{ani} i dr.
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
Prema Branu i dr. (1990) `ir hrasta crnike bolje klija u panja~ama nego na {umskim ~istinama nastalim poslije ~iste sje~e. Broncano i dr. (1998) pi{u o boljoj klijavosti `ira hrasta crnike u uvjetima difuznoga svjetla za razliku od izravnoga. Mnogi autori poput Connella i Slatyera (1977), Picketta i dr. (1987), Leparta i Escarrea (1983), Finegana (1984) pi{u o razdoblju mirovanja ponika hrasta crnike nakon faze klijanja u panja~ama. U ovom slu~aju rije~ je o alelopatijskoj inhibiciji. Bran i dr. (1990) pi{u kako crnikov ponik nakon klijanja prestaje rasti (inhibicija) zbog nedovoljne koli~ine svjetla ili kompeticije korijena, {to ide u prilog ~injenici da se crnika vrlo rijetko mo`e prona}i u starijim razvojnim stadijima. Cortes i dr. (2004) isti~u kako za klijanje i odnos biomase nadzemnoga i podzemnoga dijela crnikova pomlatka nije pogodan ve}i sadr`aj CO2 u atmosferi zato {to ve}a koncentracija (700 ppm) smanjuje postotak klijavosti `ira i pove}ava biomasu korijena. Prema Sánchez-Gómezu i dr. (2006) utjecaj su{e na pre`ivljavanje i rast biljaka izra`eniji je u uvjetima visoke osvijetljenosti za razliku od velike zasjene. Gómez-Aparicio i dr. (2008) zaklju~uju kako na su{im terenima pre`ivljavanje biljaka pada linearno s pove}anjem koli~ine svjetla (npr. pove}ana opasnost od isu{ivanja), dok na vla`nijim terenima pre`ivljavanje pada logisti~kim modelom s pove}anjem sadr`aja vode u prolje}e (npr. opasnost od zasi}enja tla vodom). Puerta-Piñero i dr. (2007) pi{u kako se pre`ivljavanje crnikova pomlatka pove}ava smanjivanjem radijacije. Najbolji je rast pomlatka dobiven u uvjetima srednje radijacije, {to upu}uje kako je u {umskim ekosustavima hrasta crnike umjerena koli~ina zasjene presudna za rast i razvoj pomlatka hrasta crnike (Puerta-Piñero i dr. 2007). Na potpunom svjetlu rast je pomlatka hrasta crnike lo{iji, a mortalitet ve}i (Broncano i dr. 1998). Gracia i dr. (2001) pi{u kako pomladak hrasta crnike ima lo{ visinski prirast nakon pet godina ~ak i u uvjetima kad mu se proredama omogu}i ve}a koli~ina svjetla. Korijenski sustav sadnica hrasta crnike (Quercus ilex L.) gra|en je od pozitivno geotropne `ile sr~anice brzoga rasta iz koje rastu kra}i postrani korjen~i}i. @ila sr~anica ima blago valovit oblik u uvjetima ispitivanja rasta bez prepreka i supstrata (Beissalah i dr. 1988). Prema Lópezu i dr. (2001) broj finoga korijenja kod crnike se smanjuje s porastom dubine tla izuzev povr{inskih 0 – 10 cm. Vertikalna distribucija finoga korijenja mo`e se uspore|ivati sa sadr`ajem vlage i temperaturom na raznim dubinama tla. Povezivanje mikroklimatskih ~imbenika s mnogobrojnim morfolo{ko-biolo{kim svojstvima hrasta crnike (klijavost, visinski rast, mortalitet, korijenski sustav i sl.) omogu}uje bolje razumijevanje funkcioniranja tih slo`enih {umskih ekosustava.
32
2. Podru~je istra`ivanja – Research area Na otoku Rabu, na poluotoku Kalifront, u {umama hrasta crnike osnovane su ~etiri pokusne plohe. Dvije su plohe osnovane na podru~ju kojim gospodari [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu (NP[O Rab), a druge dvije na podru~ju [umarije Rab. Prva je pokusna ploha osnovana u {umskom predjelu Kalifront, odsjek 8d, povr{ina 1,01 ha, teren bez nagiba, nadmorska visina 50 m. [ume se nalaze u dobi oko 55 godina. Ploha se nalazi neposredno uz trajnu pokusnu plohu »^ovjek i biosfera«, u sastojini srednjega uzgojnoga oblika. Ukupni broj stabala po hektaru iznosi 9581 kom. od ~ega na hrast crniku otpada 3397 kom., na planiku 3287 kom., na lempriku 1745 kom., na eriku i ostale vrste 579 kom., na zeleniku 501 kom. odnosno na crni jasen 72 kom. Ukupna temeljnica iznosi 23,40 m2/ha, srednje plo{no stablo ima promjer 5,58 cm, dok je srednja sastojinska visina 4,48 m. Drvna zaliha iznosi 74,68 m3/ha, od ~ega na hrast crniku otpada 60,19 m3/ha, na planiku 9,26 m3/ha, na lempriku 2,35 m3/ha odnosno na eriku i druge vrste 0,91 m3/ha. U omjeru smjese na hrast crniku otpada 80,60 %, na planiku 12,39 %, na lempriku 3,14 % odnosno na eriku i ostale vrste 1,22 % volumena. Godi{nji te~ajni prirast iznosi 1,57 m3/ha, od ~ega na crniku otpada 1,05 m3/ha, na planiku 0,36 m3/ha, na lempriku 0,07 m3/ha odnosno na eriku i ostale vrste 0,03 m3/ha. Druga pokusna ploha osnovana je tako|er u {umskom predjelu Kalifront, odsjek 8a, ekspozicija JZ, povr{ina 15,70 ha, nagib 1 – 5°, sklop nepotpun, nadmorska visina 60 m. [ume pripadaju ure|ajnomu razredu panja~a hrasta crnike i nalaze su u dobi oko 55 godina. Srednja sastojinska visina u ovom odjelu iznosi 5,45 m. Drvna zaliha iznosi 85,56 m3/ha, od ~ega na hrast crniku otpada 71,07 m3/ha, na planiku 9,26 m3/ha, na lempriku 2,35 m3/ha, na zeleniku 1,27 m3/ha, na eriku i druge vrste 0,91 m3/ha odnosno na crni jasen 0,71 m3/ha. U omjeru smjese na hrast crniku otpada 83,07 %, na planiku 10,82 %, na lempriku 2,74 %, na zeleniku 1,48 %, na eriku i ostale vrste 1,06 % odnosno na crni jasen 0,83 % volumena. Godi{nji te~ajni prirast iznosi 1,76 m3/ha, od ~ega na crniku otpada 1,25 m3/ha, na planiku 0,36 m3/ha, na lempriku 0,07 m3/ha, na zeleniku 0,04 m3/ha, na eriku i ostale vrste 0,03 m3/ha odnosno na crni jasen 0,02 m3/ha. Tre}a je pokusna ploha podignuta u {umskom predjelu [iroka, odsjek 4a, ekspozicija S-SZ, povr{ina 14,80 ha, nagib 0 – 15°, sklop potpun, nadmorska visina 15 – 35 m. [ume pripadaju u panja~e hrasta crnike srednje dobre kakvo}e i nalaze se u dobi oko 45 godina. Od biljnih zajednica rasprostranjena je mje{ovita {uma crnike i crnoga jasena koja se razvila Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
na sme|em tlu na vapnencu i dolomitu. Ukupni broj stabala po hektaru iznosi 1097 kom. od ~ega na hrast crniku otpada 1054 kom., na planiku 16 kom., na OTB 16 kom. odnosno na primorski bor 11 kom. Ukupna temeljnica iznosi 29,23 m2/ha, srednje plo{no stablo ima promjer 18,4 cm, dok je srednja sastojinska visina hrasta crnike 10,7 m. Drvna zaliha iznosi 137 m3/ha, od ~ega na hrast crniku otpada 118 m3/ha, na primorski bor 18 m3/ha, na planiku 1,00 m3/ha odnosno na OTB 1,00 m3/ha. U omjeru smjese na hrast crniku otpada 86,27 %, na primorski bor 12,83%, na planiku kao i na OTB 0,44 %. Godi{nji te~ajni prirast iznosi 4,4 m3/ha, od ~ega na crniku otpada 4,2 m3/ha, a na primorski bor 0,2 m3/ha. ^etvrta je pokusna ploha podignuta u {umskom predjelu Badera, odsjek 2a, ekspozicija SZ-JZ, povr{ina 20,64 ha, nagib 0 – 15°, sklop nepotpun, nadmorska visina 0 – 20 m. [ume pripadaju panja~ama hrasta crnike lo{e kakvo}e i nalaze se u dobi oko 70 godina. Od biljnih zajednica, kao i na prethodnoj plohi, rasprostranjena je mje{ovita sastojina crnike i crnoga jasena koja se razvila na sme|em tlu na vapnencu i dolomitu. Ukupni broj stabala po hektaru hrasta crnike iznosi 733 kom. i osim nje nema drugih vrsta drve}a. Ukupna temeljnica iznosi 12,99 m2/ha, srednje plo{no stablo ima promjer 15,0 cm, dok je srednja sastojinska visina 8,5 m. Drvna zaliha iznosi 50 m3/ha, a godi{nji te~ajni prirast 2,3 m3/ha.
3. Materijal i metode – Material and methods U prolje}e 2006. godine osnovane su ~etiri pokusne plohe povr{ine 2 × 2 m na kojima je primije}en ponik hrasta crnike. Plohe su ogra|ene `i~anim pletivom visine 2,00 m kako bi se onemogu}io ulazak divlja~i. Pokusne su plohe odabrane tako da se obuhvate {to raznolikiji ekolo{ki i strukturni ~imbenici {uma hrasta crnike na Rabu. Na dvjema lokacijama u {umi hrasta crnike i crnoga jasena (jedna u {umi srednjega i jedna u {umi niskoga uzgojnoga oblika) postavili smo mikroklimatske stanice »Rotronic«. Na visini od 1,5 m iznad tla, u intervalu od svaka dva sata, mjerili smo temperaturu zraka (°C), relativnu zra~nu vlagu (%), temperaturu rosi{ta (°C) i temperaturu mrazi{ta (°C). Mjerili smo od svibnja 2006. do svibnja 2007. godine. Mogu}a evapotranspiracija (PET) izra~unata je prema metodi C. W. Thornthwaita (1948). Relativno u`itno svjetlo mjereno je na svim ~etirima pokusnim plohama 4. 7. 2006. godine uz pomo} svjetlomjera (luksmetar) s rasponom mjerenja do 50 000 luksa. Svjetlo je u {umi snimano na 1 m iznad tla pokretnom metodom. Tijekom 2006. godine, u pet navrata (4. 7., 18. 7., 31. 7., 17. 8. i 3. 10.), mjerena je vlaga tla (%) vlagomjeCroat. j. for. eng. 32(2011)1
M. Or{ani} i dr.
rom ThetaProbes tipa ML2x. Na svakoj pokusnoj plohi obavili smo po 30-ak mjerenja vlage tla na prosje~noj dubini zakorjenjivanja ponika hrasta crnike. U tri navrata (23. 5. 2006., 3. 10. 2006. i 30. 1. 2008.) uzimali smo po 30 kom. ponika odnosno pomlatka hrasta crnike za analizu korijena. Pomo}u skenera Epson Expression 10000XL i softwera WinRHIZO ProLA2400 za analizu opranoga korijena, utvrdila se ukupna duljina (cm), prosje~an promjer (mm), volumen (cm3), broj vrhova (kom.), ra~vanja (kom.) i kri`anja (kom.) korijena. Tijekom triju godina istra`ivanja (2006., 2007. i 2008.), u 10 navrata, brojili smo ponik i pomladak hrasta crnike na pokusnim plohama radi utvr|ivanja prirodnoga mortaliteta. U trenutku kada je proklijao najve}i broj ponika crnike (23. 5. 2006.) te pri kraju prve vegetacije (3. 10. 2006.) izmjerena je visina ponika (mm). Na kraju vegetacije evidentirane su potpuno suhe bilj~ice kojima smo izmjerili visinu (mm). Klimatski podaci obra|eni su u programima HW3 i KlimaSoft 2.0. (Monachus, 2004). Statisti~ka obrada podataka (deskriptivna statistika, Studentov t-test, ANOVA, regresija, korelacija) provedena je u statisti~kom programu STATISTICA 7.1. (StatSoft, Inc., 2007).
4. Rezultati istra`ivanja – Research results 4.1 Mikroklima {umskih ekosustava hrasta crnike (Quercus ilex L.) – Microclimate of Holm Oak forest ecosystems Prema rezultatima Studentova t-testa postoje statisti~ki zna~ajne razlike izme|u sastojine srednjega
Tablica 1. Rezultat Studentova t-testa za mikroklimatske elemente u sastojinama razli~ita uzgojnoga oblika Table 1 Results of Student’s t-test on microclimatic elements in stands with different growth forms Varijabla Varijable Temperatura zraka, °C Air temperature, °C Relativna vlaga zraka, % Relative air humidity, % Temperatura rosi{ta, °C Wet bulb temperature, °C Temperatura mrazi{ta, °C Dewpoint/Frostpoint, °C
Ploha 1 Ploha 4 Plot 1 Plot 4 Arit. sredina ± Stand. dev. Means ± Std. Dev. 14,64 ± 6,31
15,04 ± 6,35
p
0,000*
78,93 ± 19,87 76,50 ± 17,28 0,000* 12,26 ± 4,97
12,47 ± 5,25
0,000*
10,43 ± 5,32
10,48 ± 5,67
0,033*
* signifikantno p = 0,05
33
M. Or{ani} i dr.
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
Tablica 2. Deskriptivna statistika vlage tla (%) na pokusnim plohama Table 2 Descriptive statistics of soil moisture (%) on experimental plots Plohe Plots 1 2 3 4
N 132 125 152 128
Deskriptivna statistika (vlaga tla) Descriptive Statistics (soil moisture) Arit. sredina Min. Maks. Mean Min. Max. 22,42424 8,2 40,8 20,60720 9,7 37,0 18,82961 8,2 36,6 16,44219 7,4 28,7
Stand. dev. Std. Dev. 5,939827 4,295950 6,459459 5,616365
uzgojnoga oblika i panja~e za sve mjerene mikroklimatske varijable. Vrijednosti su temperature zraka ni`e, a relativna je vlaga zraka vi{a u sastojini srednjega uzgojnoga oblika. Nasuprot tomu temperatura je zraka vi{a, a vrijednosti su relativne vlage zraka ni`e u panja~i. Temperatura rosi{ta i mrazi{ta je ni`a u sastojini srednjega uzgojnoga oblika. Tijekom godine najni`a je temperatura zraka na plohi 1 u sastojini srednjega uzgojnoga oblika iznosila 1,0 °C, a na plohi 4 u panja~i –0,2 °C. Najvi{a temperatura zraka bila je podjednaka u sastojini srednjega uzgojnoga oblika (34,4 °C) i panja~i (34,3 °C). Tijekom ljeta i jeseni 2006. godine postotak vlage tla u sastojinama hrasta crnike kretao se od 7,4 % do 40,8 %. Srednji postotak vlage tla bio je ve}i u sasto-
Tablica 3. Univarijantna analiza ovisnosti vlage tla (%) o nekim klimatskim elementima Table 3 Univariant analysis of dependence of soil moisture (%) on certain climatic elements Varijabla – Variable Temperatura zraka, °C Air temperature, °C Relativna vlaga zraka, % Relative air humidity, % Temperatura rosi{ta, °C Wet bulb temperature, °C Temperatura mrazi{ta, °C Dewpoint/Frostpoint, °C Oborina, mm Precipitation, mm PET, mm – PET, mm
Beta
B
p
R2
–0,440
–0,522
0,000*
0,178
0,230
0,059
0,093
0,035
–0,347
–0,661
0,009*
0,104
–0,149
–0,194
0,280
0,004
0,304
0,416
0,024*
0,075
–0,259
–0,032
0,057
0,049
* signifikantno p = 0,05
jini srednjega uzgojnoga oblika (ploha 1) nego u sastojinama panja~a (plohe 2, 3 i 4). Najve}i postotak vlage tla izmjeren je na plohi 1, a najmanji na plohi 4. Prema rezultatima univarijantne analize vlaga je tla statisti~ki zna~ajno uvjetovana temperaturom zraka, temperaturom rosi{ta i koli~inom oborina. Ta tri klimatska elementa obja{njavaju ukupno 36 % varijabilnosti vlage tla. Temperatura zraka i temperatura rosi{ta imaju negativan utjecaj, a koli~ina oborine pozitivan utjecaj na postotak vlage u tlu.
Slika 1. Kretanje broja ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) na ~etirima pokusnim plohama na otoku Rabu (kom./ha) tijekom triju godina istra`ivanja (2006–2008) Fig. 1 Differences in the number of seedlings and young Holm Oak plants (Quercus ilex L.) on four plots on the Island of Rab (pcs./ha) during three years of research (2006–2008) 34
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
Tablica 4. Deskriptivna statistika relativnoga u`itnoga svjetla (%) na pokusnim plohama Table 4 Descriptive statistics of relative light intensity (%) on plots Plohe Plots 1 2 3 4
N 10 10 10 10
M. Or{ani} i dr.
Analizom varijance utvr|ene su statisti~ki zna~ajne razlike u visini ponika hrasta crnike na dan 3. 10. 2006. godine s obzirom na pokusne plohe
Deskriptivna statistika (relativno u`itno svjetlo) Descriptive Statistics (relative light intensity) Arit. sredina Min. Maks. Stand. dev. Mean Min. Max. Std. Dev. 27,80164 16,74528 62,54545 13,33436 30,09916 10,47836 61,89320 16,77133 37,90464 17,63990 53,87701 10,94219 30,59306 19,29134 52,45327 10,78545
Postotak se srednje vrijednosti relativnoga u`itnoga svjetla kretao od 27,8 % (sastojina srednjega uzgojnoga oblika) do 37,9 % (panja~a).
4.2 Brojno stanje ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) – Number of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants Na slici 1 prikazano je kretanje broja ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) na ~etiri pokusne plohe na otoku Rabu (kom./ha) tijekom triju godina istra`ivanja (2006. – 2008.). Za sve ~etiri pokusne plohe znakovito je izuzetno veliko brojno stanje ponika hrasta crnike, {to upu}uje na dobar urod `ira 2005. godine. Najve}i broj ponika po hektaru zabilje`en je 3. 10. 2006. godine na pokusnoj plohi broj 3 i iznosio je 1 190 000 kom./ha, slijedi ploha broj 4 sa 637 500 kom./ha (3. 10. 2006.), ploha broj 2 s 480 000 kom./ha (31. 7. 2006.) i ploha broj 1 s 465 000 kom./ha (4. 7. 2006.). Na kraju ovoga istra`ivanja, odnosno nakon 27 mjeseci (3. 9. 2008.), na svim pokusnim plohama ostao je velik broj prirodnoga pomlatka hrasta crnike vrlo dobre vitalnosti.
Slika 2. Visina ponika hrasta crnike (Quercus ilex L.) na ~etirima pokusnim plohama na Rabu 23. 5. 2006. Fig. 2 Heights of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings on four experimetal plots on the Island of Rab measured on 23 May 2006
4.3 Visina ponika hrasta crnike (Quercus ilex L.) na ~etirima pokusnim plohama na otoku Rabu – Holm Oak (Quercus ilex L.) seedling heights on four plots on the Island of Rab Prosje~no najve}u visinu na dan 23. 5. 2006. godine imao je ponik na pokusnoj plohi br. 1 (111 mm), a najmanju na plohi broj 3 (63 mm). Analizom varijance dobivene su statisti~ki zna~ajne razlike u visini ponika hrasta crnike na dan 23. 5. 2006. godine s obzirom na pokusne plohe (F = 107,98, p = 0,00). Tukeyevim post hock testom utvr|ene su statisti~ki zna~ajne razlike u visini ponika izme|u svih pokusnih ploha osim 2. i 4. plohe (p = 0,411960). Prosje~no najve}u visinu 3. 10. 2006. godine imao je ponik na pokusnoj plohi br. 1 (127 mm), dok je najmanja visina izmjerena na plohi br. 2 (85 mm). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Slika 3. Visina ponika hrasta crnike (Quercus ilex L.) na ~etirima pokusnim plohama na Rabu 3. 10. 2006. Fig. 3 Heights of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings on four experimental plots on the Island of Rab on 3 October 2006 35
M. Or{ani} i dr.
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
(F = 68,378, p = 0,00). Tukeyevim post hock testom utvr|ene su statisti~ki zna~ajne razlike u visini ponika izme|u svih pokusnih ploha osim plohe 2 i 3 (p = 0,131561) odnosno 3 i 4 (p = 0,408220).
4.4 Mortalitet ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) na pokusnim plohama pri kraju prve i ~etvrte vegetacije – Mortality of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants at the end of the first and fourth growing season Na slici 4 prikazan je postotak prirodnoga mortaliteta ponika i pomlatka hrasta crnike na ~etirima pokusnim plohama 3. 10. 2006. i 3. 9. 2008. godine te prosje~ni mortalitet. Na kraju 2006. godine ni na jednoj od ~etiriju pokusnih ploha nije zabilje`eno ve}e odumiranje ponika. Najve}i mortalitet utvr|en je na pokusnoj plohi br. 2 (9,47 %), a najmanji na pokusnoj plohi br. 3 (1,47 %). Prosje~ni mortalitet iznosio je 4,91 % (isprekidana linija). Prosje~na visina potpuno suhih biljaka (ponika) na prvoj pokusnoj plohi iznosila je 101 mm, na drugoj plohi 84 mm, na tre}oj plohi 98 mm i na ~etvrtoj plohi 89 mm. Prosje~na visina odumrloga crnikova ponika za sve ~etiri pokusne plohe iznosila je 92 mm. Najve}i mortalitet pomlatka pri kraju tre}e vegetacije (3. 9. 2008.) dobiven je na drugoj (66,15 %), a najmanji na tre}oj pokusnoj plohi (45,17 %). Mortalitet je na prvoj plohi
Slika 5. Duljina korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) u tri datuma mjerenja Fig. 5 Root lengths of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants on three measurement dates iznosio 63,98 %, na ~etvrtoj plohi 53,75 %, odnosno prosje~ni je mortalitet bio 57,26 % (puna linija).
4.5 Morflo{ke zna~ajke korijenskoga sustava ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) – Morphological properties of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedling and young plant root system 4.5.1 Deskriptivna statistika zna~ajnijih morfolo{kih svojstava korijenskoga sustava ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) – Descriptive statistics of significant morphological properties of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedling and young plant root system U tablici 5 prikazani su rezultati deskriptivne statistike zna~ajnijih morfolo{kih svojstava korijenskoga sustava ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) za tri datuma mjerenja.
Slika 4. Prirodni mortalitet ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) na ~etirima pokusnim plohama na otoku Rabu i prosje~ni mortalitet (crtkana linija – 2006., puna linija – 2008.) Fig. 4 Natural mortality of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants on four plots on the Island of Rab and average mortality (broken line – 2006, full line – 2008) 36
4.5.2 Duljina korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) – Root lengths of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants Analizom varijance utvr|ena je statisti~ki zna~ajna razlika u ukupnoj duljini korijena ponika i pomlatka hrasta crnike s obzirom na datume mjerenja (F = 24,5691, p = 0,000000). Tukeyevim post hock testom utvr|ena je razlika u duljini korijena izme|u datuma Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
M. Or{ani} i dr.
Tablica 5. Deskriptivna statistika zna~ajnijih morfolo{kih svojstava korijenskoga sustava ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) za tri datuma mjerenja Table 5 Descriptive statistics of significant morphological properties of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedling and young plant root system measured on three dates Datum – Date
N
23. 5. 2006. 3. 10. 2006. 30. 1. 2008. Ukupno – Total
30 30 30 90
Datum/Date
N
23. 5. 2006. 3. 10. 2006. 30. 1. 2008. Ukupno – Total
30 30 30 90
Duljina, cm – Length, cm Prosje~ni promjer, mm – Avg. diam., mm Volumen, cm3 – Root volume, cm3 Arit. sredina Stand. dev. Stand. pog. Arit. sredina Stand. dev. Stand. pog. Arit. sredina Stand. dev. Stand. pog. Mean Std. dev. Std. err. Mean Std. dev. Std. err. Mean Std. dev. Std. err. 17,31 7,88 1,44 2,00 0,33 0,06 0,51 0,18 0,03 29,43 9,40 1,72 1,52 0,33 0,06 0,50 0,12 0,02 34,11 11,17 2,04 1,49 0,23 0,04 0,57 0,14 0,03 26,95 11,85 1,25 1,67 0,38 0,04 0,53 0,15 0,02 Vrhovi, kom. – Tips, pcs Ra~vanja, kom. – Forks, pcs Kri`anja, kom. – Crossings, pcs Arit. sredina Stand. dev. Stand. pog. Arit. sredina Stand. dev. Stand. pog. Arit. sredina Stand. dev. Stand. pog. Mean Std. dev. Std. err. Mean Std. dev. Std. err. Mean Std. dev. Std. err. 25 15 3 48 41 8 2 3 1 32 10 2 59 27 5 2 3 1 47 17 3 96 49 9 3 5 1 34 17 2 68 45 5 3 4 0
nja (F = 26,131, p = 0,000000). Tukeyevim post hock testom utvr|ena je razlika u prosje~nom promjeru korijena izme|u datuma mjerenja 23. 5. 2006. i 3. 10. 2006. (p = 0,000107) te 23. 5. 2006. i 30. 1. 2008. godine (p = 0,000107). Dobivena je negativna i visoka korelacija izme|u duljine korijena i prosje~noga promjera korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (r = –0,7884). Dobivene su pozitivne i visoke korelacije izme|u duljine korijena i broja vrhova korijena (r = 0,85022) odnosno duljine korijena i broja ra~vanja korijena (r = 0,79864). Korelacija izme|u duljine korijena i broja kri`anja korijena je pozitivna i zna~ajna (r = 0,63102) odnosno izme|u duljine korijena i volumena korijena pozitivna i laka (r = 0,24833).
Slika 6. Prosje~ni promjer korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) u tri datuma mjerenja Fig. 6 Average root diameter of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants on three measurement dates
4.5.4 Volumen korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) – Root volume of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants
mjerenja 23. 5. 2006. i 3. 10. 2006. (p = 0,000118) te 23. 5. 2006. i 30. 1. 2008. (p = 0,000107) godine.
Kod volumena korijena nije dokazana statisti~ki zna~ajna razlika izme|u datuma mjerenja (F = 2,010, p = 0,140176), {to bi zna~ilo kako u 20 mjeseci istra`ivanja ili otprilike 600 dana nije do{lo do zna~ajnijega pove}anja volumena korijena ponika odnosno pomlatka hrasta crnike u tlu.
4.5.3 Prosje~ni promjer korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) Average root diameter of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants
4.5.5 Broj vrhova korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) – Number of root tips in Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants
Analizom varijance utvr|ena je statisti~ki zna~ajna razlika u prosje~nom promjeru korijena ponika i pomlatka hrasta crnike s obzirom na datume mjere-
Analizom varijance utvr|ena je statisti~ki zna~ajna razlika u broju vrhova korijena ponika i pomlatka hrasta crnike s obzirom na datume mjerenja
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
37
M. Or{ani} i dr.
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
Slika 7. Korelacija izme|u duljine korijena i prosje~noga promjera korijena ponika i pomlatka crnike (Quercus ilex L.) Fig. 7 Correlation between root length and average root diameter of Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants
Slika 8. Broj vrhova korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) u tri datuma mjerenja Fig. 8 Number of root tips in Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants on three measurement dates
(F = 18,1433, p = 0,000000). Tukeyevim post hock testom utvr|ena je razlika u broju vrhova korijena izme|u datuma mjerenja 23. 5. 2006. i 30. 1. 2008. (p = 0,000107) te izme|u 3. 10. 2006. i 30. 1. 2008. godine (p = 0,000476). 4.5.6 Broj ra~vanja korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) – Number of root forks in Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants Analizom varijance utvr|ena je statisti~ki zna~ajna razlika u broju ra~vanja korijena ponika i pomlatka hrasta crnike s obzirom na datume mjerenja (F = 11,6060, p = 0,000034). Tukeyevim post hock testom |ena je razlika u broju ra~vanja korijena izme|u datuma mjerenja 23. 5. 2006. i 30. 1. 2008. (p = 0,000145) te izme|u 3. 10. 2006. i 30. 1. 2008. godine (p = 0,001891). 4.5.7 Broj kri`anja korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) – Number of root crossings in Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants Analizom varijance nije utvr|ena statisti~ki zna~ajna razlika u broju kri`anja korijena ponika i pomlatka hrasta crnike izme|u datuma mjerenja (F = 1,01067, p = 0,368207), {to bi zna~ilo kako u 20 mjeseci istra`ivanja ili otprilike 600 dana nije do{lo do zna~ajnijega pove}anja ili smanjenja broja kri`anja korijena u tlu.
38
Slika 9. Broj ra~vanja korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (Quercus ilex L.) u tri datuma mjerenja Fig. 9 Number of root forks in Holm Oak (Quercus ilex L.) seedlings and young plants on three measurement dates
5. Rasprava – Discussion Na lokalnoj razini {umsko drve}e i sastojine imaju zna~ajan utjecaj na klimu. Uz to {uma ima i svoju, odre|enu mikroklimu. [umska mikroklima ovisi o lokalnoj klimi i tipu sastojine. Sje~om {umskoga drve}a, ~itavih {uma, proredama u sastojini mijenjamo Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
i mikroklimatske prilike (Aussenac 2000). Isto tako neurednim i nekontroliranim sje~ama sastojina sjemenja~a i njihovim prevo|enjem u sastojine panja~a tako|er mijenjamo mikroklimatske prilike odre|ene sastojine. Minimalne temperature zraka imaju ni`e vrijednosti u panja~i u odnosu na sastojinu srednjega uzgojnoga oblika. Puerta-Piñero i dr. (2006) pi{u kako povr{inski horizonti tla imaju razli~ita fizi~ko-kemijska svojstva, {to za posljedicu ima veliku varijabilnost u klijanju, rastu i razvoju te pre`ivljavanju ponika hrasta crnike. U panja~ama {umsko tlo jo{ uvijek ~uva sva obilje`ja {umskoga tla, ali prema na{im istra`ivanjima mikroklimatske su prilike manje povoljne u odnosu na sastojinu srednjega uzgojnoga oblika. Plieninger i dr. (2004) pi{u kako je prirodna obnova u {umama hrasta crnike u ~vrstoj ovisnosti o veli~ini i gusto}i stabala koja fruktificiraju, o drvenastom vegetacijskom pokrovu i fizi~kim obilje`jima kao {to su nagib, udio skeleta na povr{ini tla itd. Plieninger i dr. (2004) pi{u kako je u sredi{njoj [panjolskoj broj ponika i pomlatka hrasta crnike zabrinjavaju}e nizak (51,2 – 85,0 kom./ha) i zna~ajno se razlikuje s obzirom na istra`ivane plohe. Spomenuti autori pi{u kako se pomladak hrasta crnike pojavljuje na mikrostani{tima za{ti}enim od divlja~i i radijacije (grmlje ili u blizini stijena koje izbijaju na povr{inu tla) ili njegova pojava ovisi o sposobnosti vegetativnoga rasta pod zastorom kro{anja. U ovim istra`ivanjima, na svim ~etirima pokusnim plohama, registriran je izuzetno velik broj prirodnoga ponika i pomlatka hrasta crnike koji ide u prilog povoljnih klimatskih ~imbenika koji utje~u na urod stabala crnike na otoku Rabu. Ve}a brojnost ponika dobivena je u panja~ama (480 000 – 1 190 000 kom./ha) za razliku od sastojine srednjega uzgojnoga oblika (465 000 kom./ha), {to se, me|u ostalim, mo`e pripisati i dobi sastojine odnosno veli~ini stabala koja fruktificiraju i drvenastomu vegetacijskomu pokrovu. Za razliku od triju istra`ivanih sastojina panja~a, sastojina je srednjega uzgojnoga oblika mla|e dobi, stabla koja fruktificiraju slabije su razvijena, a podstojni je drvenasti vegetacijski pokrov gu{}i. Sve to govori u prilog boljemu prirodnomu pomla|ivanju u {umama panja~a. Izme|u ~etiri pokusne plohe prisutna je velika varijabilnost u zavr{etku klijanja ponika hrasta crnike (4. 7. – 3. 10.). Do kulminacije klijavosti ponika hrasta crnike u sastojini srednjega uzgojnoga oblika do{lo je ranije (4. 7. 2006.) nego u panja~ama (31. 7. – 3. 10.), {to razumijeva i postojanje boljih mikroklimatskih uvjeta na stani{tu. Zanimljivo je primijetiti kako je `ir klijao gotovo cijelu 2006. godinu (kulminacija broja ponika na pokusnim plohama 3 i 4 bila je 3. 10.), {to zna~i da su uvjeti potrebni za klijanje sjemena ograni~eni. Klju~ni ~imbenik mirovanja sjemena u tom je slu~aju nedostatak vlage u tlu. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
M. Or{ani} i dr.
Prema Larcherovim istra`ivanjima (1969) hrast crnika je najosjetljiviji u fazi klijanja. Dovoljno je da temperatura padne na –2 do –3 °C pa da do|e do o{te}enja vitalnih dijelova mladih bilj~ica. Mo`e se pretpostaviti da za vrijeme hladnijih i ja~ih zima i na otoku Rabu najni`a temperatura zraka padne nekoliko stupnjeva ispod nule. Kako je struktura panja~e daleko od strukture normalne sastojine, smanjenjem drvne zalihe pojavljuju se manji ili ve}i otvori na kojima {uma ne mo`e modificirati klimatske elemente. Uz temperaturu zraka koja ovisi o obla~nosti i insolaciji zraka, oborina ima najve}e zna~enje za razvoj vegatacije, jer je ona glavni izvor vlage u tlu. Manjak oborine, uz pojavu visoke temperature zraka, slabi otpornu snagu {umskoga drve}a, jer se poja~anom transpiracijom tro{i velika koli~ina vode. Prema Vajdi (1965) zbog manjka oborine tlo postaje danomice sve su{e, tako da drvo ne mo`e vi{e nadoknaditi transpiriranu vodu iz tla. Relativna vlaga zraka odre|uje intenzitet transpiracije. Hidratura stanica, tkiva i cijelih organa dobrim dijelom ovisi o relativnoj zasi}enosti atmosfere vodenim parama. Mikroklimatske su prilike u panja~ama nepovoljnije za rast i razvoj vegetacije u odnosu na mikroklimatske prilike u sastojini srednjega uzgojnoga oblika. U panja~i je temperatura zraka vi{a, a relativna vlaga zraka ni`a u odnosu na mikroklimu sastojine srednjega uzgojnoga oblika. Prema tomu {umsko drve}e u panja~i ima lo{iju hidraturu stanica i tkiva, tj. mo`e se pretpostaviti da je isparavanje ve}e u panja~i nego u sastojini srednjega uzgojnoga oblika. Na isparavanje djeluju temperatura vode ili tijela iz kojega vodena para odlazi, temperatura zraka, vla`nost zraka i brzina vjetra. Ona se ubrzava ako se povisi temperatura, poja~a vjetar i smanji relativna vla`nost zraka. Utjecaji temperature, relativne vla`nosti i brzine vjetra na isparavanje vode s tla i biljaka (evapotranspiracija) odnose se kao 80 : 6 : 14 (Penzar i Penzar 2000). Prema Broncanu i dr. (1998) pomladak hrasta crnike pokazuje bolji rast, ali i ve}i mortalitet na tlima bogatijim hranivima. U na{im istra`ivanjima, u oba mjerenja (23. 5. i 3. 10.), dobivena je statisti~ki zna~ajno ve}a visina ponika hrasta crnike u sastojini srednjega uzgojnoga oblika (ploha 1) u odnosu na sastojine panja~a. Razlozi ve}e visine u sastojinama srednjega uzgojnoga oblika mogu se tuma~iti ranijim zavr{etkom klijanja `ira, ali i najve}im prosje~nim vrijednostima postotka vlage u tlu. Najmanja visina ponika na plohi br. 3 zasigurno je uvjetovana, me|u ostalim, i tipom tla (ve}i udio ~estica pijeska) te nedostatkom vlage u zoni korijenskoga sustava. Mortalitet je mladih biljaka hrasta crnike za 8,98 % tako|er ve}i u sastojini srednjega uzgojnoga oblika (ploha 1) u odnosu na sastojine panja~a. U razdoblju
39
M. Or{ani} i dr.
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
od 3. 10. 2006. do 30. 1. 2008. godine ili u pribli`no 16 mjeseci istra`ivanja prosje~ni mortalitet ponika i pomlatka hrasta crnike iznosio je 52,35 %. O~ito je podjednako odumiranje ponika i pomlatka na svim pokusnim plohama. Na{a istra`ivanja visine i mortaliteta ponika mogu se povezati s istra`ivanjima Broncana i dr. (1998). Bilo bi zanimljivo da su u istra`ivanja uzeti i uzorci tla za analizu hraniva kako bi usporedba bila potpunija. Terestri~ke biljke opskrbljuju se vodom uglavnom samo korijenskim sustavom, a u manjoj mjeri koriste se izravno i vodom iz atmosfere (Gra~anin i Ilijani} 1977). Prema na{im rezultatima vlaga je tla statisti~ki zna~ajno uvjetovana temperaturom zraka, to~kom rosi{ta i koli~inom oborina. Mikroklima je uvjetovana makroklimom, reljefom, ali i strukturom sastojine. U dana{njim uvjetima promjene makroklime doga|aju se i promjene mikroklime tj. mikroklimatskih uvjeta. Prema istra`ivanjima Sardansa i Penuelasa (2004) u bliskoj se budu}nosti mogu o~ekivati du`a i ~e{}a razdoblja su{e u sredozemnim {umskim ekosustavima. Tako|er se o~ekuje u njima do kraja 21. stolje}a smanjenje koli~ina oborine kao posljedice klimatskih promjena (Limousin i dr. 2008), {to }e svakako imati velik utjecaj na negativnu vodnu bilancu u tlu tijekom ljetnih mjeseci. Prema Prpi}u (1986) u kulturi sredozemnih ~etinja~a na Kamenjaku relativno u`itno svjetlo od 15 % nije dovoljno za razvoj svih stabalaca hrasta crnike, a prema na{im mjerenjima u sastojinama niskoga i srednjega uzgojnoga oblika raspon relativnoga u`itnoga svjetla kretao se od 27,8 % do 37,9 % i osiguravao je normalan razvoj mladih biljaka hrasta crnike. Analiza podataka mikroklime {umskih ekosustava hrasta crnike slu`i boljemu poznavanju ekolo{kih prilika {umskih stani{ta.
stojine srednjega uzgojnoga oblika (465 000 kom./ha), {to se, me|u ostalim, mo`e pripisati i dobi sastojine odnosno veli~ini stabala koja fruktificiraju i drvenastomu vegetacijskomu pokrovu. Nakon 27 mjeseci, na svim pokusnim plohama, ostao je velik broj prirodnoga pomlatka hrasta crnike vrlo dobre vitalnosti. Dobivena je velika varijabilnost u zavr{etku klijanja ponika hrasta crnike s obzirom na pokusne plohe. Klijavost je ponika u sastojini srednjega uzgojnoga oblika kulminirala ranije nego u panja~ama, {to razumijeva i postojanje boljih mikroklimatskih uvjeta na stani{tu. Zanimljivo je primijetiti kako je `ir hrasta crnike klijao gotovo cijelu 2006. godinu, {to zna~i da su uvjeti potrebni za klijanje sjemena ograni~eni. Klju~ni ~imbenik mirovanja sjemena u ovom je slu~aju nedostatak vlage u tlu. Mortalitet mladih biljaka hrasta crnike bio je za 8,98 % ve}i u sastojini srednjega uzgojnoga oblika u odnosu na sastojine panja~a. U razdoblju od 3. 10. 2006. do 30. 1. 2008. godine ili u pribli`no 16 mjeseci istra`ivanja prosje~an moratlitet ponika i pomlatka hrasta crnike iznosio je 52,35 %. Podjednako su odumirali ponik i pomladak na svim ~etirima pokusnim plohama. Utvr|ena je statisti~ki zna~ajno ve}a visina ponika hrasta crnike u sastojini srednjega uzgojnoga oblika u odnosu na sastojine panja~a. Razlozi ve}e visine u sastojinama srednjega uzgojnoga oblika mogu se tuma~iti ranijim zavr{etkom klijanja `ira, ali i najve}im prosje~nim vrijednostima postotka vlage u tlu. Dobivena je negativna i visoka korelacija izme|u duljine korijena i prosje~noga promjera korijena ponika i pomlatka hrasta crnike (r = –0,7884). Kod volumena korijena nije dokazana statisti~ki zna~ajna razlika izme|u datuma mjerenja, {to bi zna~ilo kako se u 20 mjeseci istra`ivanja korijena ili otprilike 600 dana nije zna~ajnije pove}ao njegov volumen u tlu.
6. Zaklju~ci – Conclusions
7. Literatura – References
Mikroklimatske prilike u panja~i manje su povoljne za razvoj {umske vegetacije od mikroklimatskih prilika u sastojini srednjega uzgojnoga oblika. U panja~i je srednja temperatura zraka vi{a, minimalna temperatura ni`a, a relativna vlaga zraka manja u odnosu na sastojinu srednjega uzgojnoga oblika. Postotak vlage tla ve}i je u sastojini srednjega uzgojnoga oblika u odnosu na panja~u. Na vlagu tla najvi{e utje~e temperatura zraka, to~ka rosi{ta i koli~ina oborina. Postotak relativnoga u`itnoga svjetla ve}i je u panja~ama nego u sastojinama srednjega uzgojnoga oblika. Na svim ~etirima pokusnim plohama zabilje`en je izuzetno velik broj prirodnoga ponika i pomlatka hrasta crnike koji ide u prilog povoljnim klimatskim ~imbenicima koji utje~u na urod stabala crnike na otoku Rabu. Ve}a brojnost ponika dobivena je u panja~ama (480 000 – 1 190 000 kom./ha) za razliku od sa-
Ani}, I., J. Vukeli}, S. Mikac, D. Bak{i}, D. Ugarkovi}, 2009: Utjecaj globalnih klimatskih promjena na ekolo{ku ni{u obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj. [umarski list, 133 (3–4): 135–144.
40
Aussenac, G., 2000: Interactions between forest stands and microclimate: Ecophysiological aspects and consequences for silviculture. Annales of Forest Sciences, 57 (3): 287–301. Beissalah, Y., T. Amin, B. El-Hajzein, P. Neville, 1988: Study of the root system of holm oak seedlings, whose taproot grows straight and without limitation. Annales des Sciences Forestieres, 45 (1): 53–70. Bran, D., O. Lobréaux, M. Maistre, P. Perret, F. Romane, 1990: Germination of Quercus ilex and Q. pubescens in a Q. ilex coppice. Vegetatio, 87 (1): 45–50. Broncano, M. J., M. Riba, J. Retana, 1998: Seed germination and seedling performance of two Mediterranean tree species, holm oak (Quercus ilex L.) and Aleppo pine (Pinus Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
halepensis Mill.): a multifactor experimental approach. Plant Ecology, 138 (1): 17–26. Connell, J. H., R. O. Slatyer, 1977: Mechanisms of succession in natural communities and their role in community stability and organization. The American Naturalist, 111 (982): 1119–1144. Cortes, P., J. M. Espelta, R. Savé, C. Biel, 2004: Effects of a nursery CO2 enriched atmosphere on the germination and seedling morphology of two Mediterranean oaks with contrasting leaf habit. New Forests, 28 (1): 79–88. Finegan, B., 1984: Forest succession. Nature, 312: 109–114. Gómez-Aparicio, L., I. M. Pérez-Ramos, I. Mendoza, L. Matias, J. L. Quero, J. Castro, R. Zamora, T. Marañón, 2008: Oak seedling survival and growth along resource gradients in Mediterranean forests: implications for regeneration in current and future environmental scenarios. Oikos, 117 (11): 1683–1699. Gracia, M., J. Retana, F. X. Pico, 2001: Seedling bank dynamics in managed holm oak (Quercus ilex) forests. Ann. For. Sci., 58 (8): 843–852. Gra~anin, M., Lj. Ilijani}, 1977: Uvod u ekologiju bilja. [kolska knjiga, Zagreb, 289 str. Ilijani}, Lj., M. Gra~anin, 1972: Zum Wasserhaushalt einiger mediterraner Pflanzen. Ber. Deutsch Bot. Ges., str. 329–339. Larcher, W., 1969: Zunahme des Frostabhärtungsvermögens von Quercus ilex im Laufe der Individualentwicklung. Planta, 88 (2): 130–135. Lepart, J., J. Escarre, 1983: La succession végétale, mécanismes et modèles: analyse bibliographique. Bull. Ecol., 14: 133–178. Limousin, J. M., S. Rambal, J-M. Ourcival, R. Joffre, 2008: Modelling rainfall interception in a mediterranean Quercus ilex ecosystem: Lesson from a throughfall exclusion experiment. Journal of Hydrology, 357 (1–2): 57–66. López, B., S. Sabaté, C. A. Gracia, 2001: Vertical distribution of fine root density, length density, area index and mean diameter in a Quercus ilex forest. Tree Physiol., 21 (8): 555–560. Me{trovi}, [., 1987: Ure|ivanje {uma s posebnom namjenom. Glas. {um. pokuse, pos. izd., 3: 137–150. Me{trovi}, [., R. Laginja, 1990: Gospodarenje {umama hrasta crnike (Orno-Quercetum ilicis Br.-Bl.). Glas. {um. pokuse, 26: 425–432. Monachus, 2004: KlimaSoft 2.0. Penzar, I., B. Penzar, 2000: Agrometeorologija. [kolska knjiga, Zagreb, 222 str.
M. Or{ani} i dr.
Pickett, S. T., S. L. Collins, J. J. Armesto, 1987: A hierarchical consideration of causes and mechanisms of succession. Vegetatio, 69 (1–3): 109–114. Plieninger, T., F. J. Pulido, H. Schaicha, 2004: Effects of land-use and landscape structure on holm oak recruitment and regeneration at farm level in Quercus ilex L. dehesas. Journal of Arid Environments, 57 (3): 345–364. Prpi}, B., 1986: Odnos hrasta crnike i nekih njegovih pratilica prema vodi i svjetlu. Glas. {um. pokuse, pos. izd., 2: 69–77. Puerta-Piñero, C., J. M. Gómez, R. Zamora, 2006: Species-specific effects on topsoil development affect Quercus ilex seedling performance. Acta Oecologica, 29 (1): 65–71. Puerta-Piñero, C., J. M. Gómez, F. Valladares, 2007: Irradiance and oak seedling survival and growth in a heterogeneous environment. Forest Ecology and Management, 242 (2–3): 462–469. Sánchez-Gómez D., F. Valladares, M. A. Zavala, 2006: Performance of seedlings of Mediterranean woody species under experimental gradients of irradiance and water availability: trade-offs and evidence for niche differentiation. New Phytologist, 170 (4): 795–806. Sardans, J., J. Penuelas, 2005: Drought decreases soil enzyme activity in a Mediterranean Quercus ilex L. Forest. Soil Biology and Biochemistry, 37 (3): 455–461. StatSoft, Inc., 2007: Electronic Statistics Textbook. Tulsa, OK: StatSoft. Thornthwaite, C. W., 1948: An Approach Toward a Rational Classification of Climate. Georg. Rew., 38 (1): 55–94. Topi}, V., O. Antoni}, @. [panjol, @. Vrdoljak, 2000: Regression models for estimating biomass of resprouted pubescent Oak (Quercus pubescens Willd.), Italian oak (Quercus frainetto Ten.) and Holm oak (Quercus ilex L.). Glas. {um. pokuse, 37: 123–131. Topi}, V., L. Butorac, G. Jeli}, S. Peri}, 2006: Influence of container type on growth and development of holm oak (Quercus ilex L.) seedlings in nursery. Periodicum biologorum, 108 (6): 643–648. Vajda, Z., 1965: Uloga klime u su{enju {uma. Glas. {um. pokuse, 28: 1–12. Xia, Y., P. Fabian, M. Winterhalter, M. Zhao, 2001: Forest climatology: estimation and use of daily climatological data for Bavaria, Germany. Agricultural and Forest Meteorology, 106 (2): 87–103.
Abstract
Ecological and Biological Properties of Holm Oak (Quercus ilex L.) on the Island of Rab This paper deals with ecological and biological properties of Holm Oak trees (Quercus ilex L.) on the Island of Rab. Forest ecosystems are influenced by numerous local meteorological and climatic conditions. In spring 2006
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
41
M. Or{ani} i dr.
Ekolo{ko-biolo{ke zna~ajke hrasta crnike (Quercus ilex L.) na otoku Rabu (31–42)
four experimental plots (2x2 m), one in the middle forest (both seed and coppiced trees) and three in coppices of different age and structure, were established on the Island of Rab. Rotronic hygromers for measuring air temperature (°C), relative air humidity (%), wet bulb temperature (°C) and dewpoint/frostpoint (ºC) were placed on two sites (middle forest and coppice). The values were measured from May 2006 to May 2007. Lux-meter was used for measuring relative light intensity. In 2006 soil humidity (%) was measured five times with Theta Probes model ML2x at the average depth of Holm Oak seedling rooting. On three occasions 30 Holm Oak seedlings were samples for root analysis. The scanner Epson Expression 10000XL and software WinRHIZO ProLA2400 for the analysis of washed roots were used to determine the total root length (cm), average root diameter (mm), volume (cm3), number of tips (pcs), forks (pcs) and crossings (pcs). In order to determine the natural mortality, the seedlings and young plants of Holm Oak were counted on ten occasions during the three years of research (in 2006, 2007 and 2008). The seedling heights were measured at the end of the germination phase and at the end of the first growing season. Minimum air temperature in coppice was lower compared to the middle forest. Microclimatic conditions in coppice are less favorable for the growth and development of vegetation than those in the middle forest. Coppice has higher air temperature and lower relative air humidity compared to the microclimate in the middle forest. Large numbers of natural Holm Oak seedlings and young plants were recorded on all the four experimental plots, which can be attributed to favorable climatic factors influencing the yield on the Island of Rab. A large number of seedlings was obtained in coppice (480,000 – 1,190,000 pcs/ha) compared to the middle forest (465,000 pcs), which can be attributed to the age of the stand, i.e. the size of the fructifying trees and the shrub cover. There is a great variability between the four experimental plots with respect to the end of germination (4/7 – 3/10). The germination of Holm Oak seedlings in the middle forest reached its peak earlier (4 July 2006) than in the coppice (31 July 3 October), which implies the presence of better microclimatic site conditions. On some experimental plots Holm Oak acorns were germinating throughout 2006, which is an indicator of poor germination conditions. The key factor responsible for seed dormancy in this case was the lack of moisture in the soil. Statistically significant larger heights of Holm Oak seedlings were measured in the middle forest compared to the heights in the coppice. The mortality of young Holm Oak plants was also by 8.98% higher in the middle forest than in the coppice. The mortality of Holm Oak seedlings and young plants between 3 October 2006 and 30 January 2008 was 52.35%. The same trend of seedling and young plant mortality was recorded on all the experimental plots. After 27 months a large number of natural young plants of very good vitality survived on all the plots. A negative and very high correlation between the root length and average root diameter was obtained for Holm Oak seedlings and young plants (r=–0.7884). With respect to the measurement date there was no significant difference in root volume, which means that in the 20 months of research there was no significant increase in root volume of Holm Oak seedlings and young plants in the soil. Keywords: Holm Oak, microclimate, growth form, seedlings, young plants, root
Adresa autorâ – Authors’ address:
Primljeno (Received): 27. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 14. 1. 2011.
42
Prof. dr. sc. Milan Or{ani} e-po{ta: milan.orsanic3@zg.htnet.hr Dr. sc. Damir Drvodeli} e-po{ta: ddrvodelic@inet.hr Dr. sc. Damir Ugarkovi} e-po{ta: damir.ugarkovic@gs.htnet.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za ekologiju i uzgajanje {uma Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe adaptivnoga gospodarenja {umskim ekosustavima u Hrvatskoj Ivica Tikvi}, Damir Ugarkovi}, Josip Ga{par Nacrtak – Abstract Propadanje i iznenadno odumiranje stabala hrasta lu`njaka velik je problem u {umarstvu. Ono se razlikuje od prirodnoga odumiranja stabala u {umama i u novije vrijeme postaje sve intenzivnije. Ta pojava nastaje zbog promjene ekolo{kih uvjeta i nepovoljnoga utjecaja razli~itih stresnih ~imbenika na razvoj stabala kroz dugogodi{nje razdoblje. Zbog toga se gospodarenje {umama prilago|ava takvim pojavama provo|enjem tzv. sanitarnih sje~a stabala, kojima se uklanjaju jako o{te}ena i odumrla stabla. U radu su obra|eni podaci o doznaci o{te}enih i odumrlih stabala hrasta lu`njaka u trima gospodarskim jedinicama Uprave {uma Nova Gradi{ka za razdoblje od 1998. do 2007. godine. Izra~unate su koli~ine odumrla drveta po jedinici povr{ine i po odsjecima na temelju odnosa odumrla drveta po jedinici povr{ine i drvne zalihe svakoga odsjeka. Na temelju tih vrijednosti odsjeci su razvrstani u stupnjeve odumiranja drveta, te je napravljena analiza njihove zastupljenosti po stupnjevima. Propadanje je prirasta utvr|eno na temelju odnosa godi{njega odumrloga drveta po jedinici povr{ine svakoga pojedinoga odsjeka i te~ajnoga godi{njega prirasta hrasta lu`njaka za taj odsjek. Distribucija odjela i odsjeka prema stupnjevima propadanja prirasta prikazana je na kartama. Najnepovoljnije je stanje utvr|eno u gospodarskoj jedinici »Grede–Kamare«, u kojoj prekomjerno propada drvo na preko 570 ha, te se smanjuje prirast na preko 800 ha. Ukupno je u istra`ivanom razdoblju u toj gospodarskoj jedinici posje~eno 78 000 m3 odumrla drveta hrasta lu`njaka, dok je u sve tri gospodarske jedinice posje~eno preko 115 000 m3 odumrla drveta. Utvr|eno je prostorno grupiranje odsjeka s intenzivnim i ekstremnim odumiranjem stabala hrasta lu`njaka na svim istra`ivanim podru~jima. Klju~ne rije~i: odumiranje stabala, hrast lu`njak, adaptivno gospodarenje, vitalnost stabala, {umski ekosustav
1. Uvod – Introduction Hrast lu`njak (Quercus robur L.) jedna je od najva`nijih {umskogospodarskih vrsta drve}a u Hrvatskoj. Rasprostranjen je na 10 % povr{ine {uma u Hrvatskoj (oko 210 000 ha) i ~ini oko 12 % od ukupne drvne zalihe (Mati} 2000). Raste u nizinskom i poplavnom podru~ju rijeka Drave, Save i Kupe, te njihovih pritoka u optimalnim stani{nim uvjetima (Prpi} 1996). [umama hrasta lu`njaka gospodari se po prirodnim na~elima, {to se odnosi na prirodnu obnovu i prirodnu strukturu {uma. U posljednjih 100 godina gospodarenje nizinskim {umama, posebno Croat. j. for. eng. 32(2011)1
{umama hrasta lu`njaka, optere}eno je propadanjem i odumiranjem stabala (König 1911, Prpi} 1974, Prpi} 1989, Mati} 1989, Prpi} 1996, Vukeli} i dr. 1997, Prpi} i Ani} 2000, Tikvi} i dr. 2008b, Mati} 2009). To je zna~ajan gospodarski i ekolo{ki problem. S gospodarskoga je gledi{ta velik problem tzv. slu~ajni prihod, odnosno pojava iznenadnoga odumiranja i velike o{te}enosti stabala. Daljnji je problem pove}anje tro{kova gospodarenja i problemi u prirodnoj obnovi tih {uma. S ekolo{koga gledi{ta odumiranje je stabala posljedica promjene stani{nih uvjeta, {to se nepovoljno odra`ava na vitalnost stabala, stabilnost {umskih ekosustava, te gospodarske i op}ekorisne funk-
43
I. Tikvi} i dr.
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43â&#x20AC;&#x201C;56)
cije {uma (Tikvi} i dr. 2008b). U razdoblju od 1995. do 2007. godine u Hrvatskoj je udio posje~enih odumrlih stabala hrasta lu`njaka iznosio 35 % od ukupnoga etata hrasta lu`njaka, a u posljednjih nekoliko godina taj se udio pove}ao na 40 % (Mati} 2009).
2. Pregled dosada{njih istra`ivanja Overview of previous research Stabla hrasta lu`njaka su po~ela izvanredno odumirati u Hrvatskoj po~etkom 20. stolje}a, a u novije vrijeme odumiru sve vi{e (Mati} 2009). Razlozi su za tu pojavu mnogobrojni. Meliorativni su zahvati u {umama poremetili prirodni vodni re`im i snizili razinu podzemne vode. Nepravilnim su uzgojnim zahvatima u nekim podru~jima nastale ~iste lu`njakove sastojine, {to je poremetilo biolo{ku ravnote`u pa se javljaju bolesti i {tetnici. One~i{}enje zraka, pojava poplavnih voda u vegetacijskom razdoblju, te izostanak redovitih zimskih i proljetnih poplava uz istodobnu pojavu uzastopnih su{nih razdoblja klju~ni su stresni ~imbenici koji tako|er nepovoljno utje~u na te {ume (Prpi} i dr. 1994, Vukeli} i dr. 1997, Prpi} i Ani} 2000, Tikvi} i dr. 2008a). Odumiranjem stabala nastaju veliki financijski gubici. Oni iznose i do 40 % od mogu}e tr`i{ne vrijednosti {umskih sortimenata dobivenih iz `ivih i neo{te}enih stabala, a smanjenje je op}ekorisnih funkcija {uma mnogostruko ve}e (Star~evi} 1995, Prpi} 1996). Pri odumiranju stabala hrasta lu`njaka propada bjeljika i smanjuje se promjer sortimenata i do 30 % (Ze~i} i dr. 2009). U Hrvatskoj hrast lu`njak odumire i u spa~vanskim {umama. Te su {ume najve}i kompleks hrasta lu`njaka u Hrvatskoj i nastale su u optimalnim ekolo{kim uvjetima za hrast lu`njak (Tikvi} i dr. 2009). Odumiranje je stabala iznosilo do 30 %, u odnosu na ukupnu drvnu zalihu istra`ivanih {uma, {to je pokazatelj nestabilnosti tih {umskih ekosustava. Na o{te}enim su stablima utvr|ena biolo{ka o{te}enja, koja su bila u~estalija na stablima ve}ega stupnja osutosti i koja su znatno smanjila tehni~ku vrijednost drva. Kod stabala sa zna~ajnom osuto{}u kro{anja (osutost ve}a od 25 % u odnosu na normalno stanje) utvr|eno je smanjenje udjela tehni~koga drva za oko 10 %. Udio je furnirskih trupaca bio oko 50 % manji kod stabala s velikom osuto{}u i kod odumrlih stabala u odnosu na stabla male i srednje osutosti kro{anja (Tikvi} i dr. 2005). Prema najnovijim istra`ivanjima odumiranja stabala hrasta lu`njaka u spa~vanskim {umama (Dubravac i Dekani} 2009) u razdoblju od 1996. do 2006. godine od ukupno posje~enog drva hrasta lu`njaka 59 % je bilo odumrlo drvo. Odumiranje je najve}e u sastojinama petoga i {estoga dob-
44
noga razreda, {to je zna~ajan pokazatelj nestabilnosti tih {uma. Prve prostorne analize odumiranja stabala hrasta lu`njaka u Hrvatskoj napravljene su za [umariju Lipovljani (Tikvi} i dr. 2006). Na temelju karte intenziteta propadanja prirasta utvr|eni su odjeli s malim, srednjim i velikim intenzitetom propadanja prirasta.
3. Problematika istra`ivanja â&#x20AC;&#x201C; Problems of research Odumiranje je stabala prirodna pojava u sastojinama kao posljedica konkurencije jedinki iste i razli~itih vrsta drve}a za ograni~enim uvjetima stani{ta. Kod normalne prirodne selekcije ono mo`e iznositi do 5 % stabala hrasta lu`njaka godi{nje (Nichols 1968). U Hrvatskoj se u {umama hrasta lu`njaka pojavljuje pojedina~no, zatim intenzivno i katastrofalno odumiranje stabala. Primjeri su katastrofalnoga odumiranja stabala hrasta lu`njaka {ume @utica, Repa{, ^esma i Kalje u kojima se dogodilo propadanja i odumiranja svih stabala u odre|enom broju odjela (Prpi} i dr. 1996, Ani} i dr. 2002). Odumiranje se stabala javlja kao posljedica smanjene vitalnosti stabala. Postoje razli~iti pokazatelji pomo}u kojih se utvr|uje vitalnost stabala. To su parametri kro{nje (prozirnost i morfologija kro{nje), parametri debla i fiziolo{ki parametri (hranjivi sastojci u iglicama, hranjivi sastojci u bjeljici, veli~ina i oblik iglica i dr.). Naj~e{}i su pokazatelji za procjenu stanja {uma, pa tako i vitalnosti stabala, osutost i po`utjelost kro{nje (Tikvi} i dr. 1995). Me|utim, ta dva pokazatelja nisu dovoljna za pouzdano utvr|ivanje vitalnosti stabala, osobito pojedinih stupnjeva vitalnosti. Stoga se koriste i drugi pokazatelji. U {umarstvu se o{te}enost stabala utvr|uje na temelju vanjskoga izgleda stabla (Prpi} 1992, NN, 116/06, NN, 55/09). O{te}enost stabla obuhva}a o{te}enost kro{nje, debla i korijena. Pri procjeni o{te}enosti stabala naglasak je na o{te}enosti kro{anja koja se procjenjuje na temelju osutosti kro{nje i promjene boje li{}a u odnosu na normalno razvijenu kro{nju iste vrste drve}a. Svaki se pokazatelj vitalnosti stabala, bilo da je procijenjen ili izmjeren na terenu, uspore|uje s odre|enom referentnom vrijedno{}u, koja predstavlja optimalno stanje za odre|ene ekolo{ke uvjete. Prema Dobbertinu i dr. (2001) odumiranje stabala uzrokovano bolestima ~esto ima grupimi~an prostorni raspored, dok odumiranje stabala zbog konkurencije rezultira slu~ajnim rasporedom. U SAD-u se odumiranje stabala koristi kao pokazatelj zdravstvenoga stanja {uma, a procjenjuje na temelju dvaju indeksa. Indeks MRATIO predstavlja odnos godi{nje odumrla drvnoga volumena i godi{njega prirasta, dok indeks DD/LD predstavlja odnos Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
prosje~ne temeljnice odumrlih stabala i prosje~ne temeljnice `ivih stabala. Ako je MRATIO ve}i od 1, odumiranje je ve}e od prirasta i drvna se zaliha smanjuje. Ako je MRATIO ve}i od 0,6, to je pokazatelj djelovanja akutnih ~imbenika koji dovode do odumiranja, kao {to su bolesti, {tetnici, nepovoljni ekolo{ki ~imbenici i dr. Veliki indeks DD/LD (> 1) tako|er je pokazatelj djelovanja nepovoljnih ~imbenika ili starenja stabala (Tkacz 2008). Odumiranje se stabala hrasta lu`njaka pojavljuje svake godine s ve}im ili manjim intenzitetom. Ono je zna~ajno povezano s djelovanjem razli~itih nepovoljnih ~imbenika. Pretpostavka je da ono ima odre|ena prostorna obilje`ja, na temelju kojih se mo`e procjenjivati povezanost odumiranja s ekolo{kim ~imbenicima koji doprinose toj pojavi. Zbog intenzivnoga propadanja i odumiranja stabala hrasta lu`njaka provode se tzv. sanitarne sje~e kako bi se smanjili gubici u gospodarenju {umama. Prilago|avanje gospodarenja novim uvjetima u sastojinama i stani{tu naziva se adaptivnim gospodarenjem {umskim ekosustavima. Cilj je istra`ivanja bio utvrditi intenzitet odumiranja stabala hrasta lu`njaka na temelju stupnjeva odumiranja drveta i propadanja prirasta, te distribuciju i obilje`ja odumiranja na temelju prostornih analiza.
4. Materijal i metode istra`ivanja Material and Methods Istra`ivanje odumiranja stabala hrasta lu`njaka provedeno je u trima gospodarskim jedinicam (G.J.) Uprave {uma podru`nica Nova Gradi{ka. Podaci o posje~enim odumrlim stablima iz slu`benih evidencija su obra|eni za razdoblje od 1998. do 2007. godine. Drvni je volumen odumrlih stabala izra~unat na temelju promjera stabala i lokalnih tarifa. Obra|eni su podaci o volumenu odumrla drveta u svim odsjecima u kojima je bio hrast lu`njak, osim I. dobnoga razreda (1 – 20 godina) i odsjeka u kojima je obavljen dovr{ni sijek. Pomo}u ra~unalnoga programa MsExcel napravljena je analiza i obrada podataka. Volumen je odumrla drveta u desetogodi{njem razdoblju svakoga pojedinoga odsjeka zbrojen i podijeljen s povr{inom odsjeka te je izra~unato prosje~no odumiranje stabala po jedinici povr{ine za cijelo promatrano razdoblje (m3/ha). Na temelju drvne zalihe stabala hrasta lu`njaka po odsjecima dobivene iz osnova gospodarenja i drvnoga volumena odumrlih stabala hrasta lu`njaka po jedinici povr{ine izra~unat je postotni udio odumrlih stabala hrasta lu`njaka u odnosu na drvnu zalihu hrasta lu`njaka za svaki odsjek. Zatim je volumen odumrlih stabala po odsjecima (m3/ha) podijeljen s 10 godina i dobiven je godi{nji Croat. j. for. eng. 32(2011)1
I. Tikvi} i dr.
volumen odumrlih stabala hrasta lu`njaka po hektaru. Ta je vrijednost stavljena u odnos s te~ajnim godi{njim prirastom hrasta lu`njaka po odsjecima te je dobiven postotni udio odumrla drveta u odnosu na te~ajni godi{nji prirast odsjeka, a prikazan je kao propadanje prirasta. Na osnovi dobivenih vrijednosti svakomu je odsjeku dodijeljen stupanj odumiranja drveta i stupanj propadanja prirasta kako je prikazano u tablicama 1 i 2.
Tablica 1. Stupnjevi odumiranja drveta Table 1 Degrees of wood mass mortality Stupanj – Degree Intenzitet, % – Intensity, % I 0,1 – 10 II 10,1 – 25 III 25,1 – 50 IV 50,1 – 100
Odumiranje – Dieback Malo – Low Umjereno – Moderate Intenzivno – Intensive Ekstremno – Extreme
Tablica 2. Stupnjevi propadanja prirasta Table 2 Degrees of increment decline Stupanj – Degree Intenzitet, % – Intensity, % I 0,1 – 25 II 25,1 – 50 III 50,1 – 100 IV > 100
Propadanje – Decline Malo – Low Umjereno – Moderate Intenzivno – Intensive Ekstremno – Extreme
Podaci se o odumrlim stablima hrasta lu`njaka odnose na 85 odjela ili odsjeka u G.J. »Me|ustrugovi«, na 50 odsjeka u G.J. »Zelenika« i na 102 odsjeka u G.J. »Grede–Kamare«. Na temelju stupnja propadanja prirasta odre|enoga odjela ili odsjeka izra|ene su karte intenziteta propadanja prirasta za prostorne analize.
5. Podru~je istra`ivanja – Research area Istra`ivanje je provedeno u trima {umarijama Uprave {uma Nova Gradi{ka, odnosno u G.J. »Me|ustrugovi« u [umariji Stara Gradi{ka, G.J. »Zelenika« u [umariji Novska i G.J. »Grede–Kamare« u [umariji Jasenovac. Gospodarska jedinica »Me|ustrugovi« smje{tena je u me|urje~ju Velikoga i Maloga Struga, pritoka rijeke Save u srednjem Posavlju. Gospodarska jedinica »Zelenika« nalazi se jugoisto~no od grada Novske. Sjevernu granicu ~ini autocesta Zagreb – Lipovac, a isto~nu gospodarska jedinica »Me|ustrugovi«. Gospodarska jedinica »Grede–Kamare« nalazi se jugoisto~no od grada Novske izme|u Struga i rijeke Save. S isto~ne strane grani~i s gospodarskom jedinicom »Me|ustrugovi«, a na sjeveru s gospodarskom jedinicom »Zelenika« (slika 1).
45
I. Tikvi} i dr.
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
Slika 1. Karta podru~ja istra`ivanja intenziteta odumiranja stabala hrasta lu`njaka u trima gospodarskim jedinicama U[P Nova Gradi{ka za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 1 Management units of the Forest Administration Nova Gradi{ka in the research of intensity of oak diaback in the period 1998–2007
6. Rezultati istra`ivanja – Results of investigation 6.1 Gospodarska jedinica »Me|ustrugovi« Management Unit »Me|ustrugovi« Intenzitet odumiranja drveta po odsjecima u gospodarskoj jedinici »Me|ustrugovi« bio je relativno malen. Obra|eno je 85 odsjeka na povr{ini od 1302 ha. U 98 % odsjeka utvr|eno je malo (I. stupanj) do umjereno (II. stupanj) odumiranje stabala hrasta lu`njaka u odnosu na drvnu zalihu, odnosno u velikoj je ve}ini odsjeka utvr|eno malo odumiranje stabala (slika 2). U stupnju umjerenoga odumiranja u 13 odsjeka odumiranje je bilo do 20 %, a u 6 odsjeka od 21 do 25 % u odnosu na drvnu zalihu. Nije utvr|en ni jedan odsjek s ekstremnim odumiranjem stabala (IV. stupanj). U odnosu na povr{inu i drvnu zalihu nije utvr|ena pravilna povezanost s intenzitetom odumiranja stabala hrasta lu`njaka. Na slici 3 prikazana je prostorna distribucija odsjeka gospodarske jedinice »Me|ustrugovi« s razli~itim stupnjevima propadanja prirasta. Uo~ljiva je relativno mala zastupljenost odsjeka s ekstremnim
46
Slika 2. Postotni udio odsjeka po stupnjevima odumiranja hrasta lu`njaka u G.J. »Me|ustrugovi«, [umarija Stara Gradi{ka za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 2 Frequency of compartments in oak mortality degrees for the Management Unit »Me|ustrugovi«, Forest Office Stara Gradi{ka in the period 1998–2007 Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
I. Tikvi} i dr.
Slika 3. Prostorna distribucija odsjeka s razli~itim stupnjevima propadanja prirasta hrasta lu`njaka u G.J. »Me|ustrugovi« za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 3 Spatial compartment distribution of oak increment decline degrees in the Management Unit »Me|ustrugovi« in the period 1998–2007 propadanjem prirasta. U odnosu na intenzivno i umjereno propadanje prirasta uo~ava se grupiranje odsjeka i njihova ve}a zastupljenost u ju`nom dijelu gospodarske jedinice uz vodotok Strug. Intenzivno i ekstremno propadanje prirasta utvr|eno je u 18 odsjeka na povr{ini ve}oj od 260 ha. Prema stupnjevima propadanja prirasta u gospodarskoj jedinici »Me|ustrugovi« odnosi su bili nepoCroat. j. for. eng. 32(2011)1
voljniji. U 12 odsjeka utvr|eno je intenzivno propadanje prirasta, a 6 odsjeka imalo je ekstremno propadanje prirasta na povr{ini od 30 ha. U vi{e od 20 % odsjeka utvr|eno je zna~ajnije smanjenje prirasta (III. i IV. stupanj, slika 4). Najekstremnije vrijednosti propadanja prirasta nisu utvr|ene u odsjecima s najve}im vrijednostima odumiranja stabala hrasta lu`njaka.
47
I. Tikvi} i dr.
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
Slika 4. Postotni udio odsjeka po stupnjevima propadanja prirasta hrasta lu`njaka u G.J. »Me|ustrugovi«, [umarija Stara Gradi{ka za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 4 Frequency of compartments in oak increment decline degrees for the Management Unit »Me|ustrugovi«, Forest Office Stara Gradi{ka in the period 1998–2007
Slika 6. Postotni udio odsjeka po stupnjevima propadanja prirasta hrasta lu`njaka u G.J. »Zelenika«, [umarija Novska za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 6 Frequency of compartments in oak increment decline degrees for the Management Unit »Zelenika«, Forest Office Novska in the period 1998–2007
6.2 Gospodarska jedinica »Zelenika« Management Unit »Zelenika«
hrasta lu`njaka za sva tri istra`ivana podru~ja. Obra|eno je 50 odsjeka na povr{ini od 1065 ha. U 6 odsjeka utvr|eno je umjereno odumiranje drveta (II. stupanj), dok intenzivno i ekstremno odumiranje nije utvr|eno (slika 5). U odnosu na propadanje prirasta najve}i je broj odsjeka imao I. stupanj, a najmanji je broj odsjeka bio s ekstremnim propadanjem prirasta (IV. stupanj). Oko 10 % odsjeka bilo je s intenzivnim (III. stupanj) i ekstremnim (IV. stupanj) propadanjem prirasta na povr{ini od preko 100 ha (slika 6). Prostorna zastupljenost odsjeka u gospodarskoj jedinici »Zelenika« pokazuje odre|eno grupiranje. To je posebno uo~ljivo za II. i III. stupanj propadanja prirasta koji su utvr|eni u odsjecima na isto~nom dijelu gospodarske jedinice (slika 7).
U gospodarskoj jedinici »Zelenika« utvr|eno je najpovoljnije stanje u odnosu na odumiranje stabala
6.3 Gospodarska jedinica »Grede–Kamare« Management Unit »Grede–Kamare«
Slika 5. Postotni udio odsjeka po stupnjevima odumiranja hrasta lu`njaka u G.J. »Zelenika«, [umarija Novska za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 5 Frequency of compartments in oak mortality degrees for the Management Unit »Zelenika«, Forest Office Novska in the period 1998–2007 48
U gospodarskoj jedinici »Grede–Kamare« utvr|ena je velika zastupljenost odjela i odsjeka s intenzivnim i ekstremnim odumiranjem hrasta lu`njaka (42 %, slika 8). Od ukupno 102 odjela i odsjeka na povr{ini od 1474 ha, u 30 odsjeka utvr|eno je intenzivno odumiranje drveta na povr{ini od preko 570 ha, dok je u 12 odsjeka utvr|eno ekstremno odumiranje. Umjereno i malo odumiranje utvr|eno je u 57 % odsjeka (slika 8). Ukupno je utvr|eno preko 78 000 m3 odumrla drva hrasta lu`njaka u desetogodi{njem razdoblju. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
I. Tikvi} i dr.
Slika 7. Prostorna distribucija odsjeka s razli~itim stupnjevima propadanja prirasta hrasta lu`njaka u G.J. »Zelenika« za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 7 Spatial compartment distribution of oak increment decline degrees in the Management Unit »Zelenika« in the period 1998–2007
Slika 8. Postotni udio odsjeka po stupnjevima odumiranja hrasta lu`njaka u G.J. »Grede–Kamare«, [umarija Jasenovac za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 8 Frequency of compartments in oak mortality degrees for the Management Unit »Grede–Kamare«, Forest Office Jasenovac in the period 1998–2007 Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Slika 9. Postotni udio odsjeka po stupnjevima propadanja prirasta hrasta lu`njaka u G.J. »Grede–Kamare«, [umarija Jasenovac za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 9 Frequency of compartments in oak increment decline degrees for the Management Unit »Grede–Kamare«, Forest Office Jasenovac in the period 1998–2007 49
I. Tikvi} i dr.
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
Slika 10. Prostorna distribucija odsjeka s razli~itim stupnjevima propadanja prirasta hrasta lu`njaka u gospodarskoj jedinici »Grede–Kamare« za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 10 Spatial compartment distribution of oak increment decline degrees in the Management Unit »Grede–Kamare« in the period 1998–2007 Prema stupnjevima propadanja prirasta utvr|eno je izrazito nepovoljno stanje. U preko 55 % odsjeka utvr|eno je ekstremno propadanje prirasta. U svakom drugom odjelu ili odsjeku u gospodarskoj jedinici »Grede–Kamare« rast i prirast sastojina bio je poreme}en na povr{ini od 800 ha. Ostali stupnjevi propadanja prirasta imali su podjednaku zastupljenost po odjelima i odsjecima (oko 15 %, slika 9). Prostorna zastupljenost razli~itih stupnjeva propadanja prirasta po odjelima i odsjecima gospodarske jedinice »Grede–Kamare« odlikuje se prostornim grupiranjem (slika 10). Najve}i broj odjela i odsjeka s ekstremnim propadanjem prirasta utvr|en je u jugoisto~nom dijelu gospodarske jedinice. Odjeli s ekstremnim i intenzivnim propadanjem prirasta me|usobno su povezani i ~ine ve}e cjeline.
50
6.4 Usporedba propadanja prirasta po gospodarskim jedinicama – Comparison of increment decline in management units Na slici 11 prikazani su postotni udjeli odsjeka odre|enoga stupnja propadanja prirasta u sve tri istra`ivane gospodarske jedinice. Malo i umjereno propadanje prirasta u gospodarskim jedinicama »Zelenika« i »Me|ustrugovi« utvr|eno je u 80 – 90 % odsjeka, dok je u G.J. »Grede-Kamare« ono utvr|eno u 30 % odsjeka. Intenzivno propadanje prirasta utvr|eno je u 10 – 15 % odsjeka u sve tri gospodarske jedinice, dok je ekstremno propadanje prirasta u dvjema G.J. bilo malo (do 7 % odsjeka), a u G.J. »Grede-Kamare« izrazito veliko (u vi{e od 50 % odsjeka utvr|eno je ekstremno propadanje prirasta). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
I. Tikvi} i dr.
Slika 11. Propadanje prirasta hrasta lu`njaka po stupnjevima u trima gospodarskim jedinicama U[P Nova Gradi{ka za razdoblje od 1998. do 2007. Fig. 11 Oak increment decline degrees for three management units of the Forest Administration Nova Gradi{ka in the period 1998–2007
7. Rasprava – Discussion [ume hrasta lu`njaka u Hrvatskoj su nastale prirodnom obnovom nakon sje~e nekada{njih pra{uma (Mati} 2009). One se razvijaju u prirodnim stani{tima koja najbolje odgovaraju vrstama drve}a koje prevladavaju u tim {umskim ekosustavima. Pomo}u pravilnoga gospodarenja u tim se {umama proizvodi drvo velike kakvo}e. Hrast lu`njak je vrsta drve}a vrlo uske ekolo{ke amplitude u odnosu na vodu jer se optimalno razvija u vla`nim nizinskim podru~jima, koja su povremeno izlo`ena poplavama. Na terenima koji su du`e izlo`eni poplavama konkuriraju mu poljski jasen i crna joha. Promjena mikroreljefa od samo 0,5 metara dovodi do dominantnoga razvoja konkurentskih vrsta drve}a i smanjenoga udjela ili nestanka hrasta lu`njaka. U posljednjih 100 godina u nizinskim {umskim ekosustavima napravljene su velike promjene u stani{tima koje se najvi{e odnose na promjene hidrolo{kih uvjeta. To je utjecalo na smanjenje stabilnosti {uma hrasta lu`njaka i na vitalnost stabala (Tikvi} 2008b). Stabla hrasta lu`njaka smanjene vitalnosti stalno su izlo`ena djelovanju razli~itih nepovoljnih ~imbenika koji dovode do postupnoga propadanja stabala od kojih odre|eni broj odumire prije konca ophodnje (Prpi} 2003, Thomas i dr. 2002). Odumiranje stabala hrasta lu`njaka u dobi od 80 do 120 godina u spa~vanskim {umama i u drugim nizinskim podru~jima Hrvatske zna~ajan je pokazatelj poreme}aja u rastu i razvoju tih {uma (Prpi} 1996). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Intenzivno se odumiranje stabala doga|a kontinuirano unato~ gospodarskim postupcima kojima se regulira struktura i kakvo}a sastojina. Ono se posebno odlikuje neravnomjernim prostornim rasporedom i intenzitetom (Tikvi} i Seletkovi} 1996). U nekim podru~jima Hrvatske to je najve}i gospodarski i ekolo{ki problem u {umarstvu jer se uvelike gospodari o{te}enim i odumrlim stablima hrasta lu`njaka, {to se odra`ava na smanjenje kakvo}e sastojina i ukupnu proizvodnju drvnoga volumena. Odumrla stabla hrasta lu`njaka imaju manju iskoristivost i manju tr`i{nu vrijednost, pa se posljedice odumiranja stabala odra`avaju nepovoljno na cijelo {umarstvo (Star~evi} 1995). Prema Küßneru (2003) istra`ivanja odumiranja stabala pojedinih vrsta mogu pomo}i u odre|ivanju onih ekolo{kih ~imbenika koji utje~u na njihovo pre`ivljavanje, gusto}u, kompoziciju vrsta i dobnu strukturu. U poplavnim {umskim ekosustavima poplava i svjetlo su najva`niji ekolo{ki ~imbenici koji utje~u na odumiranje stabala, iako povremeno nedostatak vode za vrijeme vegetacijskoga razdoblja mo`e zna~ajno utjecati na stupanj odumiranja stabala. Odumiranje stabala hrasta lu`njaka pojavljuje se naj~e{}e individualno, rje|e u skupinama stabala, a povremeno odumiru cijele sastojine. Me|utim, taj intenzitet nije pravilan i mo`e odstupati ovisno o klimatskim obilje`jima pojedine godine, mikroreljefu, strukturi i dobi sastojina i djelovanju razli~itih nepovoljnih ~imbenika. Stoga je pra}enje intenziteta
51
I. Tikvi} i dr.
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
i dinamike odumiranja stabala u sastojinama nu`no kako bi se utvrdile zakonitosti te pojave i unaprijedilo gospodarenje {umama naru{ene stabilnosti. Odumiranje je stabala razli~ito po gospodarskim jedinicama, odjelima i odsjecima te po intenzitetu tijekom vremena. Zbog toga se u {umarstvu provode tzv. sanitarne sje~e o{te}enih i odumrlih stabala. Pokazatelji na temelju kojih se sijeku ta stabla su morfolo{ka obilje`ja kro{nje, te biotska o{te}enja debla. Me|utim, do sada se ti pokazatelji nisu pokazali dovoljnim kako bi se postigla ve}a vitalnost sastojina i smanjilo propadanje i odumiranje stabala. Stoga je prostorna distribucija odumiranja stabala po odjelima i odsjecima jedan od pokazatelja koji mo`e pomo}i pri planiranju gospodarenja sastojina smanjene vitalnosti. Osim toga primjenom GIS-a mogu}e je dobiti prostorne prikaze distribucije odumrlih stabala i vremensku dinamiku odumiranja, ~ime se to~nije mogu utvrditi pokazatelji vitalnosti sastojina. Uz to je potrebno uklju~iti i druge strukturne, stani{ne i prostorne pokazatelje stanja sastojina kako bi se procijenilo u kojem se smjeru kre}e odumiranje stabala i kako bi se pove}ala u~inkovitost gospodarenja sastojinama naru{ene stabilnosti. Ekstremne vrijednosti propadanja prirasta u ovom istra`ivanju nisu bile u ovisnosti o ve}im vrijednostima propadanja drveta, {to zna~i da drvna zaliha nije primarni ~imbenik koji utje~e na odumiranje stabala. Prostorno grupiranje odsjeka s intenzivnim i ekstremnim odumiranjem stabala mo`e se povezati sa strukturnim i ekolo{kim ~imbenicima sastojina. Sastojine bli`e vodotoku i pod ve}im utjecajem promjene ekolo{kih uvjeta bile su zahva}ene ve}im stupnjem odumiranja stabala. Za planiranje budu}ih gospodarskih i uzgojnih zahvata potrebno je koristiti dodatne kriterije za procjenu stabilnosti sastojina, koji bi uklju~ivali i stani{ne ~imbenike koji su se do sada dovodili u vezu s propadanjem i odumiranjem stabala. Istra`ivanja intenziteta propadanja prirasta provedena u G.J. »Josip Kozarac« i Opeke potvrdila su pojavu odjela s velikom nestabilno{}u, koje treba intenzivno pratiti i u njima provoditi redovitu doznaku o{te}enih stabala. U tim je istra`ivanjima utvr|eno 62 % odsjeka sa srednjim, a 6 % odsjeka s velikim intenzitetom propadanja prirasta. Zbog toga se u {umarstvu provode tzv. sanitarne sje~e jako o{te}enih i odumrlih stabala kako bi se smanjili gubici, sprije~ilo {irenje zaraza i popravilo stanje vitalnosti sastojina. Tim se zahvatima nastoje ubla`iti poreme}aji koji nastaju zbog odumiranja stabala. Te se sje~e provode gotovo svake godine, {to ovisi o intenzitetu odumiranja stabala, a temelje se na procjeni stanja stabala. Adaptivni procesi u gospodarenju {umama koriste se pri izradi planova uzgojnih zahvata koji se
52
moraju provoditi s obzirom na iznenadnu pojavu nepredvidljivih poreme}aja u {umama, kako zbog djelovanja bolesti, tako i zbog drugih nepovoljnih ~imbenika. Glavno obilje`je adaptivnoga gospodarenja {umama jest fleksibilnost upravljanja i prilago|avanje zahvata specifi~nim biolo{kim, ekolo{kim i strukturnim obilje`jima {umskih ekosustava i promjenama koje se u njima doga|aju (Tiefenbacher 1996). U klasi~nom na~inu gospodarenja {umama nastojimo prilagoditi stanje stabala i sastojina odabranomu stanju bez obzira na pojave i promjene koje se u zadanom vremenu pojavljuju. Me|utim, kod adaptivnoga gospodarenja {umskim ekosustavima gospodarenje se {umama prilago|ava stanju sastojina i stani{ta, te stanju na tr`i{tu drva (Zhou i dr. 2008).
8. Zaklju~ci – Conclusions Odumiranje stabala hrasta lu`njaka u istra`ivanim gospodarskim jedinicama ima kroni~na obilje`ja. Ono se pojavljuje kontinuirano unato~ provo|enju sanitarnih sje~a, a intenziteti se odumiranja stabala razlikuju ovisno o godinama. Utvr|eni su razli~iti intenziteti odumiranja stabala po gospodarskim jedinicama, odjelima i odsjecima. Najpovoljnije je stanje vitalnosti sastojina utvr|eno u gospodarskoj jedinici »Zelenika« koja se nalazi izvan izravnoga utjecaja voda rijeke Save i umjetnoga vodotoka Strug. U njoj je utvr|eno oko 15 000 m3 odumrla drva hrasta lu`njaka u razdoblju od deset godina. U gospodarskoj jedinici »Me|ustrugovi« utvr|eno je ne{to nepovoljnije stanje u odnosu na G.J. »Zelenika«, a u promatranom je razdoblju odumrlo oko 22 000 m3 hrasta lu`njaka. Najnepovoljnije je stanje zabilje`eno u gospodarskoj jedinici »Grede–Kamare« koja se nalazi u retencijskom podru~ju izme|u dvaju reguliranih vodotoka. U toj je gospodarskoj jedinici utvr|eno preko 78 000 m3 odumrla drveta, {to je 3 – 4 puta vi{e u odnosu na druge dvije istra`ivane gospodarske jedinice. Ukupno je u istra`ivanim gospodarskim jedinicama u razdoblju od 1998. do 2007. godine odumrlo oko 115 000 m3 hrasta lu`njaka. Prema ve}ini dosada{njih istra`ivanja stani{ni ~imbenici imaju primarnu ulogu u kroni~nom odumiranju stabala hrasta lu`njaka, iako i drugi biotski i strukturni ~imbenici imaju odre|enu ulogu. Tu je ~injenicu potrebno uzeti u obzir pri budu}em planiranju gospodarenja tim {umama. Na kartama je utvr|eno prostorno grupiranje odjela i odsjeka s intenzivnim i ekstremnim odumiraCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
njem stabala hrasta lu`njaka. To je posredni pokazatelj povezanosti pojave odumiranja stabala hrasta lu`njaka s djelovanjem nepovoljnih stani{nih ~imbenika. Prostorni prikazi odumiranja drve}a i propadanja prirasta mogu biti dobra podloga za planiranje budu}ih gospodarskih zahvata koji se moraju prilago|avati stanju vitalnosti sastojina. U istra`ivanju je utvr|en zna~ajan poreme}aj stabilnosti nizinskih {umskih ekosustava hrasta lu`njaka u gospodarskoj jedinici »Grede-Kamare«, zbog ~ega se gospodarenje tim {umskim ekosustavima mora prilagoditi sada{njemu stanju ekosustava i trendovima koji su u tim ekosustavima prisutni. Adaptivno gospodarenje {umskim ekosustavima treba obuhvatiti odnose u biocenozama, strukturne odnose sastojina, promjene stani{nih uvjeta i druge ~imbenike koji mogu pomo}i u procjeni razvoja {umskih ekosustava naru{ene stabilnosti.
I. Tikvi} i dr.
Prpi}, B., 1992: Odabiranje o{te}enih stabala za sje~u i obnovu sastojina opusto{enih propadanjem. [umarski list, 116 (11–12): 515–522. Prpi}, B., Z. Seletkovi}, G. @nidari}, 1994: Ekolo{ki i biolo{ki uzroci propadanja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) u nizinskoj {umi Turopoljski lug. Glas. {um. pokuse, 30: 193–222. Prpi}, B., 1996: Propadanje {uma hrasta lu`njaka (Degradation of Pedunculate oak forests). U: D. Klepac, Hrast lu`njak u Hrvatskoj (Pedunculate oak in Croatia), HAZU Centar za znanstveni rad Vinkovci i Hrvatske {ume – javno poduze}e zagospodarenje {umama i {umskim zemlji{tima u Republici Hrvatskoj, Zagreb, str. 273–298. Prpi}, B., Z. Seletkovi}, I. Tikvi}, G. @nidari}, 1996: Ekolo{ko-biolo{ka istra`ivanja. Radovi, [umarski institut Jastrebarsko, 31 (1–2): 97–109. Prpi}, B., I. Ani}, 2000: The role of climatic and hydraulic operations in the stability of the pedunculate oak (Quercus robur L.) stands in Croatia. Glas. {um. pokuse, 37: 229–239.
10. Literatura – References
Prpi}, B., 2003: Utjecaj tehni~kih zahvata u prostoru na nizinske {ume. [umarski list, 127 (5–6): 230–235.
Ani}, I., M. Or{ani}, M. Deteli}, 2002: Revitalizacija degradiranog ekosustava nakon su{enja hrasta lu`njaka primjer {ume Kalje. [umarski list, 126 (11–12): 575–587.
Star~evi}, T., 1995: O odabiru o{te}enih stabala i sanaciji. [umarski list, 119 (3): 105–107.
Dobbertin, M., A. Baltensweiler, D. Rigling, 2001: Tree mortality in an unmanaged mountain pine (Pinus mugo var. uncinata) stand in the Swiss National Park impacted by root rot fungi. Forest Ecology and Management, 145 (1–2): 79–89. Dubravac, T., S. Dekani}, 2009: Struktura i dinamika sje~e suhih i odumiru}ih stabala hrasta lu`njaka u Spa~vanskom bazenu od 1996. do 2006. godine. [umarski list, 133 (7–8): 391–405. König, J., 1911: Su{enje hrastika. [umarski list, 35 (11–12): 385–422. Küßner, R., 2003: Mortality patterns of Quercus, Tilia, and Fraxinus germinants in a floodplain forest on the river Elbe, Germany. Forest Ecology and Management, 173 (1–3): 37–48. Mati}, S., 1989: Uzgojne mjere u sastojinama naru{enim su{enjem hrasta lu`njaka. Glas. {um. pokuse, pos. izd., 2: 67–77. Mati}, S., 2000: Oak forests (Quercus sp.) in Croatia. Glas. {um. pokuse, 37 (1): 5–13. Mati}, S., 2009: Gospodarenje {umama hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) u promijenjenim stani{nim i strukturnim uvjetima. Zbornik radova sa znanstvenog skupa [ume hrasta lu`njaka u promijenjenim stani{nim i gospodarskim uvjetima. HAZU, Zagreb, str. 1–22.
Thomas, F. M., R. Blank, G. Hartman, 2002: Abiotic and biotic factors and their interactions as causes of oak decline in Central Europe. Forest Pathology, 32 (4–5): 277–307. Tiefenbacher, H., 1996: Silvicultural planning under conditions of environmental change: Evaluation of options in a dieback in Austrian oak Forests. Forest Ecology and Management, 83 (1–2): 133–136. Tikvi}, I., Z. Seletkovi}, I. Ani}, 1995: Propadanje {uma kao pokazatelj promjene ekolo{kih uvjeta u atmosferi. [umarski list, 119 (11–12): 361–372. Tikvi} I., Z. Seletkovi}, 1996: O{te}enost {umskih ekosustava razli~itih stani{nih prilika u Republici Hrvatskoj. U: S. Sever (ur.), Za{tita i pridobivanje drva: skrb za hrvatske {ume od 1846. do 1996, knjiga II, Hrvatsko {umarsko dru{tvo, Zagreb, str. 81–88. Tikvi}, I., @. Ze~i}, Z. Seletkovi}, D. Ugarkovi}, D. Posari}, 2005: Struktura i iskori{tenje drvnog obujma o{te}enih i odumrlih stabala hrasta lu`njaka na primjeru iz Spa~ve. Radovi, [umarski institut Jastrebarsko, 41 (1–2): 51–56. Tikvi}, I., Z. Seletkovi}, D. Ugarkovi}, Z. Balta, 2006: Procjena propadanja {uma hrasta lu`njaka na temelju indeksa odumiranja stabala. Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 117– 127.
Prpi}, B., 1974: Ekolo{ki aspekt su{enja hrastovih sastojina u nizinskim ekosustavima Hrvatske. [umarski list, 98 (7–9): 285–290.
Tikvi}, I., N. Pernar, Z. Seletkovi}, D. Ugarkovi}, S. Mikac, 2008a: Promjene hidrolo{kih uvjeta u nizinskim {umskim ekosustavima i mogu}nost njihovog unaprje|enja. Zbornik sa`etaka sa znanstvenog skupa [ume hrasta lu`njaka u promijenjenim stani{nim i gospodarskim uvjetima. HAZU, Zagreb, str. 12–13.
Prpi}, B., 1989: Su{enje hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) u Hrvatskoj u svjetlu ekolo{ke konstitucije vrste. Glas. {um. pokuse, 25: 1–24.
Tikvi}, I., I. Ani}, Z. Seletkovi}, D. Ugarkovi}, J. Ga{par, 2008b: Vitalnost i odumiranje stabala hrasta lu`njaka kao pokazatelj promjene stabilnosti nizinskih {uma. Zbornik
Nichols, J. O., 1968: Oak mortality in Pennsylvania: a ten year study. J. For., 66 (9): 681–694.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
53
I. Tikvi} i dr.
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
sa`etaka sa znanstvenog skupa [ume hrasta lu`njaka u promijenjenim stani{nim i gospodarskim uvjetima. HAZU, Zagreb, str. 16–17. Tikvi}, I., @. Ze~i}, D. Ugarkovi}, D. Posari}, 2009. O{te}enost stabala i kakvo}a drvnih sortimenata hrasta lu`njaka na spa~vanskom podru~ju. [umarski list, 133 (5–6): 237– 248.
search in Intermadiate Oak stands, Freiburg, Njema~ka, str. 213–222. Ze~i}, @., I. Stanki}, D. Vusi}, A. Bosner, D. Jak{i}, 2009: Iskori{tenje obujma i vrijednosti drvnih sortimenata posu{enih stabala jele obi~ne (Abies alba Mill.). [umarski list, 133 (1–2): 27–37.
Tkacz, B., B. Moody, J. Villa Castello, M. E. Fenn, 2008: Forest health conditions in North America. Environmental Pollution, 155: 409–425.
Zhou, M., J. Liang, J. Buongiorno, 2008. Adaptive versus fixed policies for economic or ecological objectives in forest management. Forest Ecology and Management, 254 (2): 178–187.
Vukeli}, J., I. Tikvi}, Z. Seletkovi}, D. Bari~evi}, 1997: Dieback of Pedunculate oak from the ecological-vegetative aspect. IUFRO me|unarodna konferencija Advances in Re-
NN, 116/06, 55/09: Pravilnik o doznaci stabala, obilje`avanju drvnih sortimenata, popratnici i {umskom redu, Slu`beni list Republike Hrvatske.
Abstract
Spatial Analysis of Pedunculate Oak Mortallity Rate for Adaptive Forest Ecosystem Management in Croatia Pedunculate oak (Qercus robur L.) is one of the most important tree species in Croatia. As a dominant species, it covers about 10% of the forested area (about 210 000 ha), which accounts for about 12% of the total growing stock. This tree species is distributed in the lowland and floodplain area of the rivers Drava, Sava and Kupa and their tributaries. Forests of pedunculate oak are managed according to close-to-nature principles and with rotations of over 140 years. In the past 100 years, the management of pedunculate oak forests has been hindered by a serious management and ecological problem: the occurrence of tree dieback and decline. From the management point of view, the problem entails the increased quantity of dead or severely damaged trees, increased management costs and a disturbance in natural forest regeneration. From the ecological point of view, the problem centers around changed site conditions, which is unfavorable for both present and future growth of pedunculate oak trees. In the period from 1995 to 2007, an amount of 35% of the current pedunculate oak volume declined in Croatia, with mortality rising to 40% if the past several years are taken into account. Tree dieback incurs grave financial losses, which reach up to 40% of the potential market value of undamaged and healthy wood mass. The losses are further aggravated by increased costs of managing such forests and reduced non-timber forest functions. The mortality rate of pedunculate oak trees is an indicator of the instability of lowland forest ecosystems, especially when dieback occurs in optimal site conditions for the pedunculate oak (micro-elevations and micro-depressions). Individual, intensive and catastrophic tree dieback has been recorded. Salvage cuts are applied in the attempt to mitigate the effects of disturbances caused by tree dieback. These cuts are undertaken continuously, depending on tree dieback intensity, and are based on the assessment of tree condition. Tree condition is assessed on the basis of tree damage criterion, which comprises crown defoliation and leaf discoloration. These are indicators of lessened tree vitality, but have so far not proved adequate for the reduction of pedunculate oak tree dieback. In order to advance the current condition of forest ecosystems, additional indicators of decreased tree and stand vitality are being sought, and so are the indicators of their disturbed stability. Mortality rates that take into account the volume of dead tree mass are used for this purpose. The objective of this work is to establish spatial distribution of different mortality rates of pedunculate oak trees and assess their correlation with certain ecological factors. The research was carried out in three management units (MU) in the Forest Administration of Nova Gradi{ka. These include MU »Me|ustrugovi« in Stara Gradi{ka Forest Office, MU »Zelenika« in Novska Forest Office, and MU »Grede–Kamare« in Jasenovac Forest Office. »Me|ustrugovi« is situated in the area between the rivulets of Veliki and Mali Strug, the tributaries of the River Sava, »Zelenika« is situated along the Zagreb – Lipovac motorway and north of the rivulet Veliki Strug, and »Grede Kamare« is southeast of Novska between the Strug and the Sava. The data gathered involved marked damaged and dead pedunculate oak trees by compartments for the period from 1998–2007. The wood volume of these trees was calculated on the basis of tree diameter and local tariffs. Dead wood mass of every individual compartment was divided with the compartment area to obtain tree dieback per surface unit
54
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
I. Tikvi} i dr.
in the monitoring period (m³/ha). Based on the growing stock of pedunculate oak by compartments and wood volume of dead pedunculate oak trees per surface unit, the percentage share of dead wood mass was calculated. The wood volume of dead wood mass by compartments (m³/ha) was then divided by 10 to obtain the annual volume of dead wood mass of pedunculate oak per hectare. These values were juxtaposed with the current annual increment of pedunculate oak by compartments to obtain the percentage share of dead wood mass in relation to the current annual increment of the compartment. Based on the obtained values, every compartment was assigned a degree of wood mass mortality and a degree of increment decline. Wood mass mortality was classified into four degrees: I (0.1–10%, low mortality), II (10.1–25%, moderate mortality), III (25.1–50%, intensive mortality) and IV (50.1–100%, extreme mortality). Increment decline was also classified into four degrees, but with different percentages: I (0.1–25%, low), II (25.1–50%, moderate), III (51.1–100%, intensive) and IV (>100%, extreme). Based on the degree of wood mass mortality and degree of increment decline of each single compartment, maps of wood mass mortality rate and of increment decline rate were constructed. In the Management Unit »Me|ustrugovi«, the mortality rate of wood mass by compartments was relatively low. A total of 85 dieback-affected compartments over an area of 1302 ha were analyzed. In 98% of the compartments, low to moderate wood mass mortality rate was recorded (Fig. 2), but no intensive or extreme dieback was found. Rates of increment decline by compartments were unfavorable. Extreme decline was found in 6 compartments over an area of about 30 ha, intensive increment decline was recorded in 12 compartments, i.e., significant reduction in the increment was recorded in over 20% of the compartments (Fig. 3). Intensive and extreme increment decline was found in an area exceeding 260 ha. Compartments with the highest values of wood mass mortality did not manifest the most extreme values of increment decline. The map does not show any significant participation of the compartments with extreme increment decline, although the grouping of the compartments with intensive and extreme decline was observed, and so was their higher participation in the southern part of the management unit along the Strug watercourse. In relation to the three study areas, the lowest mortality of wood mass was recorded in the Management Unit of »Zelenika«. The research included 50 compartments over an area of 1065 ha. Moderate wood mass mortality was found in 6 compartments and slight mortality in the remaining compartments. Intensive and extreme increment decline was recorded in 10% of the compartments comprising an area of over 100 ha (Fig. 6). The grouping of compartments with a certain degree of increment decline is observed. This refers particularly to degrees II and III of increment decline, which were recorded in the compartments situated in the eastern part of the Management Unit of »Zelenika« (Fig. 7). The highest participation of compartments and sub-compartments with intensive and extreme rates of wood mass mortality was recorded in the Management Unit of »Grede–Kamare«. Of a total of 102 dieback-affected compartments and sub-compartments in an area of 1474 ha, wood mass mortality was extreme in 12 compartments and intensive in 30 compartments, in an area of over 570 ha. Moderate and low mortality of wood mass was found in 57% of the compartments (Fig. 8). An exceptionally unfavorable condition was recorded in relation to the degrees of increment decline. Extreme increment decline was found in over 55% of the compartments; in other words, every second compartment or sub-compartment in the Management Unit of »Grede–Kamare« was afflicted by disturbed stand growth and increment in an area of over 800 ha. Other degrees of increment decline had similar participation by compartments and sub-compartments (Fig. 9). The largest number of compartments and sub-compartments with extreme and intensive increment decline was recorded in the southeastern part of the management unit. They form larger units and are grouped in one part of the management unit in the map (Fig. 10). A comparison of increment decline rates by management units reveals the occurrence of intensive increment decline in a smaller number of compartments (10–15% of the compartments), and of extreme decline in fewer than 10% of the compartments in two management units. In one of the management units, extreme increment decline affected more than 50% of the compartments. Changes in the sites of pedunculate oak in the last 100 years have affected the stability of these forests and the vitality of trees, which has decreased considerably in recent times. Pedunculate oak trees of lessened vitality are permanently exposed to impact of a variety of adverse factors. This consequently leads to a gradual decline of trees, of which some die before the end of the rotation. Dieback of trees aged between 80 and 120 recorded in the Spa~va forest area is an important indicator of disturbed growth and development of the most valuable forests in Croatia and a sign of general disturbances in the stability of lowland forests. Intensive tree mortality continues despite management procedures aimed at regulating the structure and quality of the stands. This phenomenon is particularly characterized by an uneven spatial distribution and intensity. In some areas of the pedunculate oak range in Croatia, dieback is the biggest management and ecological forestry problem, since management largely involves Croat. j. for. eng. 32(2011)1
55
I. Tikvi} i dr.
Prostorna analiza odumiranja stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) za potrebe ... (43–56)
damaged and dead trees of pedunculate oak. As a result, the quality of the stands and total wood mass production are severely reduced. Since dead pedunculate oak trees are less exploitable and achieve lower market values, the consequences of tree dieback reflect unfavorably on the entire forestry sector. Monitoring the intensity and dynamics of tree dieback in stands is one of the ways to determine certain patterns of this phenomenon and improve the management with forests of disturbed stability. This requires more intensive and regular marking of damaged and dead trees. The most common indicators used for the marking of these trees are morphological features of the crown and biotic damage of the stem. However, these indicators are insufficient for achieving better stand vitality and reducing tree decline and dieback. Hence, spatial distribution of tree dieback by compartments and sub-compartments is one of the possible indicators that can be used in planning the management with stands of lessened vitality. Our research found chronic and continuous dieback of pedunculate oak trees, although dieback rates vary by years. Significant spatial differences were also found in the rates of wood mass mortality and increment decline, both among the management units and among their compartments and sub-compartments. Spatial grouping of compartments with intensive and extreme dieback shows correlation with site factors, which are considered the principal causes of dieback. Management with pedunculate oak forests with disturbed stability should be adjusted to the condition of individual ecosystems and to the trends that indicate their development. Presentations of spatial distribution of tree dieback can significantly contribute to this goal. Keywords: dieback of trees, pedunculate oak, adaptive management, vitality of trees, forest ecosystems
Adresa autorâ – Authors’ address: Izv. prof. dr. sc. Ivica Tikvi} e-po{ta: ivica.tikvic@zg.htnet.hr Dr. sc. Damir Ugarkovi} e-po{ta: damir.ugarkovic@gs.htnet.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za ekologiju i uzgajanje {uma Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
Primljeno (Received): 15. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 23. 12. 2010.
56
Josip Ga{par, dipl. in`. {um e-po{ta: josip.gaspar@hrsume.hr »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb Uprava {uma podru`nica Nova Gradi{ka J. J. Strossmayera 11 HR-35 400 Nova Gradi{ka HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Gorskom kotaru Damir Ugarkovi}, Ivica Tikvi}, Zvonko Seletkovi} Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract Poznavanje zakonitosti djelovanja ekolo{kih ~imbenika i reakcija ~lanova ekosustava na te ~imbenike nu`no je kako bi se podr`avalo prirodno funkcioniranje {umskih ekosustava kojima se gospodari. Promjene ekolo{kih ~imbenika utje~u zna~ajno na nadzemni i podzemni dio ekosustava. Nagla{ena osjetljivost jelovih i bukovo-jelovih {uma na rubu njezina areala, odumiranje stabala te propadanje ~itavih sastojina pridonijeli su da istra`ivanja provedemo upravo u tim {umama. Cilj je ovih istra`ivanja definirati stani{ne ~imbenike koji su u vezi s odumiranjem stabla obi~ne jele u gorskoj Hrvatskoj, te utjecaj stani{nih ~imbenika na stanje hraniva u iglicama i u tlu. Prikupljeni su podaci o drvnom volumenu odumrlih stabala obi~ne jele na razini svih odjela/odsjeka gospodarske jedinice. Iglice su uzorkovane sa stabala triju razli~itih stupnjeva osutosti, a uzorci tla s dubine od 30 cm. Sastojine na rubu areala obi~ne jele u Gorskom kotaru uvelike odumiru u odnosu na sastojine u unutra{njosti areala Gorskoga kotara. U razdoblju od 1995. do 2007. u sastojinama na rubu areala u Gorskom kotaru prosje~no je godi{nje odumrlo 18,3 m3/ha obi~ne jele. U istom razdoblju u sastojinama u unutra{njosti areala Gorskoga kotara prosje~no je godi{nje odumrlo 6,2 m3/ha. U sastojinama na rubu areala i u unutra{njosti areala Gorskoga kotara prosje~no godi{nje odumiranje stabala obi~ne jele ve}e je od godi{njega prirasta. Intenzitet odumiranja stabala (m3/ha) statisti~ki zna~ajno negativno i vrlo slabo korelira s vegetacijskom koli~inom oborine (mm) i vodnom bilancom tla (mm). U sastojinama na rubu areala i u unutra{njisti areala Gorskoga kotara inklinacija i nadmorska visina statisti~ki zna~ajno i negativno utje~u na intenzitet odumiranja stabala (m3/ha). Kalcij i magnezij negativno i statisti~ki zna~ajno koreliraju s vrijednostima temperature zraka, a pozitivno s koli~inom oborine u vegetacijskom razdoblju, {to je zna~ajno za razdoblje su{e i pove}anih vrijednosti temperature zraka na podru~ju istra`ivanja. Klju~ne rije~i: odumiranje stabala, intenzitet odumiranja stabala, stani{ni ~imbenici, strukturni ~imbenici, biogeni elementi, obi~na jela
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Odumiranje stabala obi~ne jele u hrvatskom arealu, a osobito u njezinu dinarskom dijelu, povezano je s kompleksom promjenjivoga djelovanja abiotskih i biotskih ~imbenika. Unutar spomenutoga kompleksa klima te one~i{}enje zraka i tla imaju zasigurno zna~ajnu ulogu. Zdravstveno stanje stabala na rubu areala neke vrste mo`e osigurati vrijedne informacije o odnosu prema stani{nim ~imbenicima u vrijeme promjene klimatskih uvjeta (Macias i dr. 2006). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Funkcioniranje i razvoj {umskih ekosustava ovisi o dinamici rasta i razvoja organizama, me|uvrsnoj i unutarvrsnoj konkurenciji, prirodnoj ravnote`i i utjecaju ~ovjeka. U tim se ekosustavima trajno doga|a prirodno odumiranje stabala zbog konkurencije za ograni~enim uvjetima rasta. Kao posljedica promjene prirodnih stani{nih ~imbenika javlja se propadanje i iznenadno odumiranje stabala. Ono je jedan od najve}ih ekolo{kih problema u {umarstvu, a uzrokuje i zna~ajne gospodarske probleme, kao {to je smanjenje drvne zalihe, izostanak prirodne obnove, zakorov-
57
D. Ugarkovi} i dr.
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
ljenje stani{ta i dr. Kroni~no propadanje i iznenadno odumiranje stabala pokazatelj je poreme}aja u funkcioniranju {umskih ekosustava. Propadanje je stabala posljedica smanjene vitalnosti i fiziolo{ke aktivnosti stabala. Odumiranje stabala predstavlja potpuni prestanak svih fiziolo{kih funkcija (Eckmüllner i Sterba 2000, Tikvi} i dr. 2006). U stru~nim se {umarskim krugovima koriste nepravilani izrazi za odumrla stabla, kao {to su »suha stabla« ili »su{ci«. Izrazi su nepravilni jer se ne radi samo o gubitku vlage u stablu, nego i o prestanku svih funkcija. U gospodarskim {umama volumen odumrlih stabala ili volumen stabala posje~enih u sanitarnoj sje~i naj~e{}e se koristi za prikaz intenziteta odumiranja stabala, a mo`e se koristiti i kao indikator zdravstvenoga stanja sastojina (Capecki 1981). Intenzitet odumiranja stabala mo`e se prikazati kao postotak odumiranja stabala (mortality rate) izra~unat kao omjer broja odumrlih stabala s brojem `ivu}ih stabala (Busing i dr. 1996, Markalas 1992, Stanovsky 2002, Tur~ani i dr. 2003) ili u apsolutnom obliku kao m3, m3/ha (Siwecki i dr. 1998). Ciljevi su ovoga istra`ivanja prikazati odumiranje stabala obi~ne jele prema stani{nim i strukturnim ~imbenicima, izra~unati intenzitete odumiranja prema volumenu, utvrditi dinamiku odumiranja stabala te utvrditi utjecaj stani{nih ~imbenika na koncentraciju biogenih elemanata u iglicama i tlu.
2. Problematika istra`ivanja – Object of research Globalne klimatske promjene tijekom pro{loga stolje}a prouzro~ile su promjene u okoli{u, a time i promjene ekolo{kih ni{a za sve vrste drve}a, pa tako i obi~ne jele. Osim toga na dinamiku populacije obi~ne jele utje~u i drugi ~imbenici, primjerice suhe i mokre depozicije (Glava~ i dr. 1985), visoka gusto}a herbivora (Mayer i Neumann 1981, Ro`enberger i dr. 2007), me|uvrsna kompeticija, neprimjereno gospodarenje (Mati} i dr. 1996, Mati} i dr. 2006) te napadi {tetnih kukaca i patogenih gljiva (Klepac 1972). Zbog svega toga u~estale su pretpostavke o mogu}nosti povla~enja, pa ~ak i nestanka obi~ne jele s njezinih stani{ta (Ani} i dr. 2009). Klimatske su prilike zna~ajan ~imbenik u procesu odumiranja stabala, jer one odre|uju vodne odnose, posebno u situacijama naru{ene opskrbe vodom, te transporta vode u {umskom drve}u (Tesche 1989, Saxe 1993). U protekla dva stolje}a fenomen odumiranja stabala obi~ne jele uo~en je i zabilje`en u podru~jima njezina prirodnoga pridolaska (Krehan 1989, Elling 1993, Ell i Luhmann 1996, Prpi} i dr. 2001).
58
Odumiranje stabala ima va`nu ulogu u funkcioniranju i dinamici {umskih ekosustava. Ono je ~imbenik promjene omjera smjese pojedinih vrsta drve}a i strukture {ume (Franklin i dr. 1987). Godine 1968. zapo~ela su petogodi{nja istra`ivanja uzroka odumiranja jele u Lici i Gorskom kotaru. Utvr|eno je da predispoziciju odumiranja obi~ne jele uvjetuju klimatske promjene, osobito zatopljenje i smanjenje vla`nosti u stani{tima jelovih {uma. Nadalje je utvr|eno da je jela u optimumu svoga areala izvan opasnosti odumiranja, {to se ne odnosi na granicu njezina areala prema toplijim podru~jima (Prpi} 1975). Webster i dr. (1996) istra`uju}i stanje kro{anja obi~ne smreke, obi~ne bukve i obi~ne jele u [vicarskoj zaklju~ili su da su nedostatak vlage u tlu i su{a klju~ni ~imbenici osutosti kro{anja stabala. [afar (1965) navodi da je odumiranje obi~ne jele na Maclju slo`ene naravi i posljedica topografskih, klimatskih, pedosferskih i biotskih ~imbenika. Prpi} (1975) zaklju~uje da je obi~na jela s obzirom na svoje zahtjeve prema vodi vrsta uske ekolo{le amplitude. Bezak i dr. (1991) istra`ivali su uzroke i posljedice odumiranja prirodnih jelovih {uma u Hrvatskoj u Lici i Gorskom kotaru u razdoblju od 1969. do 1990. godine. Istra`ivanje je Bezaka i dr. (1991) nastavak istra`ivanja uzroka i posljedica odumiranja prirodnih jelovih {uma u Hrvatskoj. Autori su utvrdili do kakvih je promjena do{lo u tlu, kako se razvijao proces odumiranja obi~ne jele te kakve su oscilacije razvojnoga tijeka debljinskoga i volumnoga prirasta u odnosu na stupanj o{te}enja kro{nje. Autori zaklju~uju da je odumiranje pojedinih stabala obi~ne jele spor proces, mla|a stabla imaju ve}u vitalnost, a fiziolo{ko je stanje jedan od ~imbenika odumiranja stabala obi~ne jele. Za razdoblje od 1969. do 1990. godi{nji te~ajni debljinski prirast pokazuje oscilacije za slabo i srednje o{te}ena jelova stabla, a u jako o{te}enih stabala prirast se s vremenom smanjuje. [vicarska je inventura {uma pokazala da se s pove}anjem osutosti kro{anja pove}ava smrtnost stabala (Dobertin i dr. 2001). Autori su potvrdili taj trend slu`e}i se regresijskim modelom u koji je uklju~ena osutost, du`ina kro{anja, oblik kro{anja, polo`aj stabala u sastojini i njihove me|usobne interakcije. Thomas i dr. (2002) istra`ivali su odnos ekolo{kih ~imbenika i odumiranja stabala obi~ne jele na relativno ve}em podru~ju. U svojim su istra`ivanjima obuhvatili 3000 gospodarskih jedinica obi~ne jele u Francuskoj. Rezultati istra`ivanja potvr|uju predominantni utjecaj nadmorske visine i starosti koji obja{njavaju ~ak 70 % osutosti stabala obi~ne jele i 64 % `u}enja iglica. Becker i dr. (1989) istra`ivali su utjecaj klime i gospodarenja na odumiranje obi~ne jele na podru~ju Vosges (Francuska). Dendrokronolo{kom studijom utvrdili su nekoliko klimatski kriznih goCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
dina. Su{a ima jednu od klju~nih uloga u odumiranju stabala obi~ne jele. Analizom podatak s meteorolo{kih postaja utvrdili su zna~ajne promjene klimatskih elemenata koje }e imati svoje posljedice na {umske ekosustave. Autori dalje zaklju~uju da je obi~na jela vrlo osjetljiva na klimatske stresove i da klima ima glavnu ulogu na zdravstveno stanje jelovih {uma. Tikvi} i dr. (2008) utvrdili su pove}anje koli~ine odumrloga drvnoga volumena stabala obi~ne jele na sjevernom Velebitu. Zabilje`eno je odumiranje stabala obi~ne jele u visini godi{njega prirasta, a najve}e je odumiranje na ni`im nadmorskim visinama te bla`im nagibima. Na sjevernom je Velebitu utvr|eno statisti~ki zna~ajno pove}anje vrijednosti temperature zraka, a smanjenje je oborine prisutno, ali nije statisti~ki zna~ajno. Autori su utvrdili srednju do jaku korelaciju izme|u temperature, oborine i drvne zalihe obi~ne jele s intenzitetom odumiranja. Promjene u prehrambenom i fiziolo{kom statusu uzrokovane manjkom oborine smatraju se razlogom odumiranja i propadanja {panjolske jele na Pirinejima (Fromard i dr. 1991). Stresni ~imbenici koji rezultiraju o{te}enjima {umskih ekosustava, zatim destrukcijom asimilacijskoga aparata drve}a te poslije propadanjem ~itavoga ekosustava jesu: su{a, promjena klime, nagle i iznenadne promjene temperature (kolebanje makroklimatskih elemenata), promjene koli~ina kemijskih tvari u atmosferi. Su{na razdoblja kao stresni ~imbenik jedan su od glavnih razloga odumiranja, o{te}enosti i lo{ega zdravstvenoga stanja {umskih ekosustava obi~ne jele (UN-ECE i EC 2003). Su{ne godine, pogotovo na tlima siroma{nim kalcijem, imaju negativan utjecaj na status Ca u stablima obi~ne jele (Poto~i} i dr. 2005). Fosfor se u tlu nalazi vezan u organskim i anorganskim formama. Organska je tvar glavni izvor fosfora, a fosfor vezan u organskoj formi mora se mineralizirati da bi postao biljci pristupa~an. Stoga su koli~ine fosfora u tlu ovisne o dekompoziciji organske tvari (Vanmechelen i dr. 1997). Na dostupnost fosfora utje~e i reakcija tla (Bolan i dr. 2005). Najbolja pristupa~nost fosfora javlja se u tlima kojima se pH-vrijednosti kre}u u rasponu od 5,5 do 7,0 jer je upravo pri tim vrijednostima njegova fiksacija najmanja. Nagla{ena osjetljivost jelovih i bukovo-jelovih {uma na rubu njihova areala, odumiranje stabala te propadanje ~itavih sastojina pridonijeli su da ova istra`ivanja provedemo u tim podru~jima. S obzirom na zna~enje jelovih {uma za hrvatsko {umarstvo, privredu i stanovni{tvo postoji potreba za boljim razumijevanjem ugro`enosti ovih {umskih ekosustava i za mjerama sanacije. Pojava odumiraCroat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Ugarkovi} i dr.
nja stabala obi~ne jele primjetna je u cijeloj Europi, a odgovaraju}e razlike u ~imbenicima, kao {to su tlo, klima i one~i{}enje zraka, ote`avaju utvr|ivanje razloga za odumiranje, iako su predstavljene brojne hipoteze kako bi se objasnio ovaj fenomen (Krause i dr. 1986). Iz dosada{njih istra`ivanja jasno je da ishrana ima velik utjecaj na vitalnost stabala (Hallenbarter i dr. 1999). Gubitak hraniva iz drve}a, prekid kru`enja i usvajanja hraniva ili neravnote`a u ishrani vezani su uz smanjenje produktivnosti i stabilnosti {uma (Nillsson i dr. 1995). Utjecaj stani{nih ~imbenika na koncentraciju hraniva, njihovo usvajanje i dinamiku i dalje su nezaobilazna pitanja u razmatranju uzroka i posljedica odumiranja jelovih stabala.
3. Materijal i metode istra`ivanja Material and methods of research Za analizu odnosa klime prema odumiranju stabala i koncentraciji biogenih elemenata kori{teni su podaci o vegetacijskoj temperaturi zraka (°C) i koli~inama oborine (mm) s meteorolo{kih postaja Vrelo Li~anke i Ravna Gora. Potencijalna evapotranspiracija (PET) i vodna bilanca tla (mm) izra~unati su prema Thornthwaitoj metodi (1948). Za odabrane gospodarske jedinice iz terenskih manuala osmatranja i procjene zdravstvenoga stanja {uma koje se provodi svake godine prikupljeni su podaci o drvnom volumenu odumrlih stabala obi~ne jele na razini svih odjela/odsjeka gospodarske jedinice. Podaci su prikupljeni za razdoblje od dvanaest godina (1995 – 2007). Drvni volumen odumrlih stabala izra~unali smo izmjerom prsnoga promjera stabla na terenu i uz pomo} lokalnih tarifa. Regresijskim modelima (Zaninovi} i dr. 2004, Gaji}-^apka i dr. 2003) na osnovi nadmorskih visina i vertikalnih gradijenata dobiveni su podaci o temperaturi i koli~ini oborine za svaki odjel/odsjek. Za svako podru~je istra`ivanja (pet gospodarskih jedinica) izra|en je digitalni model reljefa (DMR) s ekvidistantom od 10 m. Pomo}u DMR-a derivirali smo i kvantificirali geomorfolo{ke karakteristike (varijable) istra`ivanoga podru~ja. Na podru~ju istra`ivanja uzorkovanje iglica iz kro{anja stabala i tla obavili smo na pet pokusnih ploha. Dvije pokusne plohe smje{tene su na nadmorskoj visini 800 m n. v., a dvije na 1100 m n. v. u dinarskoj bukovo-jelovoj {umi (Omphalodo-Fagetum /Tregubov 1957/ Marin~ek et al. 1993). Jedna je pokusna ploha smje{tena na 750 m n. v. u jelovoj {umi s rebra~om (Blechno-Abietetum Horvat /1938/ 1950). Stabla smo obi~ne jele podijelili u tri stupnja osutosti: I (< 25 %), II (25 – 60 %) i III (> 60 %) osutosti kro{nje. Uzorkovanje smo obavili sa po dvanaest
59
D. Ugarkovi} i dr.
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
stabala svakoga stupnja osutosti kro{anja. Iglice smo uzorkovali iz gornje tre}ine kro{nje (osvijetljeni dio kro{nje). Za laboratorijske analize odvojene su ovogodi{nje od pro{logodi{njih iglica. Pedolo{kom smo sondom uzorkovali tlo na dubini od 30 cm. Terenski je dio istra`ivanja obavljen u kolovozu 2007. godine. Odre|ena je masa suhih iglica te koncentracija K, Ca i Mg u iglicama. Uzorci biljnoga materijala osu{eni su na 105 °C do konstantne mase, te izvagani na vagi to~nosti 0,01 g. Za analize K, Ca i Mg (AOAC 1996) usitnjeni uzorci spaljeni su mokrim postupkom koncentriranom sumpornom kiselinom (H2SO4) uz dodatak katalizatora, perklorne kiseline (HClO4), te je zatim koncentracija pojedinih elemenata odre|ena na atomskom spektrofotometru (PE 3110). Od kemijske analize tla odre|ena je reakcija tla, koli~ina fosfora (P) i kalija (K) u tlu. Priprema uzoraka za analizu makroelemenata obavljena je prema Pedolo{komu praktikumu ([kori} 1986). Sadr`aj fiziolo{ki aktivnoga fosfora i biljkama pristupa~noga kalija odre|eni su po metodi AL (Egner i Riehm-Domingo 1960). Fosfor je odre|en spektrofotometrijski metodom molibdat-plavo na UV/VIS spektrofotometru PE Lambda 1A, a kalij izravno iz filtrata na plamenom fotometru Eppendorf. Analize su obavljene u laboratoriju Hrvatskoga {umarskoga instituta u Jastrebarskom. Klimatski podaci obra|eni su u programu KlimaSoft 2.0., a podaci o reljefnim ~imbenicima u programu Arc View GIS 8.2. Statisti~ka obrada podataka (deskriptivna statistika i linearna korelacija) provedena je u statisti~kom programu Statistica 7.1. (StatSoft, Inc. 2003).
4. Podru~je istra`ivanja – Research area Istra`ivanja su provedena u gorskoj Hrvatskoj, u arealu bukovo-jelovih i jelovih {uma, u Gorskom kotaru. Istra`ivanjima su obuhva}ene sastojine naru{ene stabilnosti i strukture, na rubu areala obi~ne jele prema toplijemu podru~ju, tj. gospodarska jedinica Jelenje Velo [umarije Rijeka, te gospodarske jedinice Brlo{ko i Kobiljak-Bitoraj [umarije Fu`ine. Tako|er, istra`ivanjima je obuhva}eno i optimalno podru~je pridolaska obi~ne jele, tj. sredi{nji dio Gorskoga kotara, gospodarske jedinice Ravna Gora i Vi{njevica [umarije Ravna Gora. To su stabilne sastojine dobrih strukturnih karakteristika. Prema Köppenovoj klasifikaciji Gorski kotar ubraja se u klimu tipa Cfsbx. To je umjereno topla ki{na klima, bez su{noga razdoblja. Prosje~na godi{nja temperatura zraka za podru~je istra`ivanja iznosi 7,2 °C, a prosje~ne koli~ine oborine iznose oko 2000 mm (Seletkovi} 2001).
60
Mati~ni supstrat ~ine vapnenci, dolomiti i pje{~enjaci razli~ite starosti, a od tala prevladavaju crnica, sme|a i ilimerizirana tla, rendzine, distri~na sme|a tla i podzoli. Reljef podru~ja istra`ivanja vrlo je nepravilan i rastresit. Isprekidan je glavicama, jarcima, uvalama i stijenama. Sve se gospodarske jedinice nalaze na visokom kr{u.
5. Rezultati istra`ivanja – Results of research Prema rezultatima prikazanim u tablici 1 u razdoblju od 1995. do 2007. godine na rubu areala obi~ne jele, tj. na podru~ju G.J. Jelenje Velo, Brlo{ko i Kobiljak-Bitoraj, odumiranje je stabala zabilje`eno na 687 lokaliteta (odjela/odsjeka), a u sastojinama u unutra{njosti areala na ukupno 342 lokaliteta (odjela/odsjeka). Prosje~ni godi{nji intenzitet odumiranja stabala obi~ne jele za sastojine na rubu areala iznosi 18,3 m3/ha ili 9,2 % u odnosu na drvnu zalihu obi~ne jele, a u sastojinama u unutra{njosti areala Gorskoga kotara 6,2 m3/ha ili 4,1 %. Maksimalni godi{nji intenzitet odumiranja u sastojinama na rubu areala iznosi 113,0 m3/ha, a u sastojinama u unutra{njosti areala Gorskoga kotara 55,4 m3/ha. U gospodarskim jedinicama na rubu areala prema strukturnim ~imbenicima odumiranje je zabilje`eno u sastojinama s prosje~nom drvnom zalihom od 236,3 m3/ha. Raspon drvne zalihe sastojina u kojima je zabilje`eno odumiranje kre}e se od 0,10 m3/ha pa do ~ak 618,7 m3/ha. Sastojine imaju prosje~no 122 stabla po hektaru. Broj stabala u sastojinama u kojima je zabilje`eno odumiranje kre}e se od samo 1 stabla do 375 stabala po hektaru. Drvna zaliha sastojina u kojima je zabilje`eno odumiranje stabala u unutra{njosti areala Gorskoga kotara iznosi prosje~no 192,0 m3/ha. Raspon je drvne zalihe manji nego kod sastojina na rubu areala i iznosi od 11,1 do 427,5 m3/ha. Prema broju stabala sastojine imaju prosje~no 163 stabla po hektaru. Raspon broja stabala po hektaru mnogo je ve}i nego u sastojina na rubu areala i iznosi od 33 do 1183 stabla po hektaru. Za sastojine na rubu areala u kojima je zabilje`eno odumiranje, prosje~ni godi{nji prirast iznosi 2,7 m3/ha, a u sastojinama u unutra{njost areala Gorskoga kotara iznosi 3,3 m3/ha. U sastojinama u kojima je prisutno odumiranje stabala obi~ne jele, ona odumiru u koli~ini koja je ve}a od iznosa volumnoga prirasta. Prema rezultatima prikazanim u tablici 1 u sastojinama na rubu areala intenzitet odumiranja (%) kre}e se od 0,3 do 100 %, a u sastojinama u unutra{njosti areala Gorskoga kotara od 0,1 do 92 % (tablica 1). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57â&#x20AC;&#x201C;71)
D. Ugarkovi} i dr.
Tablica 1. Deskriptivna statistika strukturnih ~imbenika, prosje~noga godi{njega intenziteta odumiranja (m3/ha i %) stabala obi~ne jele za razdoblje od 1995. do 2007. na podru~ju istra`ivanja u Gorskom kotaru Table 1 Descriptive statistics of structural factors, average annual dieback intensity (m3/ha and %) and silver fir dieback intensity in the period 1995-2007 in the research area of Gorski Kotar Deskriptivna statistika Descriptive statistics
Intenzitet odumiranja Dieback intensity m3/ha
Drvna zaliha Growing stock m3/ha
18,3
236,3
122
2,7
9,2
0,2
0,10
1
0,0
0,3
113,0
618,7
375
20,0
100,0
Broj stabala Godi{nji prirast Number of trees Annual increment N/ha m3/ha Sastojine na rubu areala Forest stands at the border of natural range
N = 687 Aritmeti~ka sredina Mean Najmanje vrijednosti Minimum Najve}e vrijednosti Maximum
Sastojine u unutra{njosti areala Forest stands in the central part of natural range
N = 342 Aritmeti~ka sredina Mean Najmanje vrijednosti Minimum Najve}e vrijednosti Maximum
6,2
192,0
163
3,3
4,1
0,2
11,1
33
0,4
0,1
55,4
427,5
1183
7,1
91,6
Prema slici 1 uo~avamo postupno pove}anje prosje~noga godi{njega intenziteta odumiranja (m3/ha) stabala obi~ne jele, kako u sastojinama na rubu areala,
Slika 1. Dinamika intenziteta odumiranja stabala obi~ne jele na istra`ivanom podru~ju u Gorskom kotaru Fig. 1 Dynamics of silver fir dieback intensity in the research area of Gorski Kotar Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Intenzitet odumiranja Dieback intensity %
tako i u sastojinama u unutra{njosti areala Gorskoga kotara. U sastojinama na rubu areala intenzitet se odumiranja (m3/ha) pove}ao poslije 2003. godine koja je bila izrazito su{na. Intenzitet prosje~noga godi{njega odumiranja stabala obi~ne jele na rubu areala kretao se od 16,9 do 18,8 m3/ha, a u sastojinama u unutra{njosti areala Gorskoga kotara od 5,0 do 7,5 m3/ha. Prosje~ni godi{nji intenzitet odumiranja stabala obi~ne jele (m3/ha) vi{estruko je ve}i u sastojinama na rubu areala u odnosu na sastojine u unutra{njosti areala obi~ne jele u Gorskom kotaru (slika 1). Prema rezultatima prikazanim na slici 2 u sastojinama na rubu areala najve}i prosje~ni godi{nji intenzitet odumiranja stabala obi~ne jele zabilje`en je u jelovoj {umi s rebra~om (18,6 m3/ha), zatim u dinarskoj bukovo-jelovoj {umi (18,4 m3/ha), a najmanje u jelovoj {umi s milavom u iznosu od 11,5 m3/ha. Intenzitet je odumiranja u unutra{njosti areala Gorskoga kotara ni`i, a najve}i je evidentiran u jelovoj {umi s milavom (14,4 m3/ha), zatim u jelovoj {umi s rebra~om (9,2 m3/ha), a najmanji u dinarskoj bukovo-jelovoj {umi (5,8 m3/ha). Prema rezultatima prikazanim u tablici 2 odumiranje stabala obi~ne jele zabilje`eno je na svim ekspozicijama, inklinacijama i nadmorskim visinama. Prema ekspozicijama na rubu areala najve}i prosje~ni godi{nji intenzitet odumiranja stabala evidentiran je na zapadnoj i jugozapadnoj eks-
61
D. Ugarkovi} i dr.
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
Tablica 2. Prosje~ni godi{nji intenzitet odumiranja (m3/ha) stabala obi~ne jele prema reljefnim ~imbenicima na podru~ju istra`ivanja u Gorskom kotaru Table 2 Average annual dieback intensity (m3/ha) of silver fir by relief factors in the research area of Gorski Kotar Reljefni ~imbenici Relief factors
Ekspozicija Exposition
Slika 2. Prosje~ni godi{nji intenzitet odumiranja stabala obi~ne jele prema {umskim zajednicama na podru~ju istra`ivanja u Gorskom kotaru (A – dinarska bukovo-jelova {uma, B – jelova {uma s rebra~om, C – jelova {uma s milavom) Fig. 2 Average annual dieback of silver fir by forest associations in the research area of Gorski Kotar (A – Dinaric beech-fir forest, B – Fir forest with hard fern, C – Fir forest with small-reed) poziciji u iznosu od 25,0 m3/ha odnosno 20,0 m3/ha, a najmanji na sjeverozapadnoj i isto~noj ekspoziciji (16,5 m3/ha). U unutra{njosti Gorskoga kotara najve}i je intenzitet odumiranja na jugozapadnoj ekspoziciji (8,3 m3/ha), a najmanji na sjevernoj ekspoziciji (3,8 m3/ha). Prema inklinaciji najmanji je intenzitet odumiranja na bla`im nagibima terena (0 – 5°), i to na rubu areala u iznosu od 24,8 m3/ha, a u unutra{njosti iznosi 9,9 m3/ha. Prema nadmorskim visinama najve}i je intenzitet odumiranja na ni`im, a najmanji na vi{im nadmorskim visinama. Na rubu areala i u unutra{njosti areala Gorskoga kotara najve}i je intenzitet odumiranja od 700 do 800 m n. v. u iznosima od 20,3 m3/ha na rubu areala i 7,8 m3/ha u unutra{njosti areala. Na rubu areala najmanji je intenzitet odumiranja na 1100 do 1200 m n. v. i iznosi 11,3 m3/ha, a u unutra{njosti arela Gorskoga kotara najmanji je intenzitet odumiranja od 1200 do 1300 m n. v. u iznosu od 4,0 m3/ha (tablica 2). U sastojinama na rubu areala intenzitet odumiranja stabala (m3/ha) statisti~ki zna~ajno i pozitivno korelira s ekspozicijom (0,11*), drvnom zalihom (0,23*) i brojem stabala obi~ne jele (0,12*), a negativno s inklinacijom (– 0,15*), nadmorskom visinom (– 0,11*), koli~inom oborine u vegetacijskom razdoblju (– 0,11*),
62
Nagib Slopes
Nadmorska visina Altitude
Varijable Variable
N NE E SE S SW W NW 0 – 5° 5 – 15° 15 – 25° 25 – 40° 700 – 800 m 800 – 900 m 900 – 1000 m 1000 – 1100 m 1100 – 1200 m 1200 – 1300 m
Lokacija Location Rub arela Unutra{njost areala Border Central part Prosje~ni intenzitet odumiranja, m3/ha Average dieback intensity, m3/ha 18,7 3,8 15,3 13,3 16,5 7,1 18,1 5,2 18,6 5,6 20,0 8,3 25,0 6,9 16,5 8,2 24,8 9,9 18,1 5,7 16,2 5,7 6,7 8,1 20,3 7,8 17,7 7,7 18,5 5,8 17,6 5,9 11,3 4,6 13,2 4,0
vodnom bilancom tla (– 0,11*) i prirastom (– 0,16*). U sastojinama na rubu areala korelacija intenziteta odumiranja stabala s reljefnim, klimatskim i strukturnim ~imbenicima po ja~ini je vrlo slaba do slaba, ali statisti~ki zna~ajna. U sastojinama u unutra{njosti areala Gorskoga kotara intenzitet odumiranja stabala obi~ne jele (m3/ha) statisti~ki zna~ajno i negativno korelira s nadmorskom visinom (– 0,14*), koli~inom oborine u vegetacijskom razdoblju (– 0,18*) i vodnom bilancom tla (– 0,12*). Te su korelacije po ja~ini tako|er vrlo slabe do slabe, ali statisti~ki zna~ajne. Najve}i je korelacijski koeficijent – 0,18* utvr|en za koli~inu oborine u vegetacijskom razdoblju (tablica 3). Kalcij negativno korelira s vrijednostima vegetacijske temperature zraka (– 0,23*), a pozitivno s vegetacijskom oborinom (0,23*), {to je zna~ajno za razdoblje su{e jer je 2007. godina bila »su{na« (prikazi br. 18). Jednaku zakonitost pokazuju i korelacijski Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
koeficijenti koncentracije Mg s vrijednostima temperature zraka (– 0,48*) i koli~inom oborine (0,48*). Korelacija je koncentracije Ca i vrijednosti pH tla pozitivna i iznosi 0,34*, dok korelacija mase suhih iglica i osutosti iznosi – 0,40*, dakle pove}anjem stupnja osutosti kro{anja stabla smanjuje se masa suhih iglica. Masa suhih iglica pove}ava se s dobi iglica, korelacija iznosi 0,23*. Koncentracija kalija smanjuje se s dobi iglica i koeficijent korelacije iznosi – 0,27*, dok se koncentracija Ca pove}ava (0,61*). Prema literaturnim podacima ta su dva biogena elementa antagonisti, {to i ta korelacija potvr|uje (tablica 4). Koncentracija fosfora i kalija u tlu pozitivno korelira s vrijednostima vegetacijske temperature zraka (0,34*, 0,29*), a negativno korelira s vrijednostima vegetacijske oborine (– 0,34*, – 0,29*) i nadmorske vi-
Tablica 3. Linearni korelacijski koeficijenti odnosa stani{nih i strukturnih ~imbenika s intenzitetom odumiranja stabala (m3/ha) obi~ne jele na podru~ju istra`ivanja u Gorskom kotaru Table 3 Linear correlation coefficients of habitat and structural factors with silver fir dieback intensity (m3/ha) in the research area of Gorski kotar
Stani{ni i strukturni ~imbenici Habitat and structural factors
Ekspozicija, ° Exposition, ° Nagib, ° Slopes, ° Nadmorska visina, m Altitude, m Veg. temperatura, °C Veg. temperature, °C Veg. oborina, mm Veg. precipitation, mm Veg. PET, mm Veg. PET, mm Vodna bilanca tla, mm Water balance, mm Drvna zaliha, m3/ha Growing stock, m3/ha Broj stabala, N/ha Number of trees, N/ha Prirast, m3/ha Increment, m3/ha * signifikantno na razini p < 0,05 significant at p < 0.05
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Lokacija Location Rub areala Unutra{njost areala Border Central part Intenzitet odumiranja, m3/ha Dieback intensity, m3/ha 0,11*
0,00
–0,15*
–0,10
–0,11*
–0,14*
0,01
0,10
–0,11*
–0,18*
–0,01
0,01
–0,11*
–0,12*
0,23*
0,10
0,12*
–0,04
–0,16*
–0,02
D. Ugarkovi} i dr.
Tablica 4. Linearni korelacijski koeficijenti biogenih elemenata i mase suhih iglica sa stani{nim ~imbenicima, osutosti i dobi iglica obi~ne jele na podru~ju istra`ivanja u Gorskom kotaru Table 4 Linear correlation coefficients of essential mineral nutritive elements and dry needle mass with habitat factors, defoliation and needle age of silver fir in the research area of Gorski Kotar Varijable Variable
Masa suhih iglica Dried needle weight MSU
Veg. temperatura Veg. temperature Veg. oborina Veg. precipitation Nadm. visina Altitude pH H2O pH H2O Osutost Defoliation Dob iglica Needle age
Biogeni elementi u iglicama, N = 102 Mineral nutritive elements in needles, N = 102 K
Ca
Mg
–0,11
–0,09
–0,23*
–0,48*
0,11
0,09
0,23*
0,48*
–0,00
0,15
0,05
0,01
0,06
–0,16
0,34*
0,01
–0,40*
0,01
0,23*
–0,27*
–0,17 0,61*
–0,11 0,03
* signifikantno na razini p < 0,05 significant at p < 0.05
sine (– 0,52*, – 0,50*). Koncentracija je fosfora i kalija u tlu s vrijednostima pH tla pozitivna i statisti~ki zna~ajna (tablica 5).
Tablica 5. Linearni korelacijski koeficijenti biogenih elemenata tla i stani{nih ~imbenika u sastojinama obi~ne jele na podru~ju istra`ivanja u Gorskom kotaru Table 5 Linear correlation coefficients of essential mineral nutritive elements and habitat factors in silver fir forest stands in the research area of Gorski Kotar Stani{ni ~imbenici Habitat factors Veg. temperatura Veg. temperature Veg. oborina Veg. precipitation Nadm. visina Altitude pH H2O pH H2O
Biogeni elementi tla, N = 102 Mineral nutritive elements in soil, N = 102 Fosfor, P Kalij, K Phosphorus Potassium 0,34*
0,29*
–0,34*
–0,29*
–0,52*
–0,50*
0,30*
0,50*
* signifikantno na razini p < 0,05 significant at p < 0,05
63
D. Ugarkovi} i dr.
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
Tablica 6. Srednje vrijednosti mase suhih iglica i biogenih elemenata u iglicama obi~ne jele razli~itih stupnjeva osutosti na podru~ju istra`ivanja u Gorskom kotaru Table 6 Average values of dry needle mass and essential mineral nutritive elements in needles of silver fir at different defoliation levels in the research area of Gorski Kotar Osutost, % Defoliation, % I (< 25 %) II (25 – 60 %) III (> 60 %) Prosjek – Average
Masa suhih iglica, g Dried needle weight, g MSU 0,54 0,51 0,45 0,50
K 8,40 8,26 7,28 7,94
Biogeni elementi, mg/g Mineral nutritive elements, mg/g Ca 15,38 15,10 13,34 14,70
Mg 1,47 1,45 1,25 1,40
Tablica 7. Rezultati Kolmogorov-Smirnova testa usporedbe kemijskih analiza za ovogodi{nje i pro{logodi{nje iglice obi~ne jele na podru~ju istra`ivanja u Gorskom kotaru Table 7 Results of Kolmogor-Smirn´s test comparing chemical analysis of the current year and last year silver fir needles in the research area of Gorski Kotar Varijable Variable MSU K Ca Mg
Artimeti~ka sredina Ovogodi{nje iglice Mean Current year needles 0,48 8,49 12,34 1,38
Aritmeti~ka sredina Pro{logodi{nje iglice Mean Last year needles 0,52 7,39 17,06 1,41
Maks. neg. Max Neg
Maks. poz. Max Pos
p-razina p-level
–0,27 –0,01 –0,66 –0,13
0,00 0,25 0,00 0,11
< 0,05* < 0,10 < 0,001* > 0,10
* signifikantno na razini p < 0,05 significant at p < 0.05
Masa suhih iglica (g) smanjuje se s pove}anjem stupnja osutosti kro{anja stabla. Najve}a je u stupnju osutosti I (< 25 %) i iznosi 0,54 g, a najmanja u stupnu osutosti III (> 60 %) i iznosi 0,45 g. Koncentracija je kalija najve}a u iglicama stabala najmanjega stupnja osutosti I (< 25 %) i iznosi 8,4 mg/g, a najmanja je u stupnju osutosti III (> 60 %) i iznosi 7,28 mg/g. Koncentracija je magnezija tako|er najve}a u najmanjem stupnju osutosti i iznosi 1,47 mg/g, a najmanja je u III stupnju osutosti i iznosi 1,25 mg/g (tablica 6). Usporedbom mase suhih iglica te koncentracije kalija, kalcija i magnezija u ovogodi{njim i pro{logodi{njim iglicama obi~ne jele dobivene su statisti~ki zna~ajne razlike za masu suhih iglica i za koncentraciju kalcija. Masa suhih ovogodi{njih iglica iznosi 0,48 g, a pro{logodi{njih 0,52 g. Koncentracija kalcija u ovogodi{njim iglicama iznosi 12,34 mg/g, a u pro{logodi{njim 17,06 mg/g (tablica 7).
6. Rasprava – Discussion U Gorskom kotaru volumen odumrlih stabala obi~ne jele ve}i je od vrijednosti godi{njega volum-
64
noga prirasta. Opadanje prirasta, fiziolo{ko slabljenje i odumiranje dominantnih stabala u {umskim ekosustavima obi~ne jele samo su neke od promjena koje su uo~ili brojni {umarski istra`iva~i (Mati} i dr. 2001). Na sjevernom je Velebitu utvr|en jednak volumen odumrlih stabala obi~ne jele i vrijednosti godi{njega volumnoga prirasta (Tikvi} i dr. 2008). U sastojinama u kojima je zabilje`eno odumiranje stabala obi~ne jele u Gorskom kotaru intenzitet odumiranja stabala (m3/ha) ve}i je od volumnoga prirasta sastojina. U sastojinama na rubu areala prosje~ni godi{nji intenzitet odumiranja (m3/ha) {est je puta ve}i od prosje~noga godi{njega volumnoga prirasta, dok je u sastojinama u unutra{njosti Gorskoga kotara intenzitet odumiranja dva puta ve}i od prosje~noga godi{njega volumnoga prirasta. Prosje~ni godi{nji intenzitet odumiranja stabala jele na sjevernom Velebitu u razdoblju od 1998. do 2006. kretao se od 0,4 m3/ha do 9,1 m3/ha (Tikvi} i dr. 2008). U sastojinama u Gorskom kotaru ustanovili smo ve}e odumiranje stabala. Prosje~ni godi{nji intenzitet odumiranja stabala kretao se od 6,2 m3/ha u unutra{njosti do 18,3 m3/ha na rubu areala. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57â&#x20AC;&#x201C;71)
Izme|u odumrloga drvnoga volumena obi~ne jele (m3/ha) i drvne zalihe obi~ne jele (m3/ha) sastojina na rubu areala utvr|ena je pozitivna i statisti~ki zna~ajna korelacija (r = 0,23*). Vrijednosti drvne zalihe obi~ne jele sastojina na rubu areala kre}u se do 618,7 m3/ha, {to je dvostruko vi{e od normale za preborne {ume. [ume su na podru~ju Brlo{koga nestalne i poreme}ene preborne strukture, {to je prema Mati}u i dr. (1996) razlogom niza promjena kao {to je izostalo prirodno pomla|ivanje, pove}anje drvne zalihe u odnosu na normalu, starenje i fiziolo{ko slabljenje te odumiranje dominantnih stabala. Za razliku od sastojina na rubu areala, na podru~ju Ravne Gore i Vi{njevice ne postoji korelacija izme|u odumrloga drvnoga volumena obi~ne jele (m3/ha) i drvne zalihe obi~ne jele (m3/ha). Vrijednosti drvne zalihe obi~ne jele kre}u se do 427,5 m3/ha, {to odgovara propisanim normalama za prebornu {umu na tom podru~ju. Prema podacima {umarija Fu`ine i Rijeka postotni udio sanitarnih sje~a ili odumrloga drvnoga volumena obi~ne jele prema propisanomu etatu na podru~ju gospodarskih jedinica Brlo{ko, Kobiljak-Bitoraj i Jelenje Velo (na rubu areala) iznosi i do 100 %. Nasuprot tomu postotni udio sanitarnih sje~a prema propisanomu etatu na podru~ju gospodarskih jedinica Ravna Gora i Vi{njevica (unutra{njost areala Gorskoga kotara) iznosi do 15 %. Prema podacima [umarije Krasno postotni udio sanitarnih sje~a ili odumrloga drvnoga volumena obi~ne jele prema propisanomu etatu na sjevernom Velebitu iznosi do 40 % (Tikvi} i dr. 2008). Intenzivne sanitarne sje~e rezultiraju promjenama u dobnoj strukturi i u omjeru smjese pojedinih vrsta drve}a (Stanovsky 2002). Prema OszlĂ nyiju (1997) visok postotak sanitarne sje~e (oko 60 % od godi{njega propisanoga etata) pokazatelj je naru{enih ekolo{kih prilika i zdravstvenoga stanja {umskih ekosustava. Geolo{ka podloga i vrsta tla nisu bili ~imbenici koji su utjecali na odumiranje stabala obi~ne jele u Bosni i Hercegovini. Odumiranje je zabilje`eno na vapnena~ko-dolomitnoj i silikatnoj podlozi, na kiselim i bazi~nim tlima (Us~upuli} i dr. 2007). Ti su rezultati u skladu s rezultatima na{ih istra`ivanja. Na podru~ju Gorskoga kotara odumiranje je stabala zabilje`eno na svim tipovima geolo{ke podloge i {umskih tala te u svim {umskim zajednicama u kojima se javlja obi~na jela. Na rubu areala najve}i je intenzitet odumiranja zabilje`en u jelovoj {umi s rebra~om, a u unutra{njost areala Gorskoga kotara u jelovoj {umi s milavom. Prema Us~upuli}u i dr. (2007) nagib terena i dubina tla nisu utjecali na proces odumiranja stabala, ali su na nekim lokalitetima bili zna~ajni za intenzitet odumiranja. Na strmim i plitkim tlima Osje~nice u Croat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Ugarkovi} i dr.
Bosni i Hercegovini, na primjer, odumiranje je bilo intenzivnije, {to se mo`e dovesti u vezu s brzim otjecanjem vode i s vodo-zra~nim kapacitetom tla (Us~upuli} i dr. 2007). U Gorskom smo kotaru utvrdili odumiranje stabala obi~ne jele na svim nagibima, ekspozicijama i nadmorskim visinama. ^esto je nagla{avano da su sastojine na ve}im nadmorskim visinama izlo`ene ve}emu stresu i intenzivnijemu odumiranju (o{te}enije) u odnosu na sastojine na ni`im nadmorskim visinama (Skre i dr. 1990, Schmieden i Wild 1995). Ti se rezultati ne sla`u s rezultatima Tikvi}a i dr. (2008), ali ni s na{im rezultatima istra`ivanja odumiranja stabala. Naime, prema korelacijskoj analizi odnosa reljefnih i strukturnih ~imbenika na podru~ju istra`ivanja pove}anjem nadmorske visine i nagiba terena smanjuje se drvna zaliha obi~ne jele, tj. na vi{im su nadmorskim visina sastojine lo{ijega boniteta i manje drvne zalihe po jedinici povr{ine (Ugarkovi} 2009). Utvrdili smo pozitivnu korelaciju izme|u intenziteta odumiranja stabala (m3/ha) i drvnoga volumena sastojina (m3/ha) tako da je intenzitet odumiranja ve}i u sastojinama s ve}im drvnim volumenom obi~ne jele. Iz toga razloga na vi{im nadmorskim visina utvrdili smo i manji intenzitet odumiranja stabala. Na ni`im nadmorskim visinama u sastojinama s ve}om drvnom zalihom po jedinici povr{ine utvrdili smo ve}i intenzitet odumiranja stabala obi~ne jele u odnosu na vi{e nadmorske visine. Prema na{im istra`ivanjima najve}e su vrijednosti volumena odumrlih stabala (m3 i m3/ha) na najni`im nadmorskim visinama i bla`im nagibima. Do takvih su rezultata do{li tako|er Tikvi} i dr. (2008). Upravo su i ve}e klimatske promjene, kao i ve}i broj su{nih godina zabilje`ene na meteorolo{kim postajama na ni`im nadmorskim visinama nego na vi{im nadmorskim visinama (Tikvi} i dr. 2008). Prema regresijskim modelima (Gaji}-^apka i dr. 2003, Zaninovi} i dr. 2004) na ni`im su nadmorskim visinama i manje vrijednosti koli~ina oborine, a ve}e vrijednosti temperature zraka. S obzirom na to da na vi{im nadmorskim visina padne i ve}a koli~ina oborine, zna~i da su sastojine manje podlo`ne stresu za vrijeme su{nih razdoblja. U posljednjem stolje}u rast drve}a na ve}im nadmorskim visinama u SAD-u se pove}ao kako je visina snje`noga pokriva~a opadala. U isto je vrijeme rast {umskoga drve}a na ni`im nadmorskim visinama bio smanjen zbog ograni~enosti dostupne vode zajedno s pove}anom evaporacijom (Peterson i Peterson 2001, Peterson i dr. 2002). Na ni`im nadmorskim visinama zbog ve}ih vrijednosti temperature zraka i manjih koli~ina oborine pove}ana je i evaporacija iz tla. Na takvim je nadmorskim visina za vrijeme su{noga razdoblja mala vodna bilanca tla. Thomas i dr. (2002) istra`ivali su odnos ekolo{kih ~im-
65
D. Ugarkovi} i dr.
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57â&#x20AC;&#x201C;71)
benika i odumiranja obi~ne jele na podru~ju Voga u francuskim Alpama. Autori su utvrdili pozitivnu korelaciju izme|u koli~ina oborine i nadmorske visine te smatraju da je to pogodno za razvoj {umskoga drve}a na vi{im nadmorskim visinama. U sastojinama na rubu areala najmanji je volumen odumrlih stabala (m3/ha) na sjevernim ekspozicijama, a najve}i na zapadnim ekspozicijama, zatim na raznim varijantama ju`nih ekspozicija te u odsjecima s raznim ekspozicijama. To se i moglo o~ekivati s obzirom na to da su ju`nije i zapadne strane same po sebi toplije i izlo`enije nepovoljnim zra~nim strujanjima sa zapadne Europe. Porast srednje godi{nje i vegetacijske temperature zraka nepovoljno djeluje na vrste drve}a uske ekolo{ke valencije kao {to je obi~na jela. U jelovim sastojinama u unutra{njosti areala najmanji je volumen odumrlih stabala (m3/ha) na sjevernoj ekspoziciji, a najve}i na sjeveroisto~noj ekpoziciji. Istra`uju}i odumiranje stabala obi~ne jele na sjevernom Velebitu, Tikvi} i dr. (2008) utvrdili su da je najmanji volumen odumrlih stabala na sjevernim ekspozicijama, a prednja~e razne varijante ju`nih ekspozicija te odsjeci s raznim ekspozicijama. Smanjenjem vegetacijskih koli~ina oborine statisti~ki se zna~ajno pove}ava koli~ina odumrloga drvnoga volumena stabala obi~ne jele. Ti su rezultati u skladu i s rezultatima drugih autora (Markalas 1992, Thomas i dr. 2002, Tikvi} i dr. 2008). Prema istra`ivanjima Tikvi}a i dr. (2008) na Sjevernom Velebitu utvr|ena je srednja, pozitivna i statisti~ki zna~ajna korelacija izme|u odumrloga drvnoga volumena (m3/ha) te drvne zalihe sastojina, srednje godi{nje i vegetacijske temperature zraka (°C). Izme|u odumrloga drvnoga volumena obi~ne jele (m3/ha), te godi{njih i vegetacijskih koli~ina oborine (mm) utvr|ena je srednja, negativna i statisti~ki zna~ajna korelacija. Prema [afaru (1965) na odumiranje stabala obi~ne jele na Maclju utje~e vi{e ~imbenika, od kojih jedan mo`e biti dominantan na jednom podru~ju, a neki drugi ~imbenik na nekom drugom podru~ju. Usporedimo li primjerice uzroke odumiranja stabala obi~ne jele u Bosni i Hercegovini (Us~upuli} i dr. 2007), Sloveniji (Bigler i dr. 2004) te ostalim zemljama u kojima se pojavljuje obi~na jela (Thomas i dr. 2002) s odumiranjem obi~ne jele u Republici Hrvatskoj (Bezak 1991, Mati} i dr. 1998, Glava~ i dr. 1985, Prpi} i dr. 2001, Tikvi} i dr. 2008), uo~avamo podudaranje s rezultatima na{ih istra`ivanja. ^ak i unutar areala obi~ne jele u jednoj dr`avi postoje razlike u ~imbenicima koji utje~u na odumiranje stabala usporedimo li, na primjer, samo ~imbenike koji utje~u na odumiranje obi~ne jele na rubu areala i u unutra{njosti areala Gorskoga kotara.
66
Strukturni i reljefni ~imbenici imaju zna~ajniji utjecaj na odumiranje stabala na rubu areala u odnosu na odumiranje stabala u unutra{njosti Gorskoga kotara. Sastojine su na rubu areala nepravilne preborne strukture (Mati} i dr. 1998, Ugarkovi} 2009) te nepovoljnijega polo`aja prema izvorima one~i{}enja s podru~ja zapadne Europe. Iz tih razloga strukturni i reljefni ~imbenici imaju ja~i utjecaj na odumiranje stabala na rubu areala. Klimatski ~imbenici, osobito koli~ina oborine u vegetacijskom razdoblju te vodna bilanca tla, imaju podjedank utjecaj na odumiranje stabala na obadvije lokacije. Koncentracija kalcija statisti~ki zna~ajno i pozitivno korelira s vrijedno{}u pH tla, {to zna~i da je ve}a u bukovo-jelovoj {umi, a manja u jelovoj {umi s rebra~om. Kalcij negativno i statisti~ki zna~ajno korelira s vrijednostima temperature zraka, a pozitivno s koli~inom oborine u vegetacijskom razdoblju. Pove}anjem temperature zraka i smanjenjem koli~ina oborine smanjuje se i koncentracija kalcija u iglicama obi~ne jele, {to je zna~ajno za razdoblje su{nih razdoblja i pove}anih vrijednosti temperature zraka koje smo utvrdili na podru~ju istra`ivanja. Te su korelacije statisti~ki zna~ajne i po karakteru vrlo slabe. Za koncentraciju kalija u iglicama i masu suhih iglica nismo dobili statisti~ki zna~ajnu korelaciju s klimatskim ~imbenicima. Magnezij tako|er negativno korelira s vrijednostima vegetacijske temperature zraka, a pozitivno s vrijednosti vegetacijskih koli~ina oborine. Koncentracija fosfora i kalija u tlu pozitivno korelira s vrijednostima vegetacijske temperature zraka, a negativno korelira s vrijednostima vegetacijskih koli~ina oborine. Te su korelacije statisti~ki zna~ajne i po ja~ini slabe do srednje. Prema istra`ivanjima Thomasa i dr. (2002) nadmorska visina negativno korelira s vrijednostima Ca, Mg i K u tlu. Prema rezultatima na{ih istra`ivanja nadmorska visina tako|er negativno i po ja~ini jako korelira s vrijednostima fosfora i kalija u tlu. Podjela pH temeljena na pufernim rasponima danas je najprihvatljivija s aspekta osjetljivosti tla prema acidifikaciji. Jedan od glavnih ~imbenika dostupnosti hraniva za biljke je reakcija tla. O reakciji tla ovisi topivost mnogih spojeva pa prema tomu i pristupa~nost biogenih elemenata u tlu (Ulrich 1991). Tako, primjerice, pove}ana kiselost utje~e na biljke aktiviranjem iona aluminija i `eljeza koji u ve}oj koncentraciji djeluju toksi~no. Isto tako pove}ana kiselost smanjuje pristupa~nosti nekih biogenih elemenata. Naime, vodikov ion u kiselim tlima zna~ajan je antagonist u odnosu na druge katione (Baule i Fricker 1978). Koncentracija fosfora i kalija u tlu statisti~ki zna~ajno i pozitivno korelira s vrijednostima pH tla te je prema ja~ini srednja do jaka. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
Masa suhih iglica, ali i koncentracija kalija, kalcija i magnezija u iglicama opada s pove}anjem stupnja osutosti stabla. Masa suhih iglica i koncentracija kalcija statisti~ki je zna~ajno ve}a u pro{logodi{njim iglicama nego u ovogodi{njim iglicama. Godina 2007. (ovogodi{nje iglice) prema izvje{tajima Dr`avnoga hidrometeorolo{koga zavoda bila je su{na godina.
7. Zaklju~ci – Conclusion Intenzitet odumiranja stabala obi~ne jele u sastojinama na rubu areala ve}i je od intenziteta odumiranja stabala u unutra{njosti areala Gorskoga kotara. U sastojinama na rubu areala u kojima je evidentirano odumiranje, prosje~ni je godi{nji intenzitet odumiranja {est puta ve}i od iznosa godi{njega volumnoga prirasta, dok je u sastojinama u unutra{njosti areala intenzitet odumiranja dva puta ve}i od iznosa godi{njega volumnoga prirasta sastojina. Odumiranje je stabala zabilje`eno na svim ekspozicijama, nagibima i nadmorskim visinama te u svim {umskim zajednicama. U sastojinama na rubu areala najve}i je intenzitet odumiranja stabala (m3/ha) na zapadnoj, a najmanji na sjeveroisto~noj ekspoziciji. U sastojinama obi~ne jele u unutra{njosti areala najve}i je intenzitet odumiranja na sjeveroisto~noj ekspoziciji, a najmanji na sjevernoj ekspoziciji. S obzirom na inklinaciju i nadmorsku visinu najve}i je intenzitet odumiranja zabilje`en na blagim nagibima terena i ni`im nadmorskim visinama. U sastojinama na rubu areala intenzitet odumiranja stabala obi~ne jele (m3/ha) statisti~ki zna~ajno i pozitivno korelira s ekspozicijom, drvnom zalihom i brojem stabala, a negativno s inklinacijom, nadmorskom visinom, koli~inom oborine, vodnom bilancom tla i prirastom. U sastojinama u unutra{njost areala Gorskoga kotara intenzitet odumiranja stabala obi~ne jele statisti~ki zna~ajno i negativno korelira s nadmorskom visinom, koli~inom oborine te vodnom bilancom tla. Na rubu areala, reljefni, klimatski i strukturni ~imbenici imaju dominantan utjecaj na odumiranje stabala, dok u unutra{njosti areala Gorskoga kotara dominantan utjecaj na odumiranje stabala imaju klimatski ~imbenici. Kalcij i magnezij u iglicama negativno i statisti~ki zna~ajno koreliraju s vrijednostima temperature zraka, a pozitivno s koli~inom oborine u vegetacijskom razdoblju, {to je zna~ajno za razdoblje su{e i pove}anih vrijednosti temperature zraka na podru~ju istra`ivanja. Koncentracija fosfora i kalija u tlu negativno korelira s nadmorskom visinom, a pozitivno s vrijednostima pH tla. Ta je korelacija jaka. Pove}anjem Croat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Ugarkovi} i dr.
osutosti kro{anja stabala smanjuje se masa suhih iglica te koncentracija K, Ca i Mg. Kalcij statisti~ki zna~ajno i pozitivno korelira s vrijednostima pH tla. Su{a 2007. godine uzrokovala je manju koncentraciju magnezija i kalcija u iglicama obi~ne jele te manju masu suhih iglica.
8. Literatura – References Ani}, I., J. Vukeli}, S. Mikac, D. Bak{i}, D. Ugarkovi}, 2009: Utjecaj globalnih klimatskih promjena na ekolo{ku ni{u obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj. [umarski list, 133 (3–4): 135–144. AOAC, 1996: Official methods of analysis of AOAC International, Association of Official Analytic Chemists International, Arlington, VA. Baule, H., C. Fricker, 1978: \ubrenje {umskog drve}a. Dokumentacija za tehniku i tehnologiju u {umarstvu, br. 78, Jugoslovenski poljoprivredno {umarski centar, Beograd. Becker, M., G. Landman, G. Levy, 1989: Silver fir decline in the Vosges mountains (France): role of climate and silviculture. Water, Air and Soil Pollution, 48 (1–2): 77–86. Bezak, K., V. Krej~i, B. Vrbek, 1991: Propadanje jele pra}eno promjenama vitalnosti i prirasta {uma bukve i jele od 1969–1990 godine. Radovi, 26 (1): 115–128. Bigler, C., J. Gri~ar, H. Bugmann, K. ^ufar, 2004: Growth patterns as indicators of impending tree death in silver fir. Forest Ecology and Management, 199 (2–3): 183–190. Bolan, N. S., D. Curtin, D. C. Adriano, 2005: Acidity. U: D. Hillel (ur.), Encyclopedia of Soils in the Environment, Volume 1, Elsevier A. P. 11–17. Busing, R. T, L. H. Liegel, V. J. Labau, 1996: Overstory mortality as and indicator of forest healt in California. Environmental Monitoring and Assessment, 42 (3): 285–295. Capecki, Z., 1981: The rules of prediction of vulnerability and protection of spruce forests against insect pests following after damage caused by wind and rime. Prace Inst Bad Leœn, 584: 3–44. DHMZ, 2008: Pra}enje i ocjena klime u 2007. godini. Prikazi, br. 18, 72 str. Dobbertin, M., P. Brang, 2001: Crown defoliation improves tree mortality models. Forest Ecology and Management, 141 (3): 271–284. Eckmüllner, O., H. Sterba, 2000: Crown condition, needle mass and sapwood area relationships of Norway spruce (Picea abies Karst.). Canadian Journal of Forest Research, 30 (10): 1646–1654. Egnér, H., H. Riehm, W. R. Domingo, 1960: Untersuchungen über die chemische Bodenanalyse als Grundlage für die Beurteilung des Nährstoffzustanden der Boden. II. Chemische Extraktionsmethoden zur Phosphor und Kaliumbestimmung. Kungl. Lantbruckshongsk. Ann., 26: 199–215.
67
D. Ugarkovi} i dr.
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
Ell, R., H. J. Luhmann, 1996: Von den Schwiergkeiten der Entdeckung des Waldsterbens in Deutdchland. Man sieht nur, was versteht oder: Schäden ohne Ursache und Ursachen ohne Schäden. Forstarchiv, 67: 103–107. Elling, W., 1993: Immissionen im Ursachenkomplex von Tannenschädigung und Tannensterben. Allg. Forst-u. Jagdtz., 48 (2): 87–95. Franklin, J. F., H. H. Shugart, M. E. Harmon, 1987: Tree death as an ecological process. BioScience, 37 (8): 550–556. Fromard, F., J. Dagnac, T. Gauqelin, V. Cheret, 1991: Results of research into decay of the fir (Abies alba Mill.) in the Pyrenees, New Data about Nutritional and Physiological Disturbances. U: Acid Deposition. Origins, Impacts and Abatement Strategies, Springer-Verlag, Berlin, str. 109–122. Gaji}-^apka, M., M. Per~ec Tadi}, M. Patar~i}, 2003: Digitalna godi{nja oborinska karta Hrvatske. Hrvatski meteorolo{ki ~asopis, 38: 21–33. Glava~, V., H. Koenies, B. Prpi}, 1985: O unosu zra~nih polutanata u bukove i bukovo-jelove {ume Dinarskog gorja sjeverozapadne Jugoslavije. [umarski list, 109 (9–10): 429– 447. Hallenbarter, D., W. Landolt, J. Bucher, 1999: Nutrition and Vitality: Phenological investigation in forest under different fertiliser treatments. Gozd Martuljek: COST E6, Eurosilva forest treephysiology research workshop Root – Soil Interactions in Trees. Klepac, D., 1972: Istra`ivanja o utjecaju defolijatora na prirast jelovih {uma. [umarski list, 96 (1–2): 40–62. Krause, G. H. M., U. Arndt, C. J. Brandt, J. Bucher, G. Kenk, E. Matzner, 1986: Forest decline in Europe: Development and possible causes. Water, Air and Soil Pollution, 31: 647–668. Krehan, H., 1989: Das Tannensterben in Europa. Eine Literaturstudie mit ktitischer Stellungnahme. FBVA Berichte, 39 str. Macias, M., L. Andreu, O. Bosch, J. J. Camarero, E. Gutierrez, 2006: Increasing aridity is enhancing silver fir (Abies alba Mill.) water stress in its south-western distribution limit. Climatic Change, 79 (3–4): 289–313. Markalas, S., 1992: Site and stand factors related to mortaloty rate in a fir forest after a combined incidence of drought and insect attack. Forest Ecology and Management, 47 (1–4): 367–374. Mati}, S., M. Or{ani}, I. Ani}, 1996: Neke karakteristike i problemi prebornih {uma obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj. [umarski list, 120 (3–4): 91–99. Mati}, S., M. Or{ani}, I. Ani}, 1998: Utjecaj klimatskih promjena na strukturu i razvoj {umskih ekosustava. Prilagodba poljoprivrede i {umarstva klimi i njenim promjenama, Zbornik, HAZU, Zagreb, str. 239–250. Mati}, S., I. Ani}, M. Or{ani}, 2001: Uzgojni postupci u prebornim {umama. U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti i »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 407–443.
68
Mati}, S., I. Ani}, M. Or{ani}, 2006: Aktualni problemi gospodarenja obi~nom jelom (Abies alba Mill.) u Republici Hrvatskoj. Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 7–27. Mayer, H., M. Neumann, 1981: Struktureller und entwicklugsdynamischer Vergleich der Fichten – Tannen- Buchen – Urwälder Rothwald/Niederösterreich und ^orkova Uvala/Kroatien. Forstw. Cbl., 100: 111–132. Nilsson, L. O., R. F. Huettl, U. T. Johansson, H. Jochheim, 1995: Nutrient uptake and cycling in forest ecosystems – present status and future research directions. Plant Soil, 168–169: 5–13. Oszlanyi, J., 1997: Forest health and environmental pollution in Slovakia. Environmental Pollution, 98 (3): 389–392. Peterson, D. W., D. L. Peterson, 2001: Mountain hemlock growth trends to climatic variability at annual and decadal time scales. Ecology, 82: 3330–3345. Peterson, D. W., Peterson, D. L., Ettl, G. J., 2002: Growth responses of subalpine fir to climatic variability in the Pacific Nortwest. Canadian Journal of Forest Research, 32(9): 1503–1517. Poto~i}, N., T. ]osi}, I. Pila{, 2005: The Influence of Climate and Soil Properties on Calcium Nutrition and Vitality of Silver Fir (Abies alba Mill.). Environmental Pollution, 137 (3): 596–602. Prpi}, B., 1975: Zakorijenjivanje i hidratura obi~ne jele. Radovi, 23: 41–53. Prpi}, B., Z. Seletkovi}, 2001: Ekolo{ka konstitucija obi~ne jele. U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti i »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 255–276. Prpi}, B., Z. Seletkovi}, P. Jurjevi}, 2001: Su{enje jele i promjena »kemijske klime«. U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti i »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 299–308. Rozenberger, D., S. Mikac, I. Ani}, J. Diaci, 2007: Gap regeneration patterns in relationship to light heterogeneity in two old-growth beech-fir forest reserves in South East Europe. Forestry, 80 (4): 431–443. Saxe, H., 1993: Triggering and predisposing factors in the »red« decline syndrome of Norway spruce (Picea abies). Trees, 8: 39–48. Schmieden, U., A. Wild, 1995: The contribution of ozone to forest decline. Physiol. Plant, 94: 371–378. Seletkovi}, Z., 2001: Klima i hidrolo{ke prilike u dinarskim jelovim {umama u Hrvatskoj. U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti i »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 133–141. Siwecki., R., K. Ufnalski, 1998: Review of oak stand decline with special reference to the role of drought in Poland. European Journal of Forest Pathology, 28: 99–112. Skre, O., L. M. Mortensen, 1990: Effects of ozone on frost resistance, growth and carbohydrate status in Norway spruce seedlings (Picea abies). Aquilo Ser. Bot., 29: 51–68. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
Stanovsky, J., 2002: The influence of climatic factors on the health condition of forests in the Silesian Lowland. Journal of Forest Science, 48: 451–458. StatSoft, Inc. 2003. STATISTICA for Windows. Tulsa: StatSoft, Inc. [afar, J., 1965: Problem su{enja jele i na~in gospodarenja na Macelj gori. [umarski list, 89 (1–2): 1–16. [kori}, A., 1986: Priru~nik za pedolo{ka istra`ivanja. Sveu~ili{te u Zagrebu, 86 str. Tecshe, M., 1989: Umweltstreâ. U: H. Schmidt-Vogt (ur.), Die Fichte II/2 – Krankheiten, Schäden, Fichtensterben, Verl. Paul Parey, Hamburg – Berlin, str. 346–384. Thomas, L. A., C. J. Gegout, G. Landmann, E. Dambrine, D. King, 2002: Relation between ecological conditions and fir decline in a sandstone region of the Vosges mountains (northeastern France). Annales of Forest Science, 59 (3): 265–273.
D. Ugarkovi} i dr.
population in the central European mountains? Ekologia (Bratislava), 22: 371–382. Ugarkovi}, D., 2009: Utjecaj stani{nih i strukturnih ~imbenika na odumiranje obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Gorskom kotaru. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 200 str. Ulrich, B., M. E. Sumner (ur.), 1991: Soil Acidity. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 224 str. UN-ECE, EC 2003: The Condition of Forests in Europe. Federal Research Centre for Forestry and Forests Products, Geneva, Brussels. Us~upuli}, M., M. Dautba{i}, T. Tre{ti}, E. Selman, O. Mujezinovi}, T. Ni{i}, B. Jokanovi} 2007: Bolesti i {tetnici obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Bosni i Hercegovini. Dru{tvo za za{titu bilja u Bosni i Hercegovini, Sarajevo, 114 str.
Thornthwaite, C. W., 1948: An Approach Toward a Rational Classification of Climate. Georg. Rew., 38 (1): 55–94.
Vanmechelen, L., R. Groenmans, E. Van Rast, 1997: Forest soil condition in Europe. Results of a Large-Scale Survey. Forest Soil Co-ordinating Centre, EC-UN/ECE, Brussels, Geneva, 261 str.
Tikvi}, I., Z. Seletkovi}, D. Ugarkovi}, Z. Balta, 2006: Procjena propadanja {uma hrasta lu`njaka na temelju indeksa odumiranja stabala. Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 117–127.
Webster, R., A. Rigling, L. Walthert, 1996: An analysis of crown condition of Picea, Fagus and Abies in relation to environment in Switzerland. Forestry, 69 (4): 348–355.
Tikvi}, I., Z. Seletkovi}, D. Ugarkovi}, S. Posavec, @. [panjol, 2008: Dieback of Silver Fir (Abies alba Mill.) on Northern Velebit (Croatia). Periodicum Biologorum, 110 (2): 137–143.
Zaninovi}, K., L. Srnec, M. Per~ec Tadi}, 2004: Digitalna godi{nja temperaturna karta Hrvatske. Hrvatski meteorolo{ki ~asopis, 39: 51–58.
Tur~ani, M., W. Grozdki, P. Fleischer, J. Novotny, B. Hra{ovec, 2003: Can air pollutin influence spruce bark beetle
Abstract
Correlation of Habitat and Structural Factors with Dieback and Nutrition of Silver Fir (Abies alba Mill.) in Gorski Kotar Dieback of silver fir in Croatia, especially in the Dinaric part, is associated with complex changeable effects of abiotic and biotic factors. In industrial forests, the volume of dieback trees or volume of trees cut down in salvage cutting is most often used for showing tree dieback intensity, and can be used as an indicator of forest stand health status (Capecki 1981). The aim of this research was to show the correlation of silver fir dieback with habitat and structural factors, calculate the intensity of dieback according to volume, and determine tree dieback dynamics and effects of habitat factors on concentration of essential mineral nutritive elements in needles and soil. The research was carried out in the mountainous part of Croatia, in beech-fir and fir forests of Gorski Kotar. The research included the forest stands of disrupted stability and structure, at the border of the natural range of sliver fir towards a warmer area and optimum area of silver fir i.e. central part of Gorski Kotar. Data for wood mass of dieback silver fir trees were collected for the selected management units at the level of all compartments and subcompartments in the management unit. The data were being collected for twelve years (1995–2007). In the researched area, needle sampling from tree crowns was carried out on trees with three different levels of defoliation (<25%, 25–60%, >60%). Dry needle mass was determined as well as concentration of K, Ca and Mg. Soil chemical analysis included soil reaction, and amount of phosphorus (P) and potassium (K) in the soil. The average annual silver fir dieback intensity for forest stands at the border of the natural range was 18.3 m3/ha or 9.2% of silver fir growing stock, and in forest stands in the central part of Gorski Kotar it was 6.2 m3/ha or 4.1%.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
69
D. Ugarkovi} i dr.
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57–71)
The maximum annual dieback intensity in forest stands at the border of the natural range was 113.0 m3/ha, and in forest stands in the central part of Gorski Kotar it was 55.4 m3/ha. For forest stands with recorded dieback, the average annual increment was 2.7 m3/ha, and in forest stands in the central part of Gorski Kotar it was 3.3 m3/ha. In forest stands with sliver fir dieback, dieback intensity was higher than the value of the growing stock (Table 1). Intensity of the average annual silver fir dieback at the border of the natural range was from 1.6 to 18.8 m3/ha, and in forest stands in the central part of Gorski Kotar from 5.0 to 7.5 m3/ha (Fig. 1). In forest stands at the border of the natural range, the highest average annual silver fir dieback intensity was recorded in silver fir forest with hard fern (18.63 m3/ha), and the lowest in silver fir forest with small-reed (11.5 m3/ha). Dieback intensity in the central part of Gorski Kotar was lower, the highest being in silver fir forest with small-reed (14.4 m3/ha), and the lowest in the Dinaric beech-fir forest (5.8 m3/ha) (Fig. 2). In forest stands at the border of the natural range, the highest dieback intensity was recorded at west and southwest exposition, and the lowest at northwest and east exposition. In forest stands in the central part of Gorski Kotar the highest dieback intensity was at southwest, and the lowest at north exposition. In relation to altitude, the most severe dieback intensity was observed at lower, and the lowest at higher altitudes (Table 2). According to the results shown in Table 3, in forest stands at the border of the natural range, tree dieback intensity significantly and positively correlates with exposition, growing stock (0.23*) and number of silver fir trees (0.12*), and negatively with terrain slope (– 0.15*), altitude (– 0.11*), precipitation quantities in vegetation period (– 0.11*), soil water balance (– 0.11*) and increment (– 0.16*). In forest stands in the central part of Gorski Kotar silver fir dieback intensity significantly and negatively correlates with altitude (– 0.14*), precipitation quantities in vegetation period (– 0.18*) and soil water balance (– 0.12*). Calcium negatively correlates with vegetation air temperatures (– 0.23*), and positively with vegetation precipitations (0.23*), which is important for drought periods because 2007 was a »drought« year (Review No. 18). The correlation coefficients of Mg concentration show the same trend with air temperatures (– 0.48*) and precipitation quantities (0.48*). The correlation of Ca concentration and soil pH value is positive and amounts to 0.34*, while the correlation of dry needle mass and defoliation is – 0.40* (Table 4). The concentration of phosphorous and potassium in the soil correlates positively with vegetation air temperatures (0.34*, 0.29*), and negatively with vegetation precipitations (– 0.34*, – 0.29*) and altitudes (– 0.52*, – 0.50*) (Table 5). Dry needle mass (g), concentration of potassium, calcium and magnesium (mg/g) decrease with the increase of tree crown defoliation (Table 6). In the current year the mass of dry needles is 0.48 g, and in the last year it was 0.52 g. In the current year the concentration of calcium in needles is 12.34 mg/g, and in the last year it was 17.06 mg/g (Table 7). The data of Fu`ine and Rijeka Forest Office show that the percentage share of salvage cutting or dieback of silver fir amounts up to 100% according to prescribed yield (annual allowable cut) for the area of management units Brlo{ko, Kobiljak-Bitoraj and Jelenje Velo (border of the natural range). On the contrary, the percentage share of salvage cuttings according to prescribed yield in the area of the management units Ravna Gora and Vi{njevica (central part of Gorski Kotar) amounts up to 15%. In the area of Gorski Kotar tree dieback was recorded on all types of geological basis and forest soils, and in all silver fir forest associations. At the border of the natural range the highest dieback intensity was recorded in silver fir with hard fern, and in the central part of Gorski Kotar in silver fir with small-reed. According to our research, the highest tree dieback volumes (m3 and m3/ha) occur at the lowest altitudes and on mild slopes. Tikvi} et al. (2008) reported the same results. Due to higher air temperatures and lower precipitation quantities, soil evaporation is higher at lower altitudes. During drought periods at these altitudes, soil water balance is low. Thomas et al. (2002) found positive correlation between precipitation quantities and altitude and considers that this is suitable for forest tree development at higher altitudes. In forest stands at the border of the natural range, tree dieback volume (m3/ha) is the lowest at northeast expositions, and the highest at west exposition, followed by different variants of south expositions, and compartments of different expositions. This was expected since the south and west expositions are warmer and more exposed to unfavourable currents from west Europe. The decrease of vegetation precipitation quantities significantly increases the volume of silver fir dieback. These results correspond to the results reported by other authors (Markalas 1992, Thomas et al. 2002, Tikvi} et al. 2008). Even within the silver fir areal in one country, there are significant differences in factors affecting tree dieback. This can be proved by comparing the factors that affect dieback at the border of the natural range and in the central part of Gorski Kotar. Air temperature increase and precipitation quantities decrease result in the decrease of concentration of calcium and magnesium in silver fir needles, which is significant for drought periods and air tempera-
70
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odnos stani{nih i strukturnih ~imbenika prema odumiranju i ishrani stabala obi~ne jele ... (57â&#x20AC;&#x201C;71)
D. Ugarkovi} i dr.
ture increase. Dry needle mass and calcium concentration are significantly higher in the last year than in the current year needles. According to the Meteorological and Hydrological Service, the year 2007 (current year needles) was a drought year. In the forest stand at the border of the natural range where dieback was recorded, the average annual dieback intensity was six times higher than the average annual increment, while in forest stands in the central part of the area, dieback intensity was two times higher than the annual increment. Tree dieback was recorded at all expositions, terrain slopes and altitudes, as well as in all forest associations. At the border of the natural range, relief, climate and structural factors have dominant effect on tree dieback, while in the central part of Gorski Kotar climatic factors have dominant effect on tree dieback. The increase of tree crown defoliation causes the decrease of dry needle mass, as well as the concentration of K, Ca and Mg. Drought resulted in lower concentration of magnesium and calcium in silver fir needles, and lower dry needle mass. Keywords: tree dieback, tree dieback intensity, habitat factors, structural factors, essential mineral nutritive elements, silver fir
Adresa autorâ â&#x20AC;&#x201C; Authors' addresses:
Received (Primljeno): 15. 10. 2010. Accepted (Prihva}eno): 21. 12. 2010. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dr. sc. Damir Ugarkovi} e-po{ta: damir.ugarkovic@gs.htnet.hr Izv. prof. dr. sc. Ivica Tikvi} e-po{ta: ivica.tikvic@zg.htnet.hr Zavod za ekologiju i uzgajanje {uma [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Sveto{imunska 25 HR-10000 Zagreb Prof. dr. sc. Zvonko Seletkovi}, e-po{ta: zvonkos@sumins.hr Zavod za ekologiju {uma Hrvatski {umarski institut Cvjetno naselje 41 HR-10450 Jastrebarsko
71
Znanstveni rad – Research article
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi Smr~eve doline na sjevernom Velebitu Joso Vukeli}, Stjepan Mikac, Dario Bari~evi}, Irena [api}, Darko Bak{i} Nacrtak – Abstract U vegetacijskom razdoblju 2010. godine proveli smo detaljna istra`ivanja pra{ume Smr~eve doline na sjevernom Velebitu. Pra{umski kompleks obuhva}a oko 488 ha, dio je Nacionalnoga parka »Sjeverni Velebit« i do sada nije znanstveno istra`ivan. Velik dio pra{ume zauzimaju sastojine obi~ne smreke rasprostranjene u dvjema {umskim zajednicama: smrekova {uma s obrubljenim gladcem (Laserpitio krapfii-Piceetum abietis Vukeli} i dr. 2010) i smrekova {uma s alpskom pljuskavicom (Hyperico grisebachii-Piceetum abietis /Bertovi} 1975/ Vukeli} i dr. 2010). Na gornjim i srednjim padinama rasprostranjena je pretplaninska bukova {uma sa `abljakom (Ranunculo platanifoliae-Fagetum Marin~ek i dr. 1993). Sva tri vegetacijska tipa fitocenolo{ki su istra`ena metodom ciri{ko-monpelje{ke fitocenolo{ke {kole, a snimci smrekovih sastojina prikazani su u analiti~koj tablici 1 s potrebnim op}im podacima. Za kvantificiranje strukturnih parametara sastojina na pokusnim plohama svim su stablima iznad 1 cm prsnoga promjera izmjereni opseg (cm), visina (m) te je odre|en `ivotni status prema metodologiji Masera i dr. (1979). Ustanovljena je koli~ina i stupanj raspadanja mrtvoga dube}ega i le`e}ega drveta i na temelju utvr|enih parametara i odgovaraju}ih kriterija zaklju~ujemo da smrekove sastojine istra`ivanoga podru~ja pripadaju kategoriji primarne pra{ume. Klju~ne rije~i: Picea abies Karst., {umske zajednice, struktura, pra{uma, sjeverni Velebit
1. Uvod – Introduction U disjunktnom arealu subalpskoga pojasa sjevernoga Velebita sastojine obi~ne smreke rasprostiru se na pribli`no 2200 ha (Vukeli} i Rukavina 2005). S vegetacijskoga gledi{ta prvotno ih u {irem smislu opisuju Horvat (1950) i Ani} (1959), njihovu zonalnost i sindinamski karakter analizira Trinajsti} (1970), a u zavi`anskom skupu Bertovi} (1975) opisuje novu asocijaciju u {umskoj vegetaciji Hrvatske – smrekovu {umu s milavom (Calamagrostio variae-Piceetum dinaricum nom. illeg.). U novije vrijeme smrekove predalpske {ume detaljnije su sintaksonomsko-sociolo{ki analizirane (Vukeli} i dr. 2010a, Vukeli} i dr. 2010b), pri ~emu je ustanovljena i druga asocijacija – smrekova {uma s obrubljenim gladcem (Laserpitio krapfii-Piceetum Vukeli}, Alegro i [egota 2010). Uz Croat. j. for. eng. 32(2011)1
definiranje ekolo{kih uvjeta i dijagnosti~kih vrsta nove asocijacije, autori analiziraju promjenu flornoga sastava, flornoga geoelementa i udjela vrsta pojedinih sintaksonomskih kategorija od sjeverozapada prema jugoistoku Dinarida. Primjerice, broj i pokrovnost elemenata smrekovih {uma (vrste razreda Vaccinio-Piceetea Br.-Bl. in Br.-Bl. i dr. 1939 em. Zupan~i~ 1976 i ni`ih jedinica) od krajnjih sjeverozapadnih Dinarida Slovenije do velebitskih sastojina smanjuje se za vi{e od ~etvrtine, pove}ava se broj i pokrovnost vrsta bukovih {uma (red Fagetalia Pawl. in Pawl. i dr. 1928) i drugih jedinica. U ista`ivanjima autori uspore|uju dvije smrekove zajednice koje rastu u Smr~evim dolinama, ekolo{ki i fitocenolo{ki ih razdvajaju, odre|uju razlikovne vrste i druga obilje`ja. Kako su ta istra`ivanja provedena na ograni~enom prostoru kontinentalnih padina sjevernoga Velebita, sigurno
73
J. Vukeli} i dr.
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73â&#x20AC;&#x201C;86)
su zanimljivi rezultati u Smr~evim dolinama, poglavito jer je rije~ o pra{umskim sastojinama. Naime, pra{ume su stani{ta ~ije indikatorske vrijednosti nisu zna~ajno promijenjene djelovanjem ~ovjeka. Temeljni pokreta~i dinamike pra{umskih ekosustava isklju~ivo su prirodni ~imbenici. Sve promjene pra{umskih sastojina rezultat su prirodne varijabilnosti i kao takve mogu se smatrati nultim stanjem za trajno promatranje. Stupanj prirodnosti, definiran kao stupanj samofunkcioniranja prirodnih procesa i intenziteta ~ovjekova djelovanja na funkciju i strukturu ekosustava, vrlo je va`an kriterij za odr`avanje, o~uvanje i pobolj{anje biolo{ke raznolikosti u {umskim ekosustavima. Osnovi kriteriji za izlu~ivanje pra{umskih sastojina temelje se na poznavanju i opisu indikatorskih vrijednosti preko sustava vrednovanja indikatora prema odre|enomu stupnju prirodnosti. Znanstvena istra`ivanja u bukovo-jelovim pra{umama na Dinaridima u Hrvatskoj, u prvom redu u pra{umama ^orkova uvala na Plitvi~kim jezerima i Dev~i}a tavani na sjevernom Velebitu, provedena su u drugoj polovici pro{loga stolje}a (Prpi} 1972, 1979, Cestar i dr. 1983, Kramari} i Iuculano 1989, Prpi} i dr. 1995). Prete`no su se temeljila na utvr|ivanju strukturnih parametara `ivoga i mrtvoga drveta, opsega pomla|ivanja, prostornoga rasporeda pojedinih razvojnih faza (srednjoeuropski model strukturnih razvojnih faza) i mogu}nosti primjene rezultata u gospodarenju prebornim {umama. U posljednje vrijeme (Ani} i dr. 2006, Mikac 2010) istra`ivanja se produbljuju i usmjeravaju prema ra{~lambi odnosa pojedinih vrsta i pomla|ivanju unutar progala, mjestâ gdje zapo~inje prirodna obnova pra{umske sastojine. Pra{uma Smr~eve doline bitno je razli~ita po sastavu, samim time i po funkciji i strukturi u odnosu na spomenute dinarske bukovo-jelove pra{ume. Ovo su prva istra`ivanja ovakva tipa u pra{umskim sastojinama u kojima je edifikatorska vrsta obi~na smreka i u kojima utvr|ivanje strukture treba odrediti u prvom redu karakter i parametre sastojina kao prirodne cjeline, a ne analizirati dinamiku i funkcioniranje pra{umskoga ekosustava obi~ne smreke. Iz dosada{njih prou~avanja pra{uma obi~ne smreke u dinarskom podru~ju poznata su jedino Mileti}eva (1931) istra`ivanja na planini Vitorog iznad Hrbljine kraj Glamo~koga polja u Bosni i Hercegovini, na nadmorskoj visini od 1650 do 1700 m. Prema njegovim rezultatima distribucija broja stabala imala je unimodalan oblik s najve}im mortalitetom prema broju stabala u manjim debljinskim stupnjevima. Ukupna gusto}a stabala promjera ve}ega od 10 cm iznosila je 288 kom./ha s najve}im izmjerenim promjerom od 56 cm.
74
2. Problematika istra`ivanja Research problems Lokalitet Smr~eve doline nije do sada znanstveno istra`ivan, tek se sporadi~no navodi u planinarskoj i promid`benoj literaturi o sjevernom Velebitu, s naglaskom na o~uvanost i bogatstvo smrekovih {uma. Upravo nedirnutost i neistra`enost toga podru~ja razlogom su {to smo pristupili multidisciplinarnim istra`ivanjima koja su trebala utvrditi karakter i kategoriju pra{umskih sastojina. Proveli smo izmjeru i analizu relevantnih strukturnih pokazatelja, a fitocenolo{ki utvrdili i analizirali sastav, gra|u i druga obilje`ja {umskih zajednica. Fitocenolo{ka su istra`ivanja posebno zna~ajna zbog nedovoljne {ire istra`enosti i definiranja smrekovih fitocenoza u Hrvatskoj, njihova karaktera kao prijelaznih zajednica od sjeverozapadnih Dinarida i grani~noga podru~ja s Alpama prema Dinaridima Bosne i Hercegovine i jugoisto~noga dijela Balkanskoga poluotoka. Za ocjenu prirodnosti pra{ume pretpostavili smo da je rije~ o primarnoj pra{umskoj sastojini koja nema nikakvih tragova izravnoga ~ovjekova utjecaja i koja mo`e dobro poslu`iti za sva poredbena istra`ivanja smrekovih ekosustava. Kriteriji za ocjenu stanja temelje se na sli~nim istra`ivanjima srednjoeuropskih autora, poglavito Gebureka i dr. (2010) koji su sistematski razradili indekse biolo{ke raznolikosti za austrijske {ume.
3. Materijal i metode istra`ivanja Material and methods U fitocenolo{kim istra`ivanjima smrekovih sastojina primijenjena je metoda ciri{ko-monpelje{ke fitocenolo{ke {kole sa {estostupanjskom skalom, a snimci su prikazani u analiti~koj tablici (tablica 1) s potrebnim op}im podacima. Florni je sastav razvrstan po socijalnoj pripadnosti vrsta, nomenklatura biljaka uskla|ena je prema bazi podataka Flora Croatica (Nikoli} 2008), a mahovina prema Koperskomu i dr. (2000). Strukturna obilje`ja sastojina ustanovljena su na dvjema pokusnim plohama koje dobro predstavljaju prosje~no stanje pra{ume, a me|usobno se razlikuju. Razlike na dvjema plohama proizlaze iz razli~itih ekolo{kih, ponajprije edafskih parametara, a pripadaju razli~itim asocijacijama. Prva se ploha nalazi u samoj vrta~i i njezinoj donjoj padini, gdje je vrlo dobra dubina tla (koluvij) i na kojoj su povoljna svojstva (asocijacija Laserpitio krapfii-Piceetum abietis). Druga je ploha oko 100 m vi{e, pod samim vrhom padine, tlo je znatno pli}e, a kamenitost mnogo ve}a (asocijacija Hyperico grisebachii-Piceetum abietis). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
Slika 1. Pra{uma Smr~eve doline Fig. 1 Virgin forest of Smr~eve doline Plohe su kvadratnih dimenzija 50 × 50 m, a na svakoj su uz osnovne stani{ne parametre analizirani parametri koji su relevantni pri ocjeni antropogenoga utjecaja, odnosno prirodnosti sastojina. To su, primjerice, prisutnost panjeva antropogena porijekla, ostali tragovi ~ovjekove djelatnosti, udaljenost od ceste i pristupa~nost lokaliteta, prisutnost progala sklopa, prisutnost svih stadija ontogenetskoga razvoja stabala (`iva i mrtva stabla). Kako bi se kvantificirali odre|eni strukturni parameteri, svim su stablima iznad 1 cm prsnoga promjera izmjereni opseg i visina te je odre|en `ivotni status prema metodologiji. Ustanovljena je koli~ina i stupanj raspadanja mrtvoga dube}ega i le`e}ega drveta, stadij raspadanja mrtvoga le`e}ega drveta razvrstan je u 5 kategorija raspada (Maser i dr. 1979).
4. Podru~je istra`ivanja – Research area [umski kompleks Smr~eve doline nalazi se u isto~nom dijelu Nacionalnoga parka »Sjeverni Velebit«, u trokutu vrhova Veliki Zavi`an (1676), Gromova~a Croat. j. for. eng. 32(2011)1
J. Vukeli} i dr.
(1576) i Bili kuk (1474). U geomorfolo{kom smislu to je iznimno bogato razvijen kra{ki reljef, ve}inom pokriven smrekovo-bukovim {umama, a u manjem dijelu grade ga goli stjenoviti vrhovi, grebeni s brojnim fenomenima dinarskoga kr{a. Osobito su dojmljive vrta~e, ~ija su dna obrasla vegetacijom visokih zeleni iz reda Adenostyletalia G. et J. Br.-Bl. 1931, a uz glavnu vrta~u na 1393 m nalazi se Hajdu~ka snje`nica, u kojoj se snijeg i led zadr`avaju cijele godine. Povr{ina istra`ivanoga kompleksa iznosi 488 ha, od ~ega je 300 ha pod smrekovim, 125 ha pod bukovim {umama, dok je ostatak bez {umske vegetacije. Nadmorska je visina od 1279 m do 1607 m, a glavni je smjer pru`anja pra{ume sjever – jug. Makroklimatska obilje`ja zavi`anskoga skupa, pa i Smr~evih dolina, pokazuju prosje~nu godi{nju temperaturu 3,5 °C i prosje~nu godi{nju koli~inu oborina 1898 mm (meteorolo{ka postaja Vu~jak, 1594 m n. v., razdoblje 1961 – 1990, podaci DHMZ, oko 2 km od pokusnih ploha). Mati~nu podlogu ~ine vapnena~ke bre~e i vapnena~ko-dolomitni blokovi koji ~esto izbijaju na povr{inu. Tla su naj~e{}e organogeni, organomineralni i posme|eni kalkomelanosoli u mozaiku s kalkokambisolima i dubokim koluvijima (Bak{i} i dr. 2010). U pra{umskom kompleksu nisu uo~ljivi nikakvi tragovi ljudske djelatnosti, {to je zbog nepristupa~nosti terena i te{ko prohodnoga reljefa i razumljivo. Prve planinske livade, povr{ine samo 0,3 ha, na kojima se do prije pedesetak godina pa{arilo, nalaze se 1 km isto~no od pra{ume, u smjeru 3 km udaljene Premu`i}eve staze. Ve} smo rekli da su {ume Smr~evih dolina vrlo zanimljiv objekt u vegetacijskom smislu. ^ine ga navedene smrekove i bukove zajednice, zasigurno prema geomorfolo{kim i florno-vegetacijskim zna~ajkama najreprezentativnije u subalpskom pojasu sjevernoga Velebita. Prija{nja botani~ka istra`ivanja otkrila su ve}i broj endemi~nih i rijetkih vrsta te upozorila na posebnost flore s geobotani~koga i sociolo{koga gledi{ta, po ~emu smrekove {ume na Velebitu kao zasebne asocijacije pokazuju jasnu samostalnost u odnosu na ostale zajednice na Dinaridima. Zaklju~no, Smr~eve su doline pra{umska cjelina koja je svojom o~uvano{}u, sastavom i strukturom jedinstvena na hrvatskim Dinaridima i veoma zna~ajna za cijelu jugoisto~nu Europu (slika 2).
5. Rezultati istra`ivanja – Research results U fitocenolo{koj tablici 1 prikazano je ukupno pet fitocenolo{kih snimaka s ukupno 122 vrste vi{ega bilja i mahovina. U dvama fitocenolo{kim snimcima asocijacije (Hyperico grisebachii-Piceetum abietis) zabilje`eno je 67 vrsta vi{ega bilja i 9 vrsta maho-
75
J. Vukeli} i dr.
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73â&#x20AC;&#x201C;86)
Slika 2. Smrekova sastojina na pokusnoj plohi 1 Fig. 2 Norway Spruce stand on sample plot 1 vina. U sloju drve}a potpuno prevladava smreka, a bukva je vrlo rijetka. U sloju grmlja, uz vrste iz sloja drve}a, prevladavaju Lonicera caerulea borbasiana, Juniperus communis nana, Clematis alpina, Sorbus aucuparia, Vaccinium myrtillus, Rosa pendulina, Rubus saxatilis i Salix appendiculata. U prizemnom ra{}u raste 50 vrsta, {to odgovara prosjeku subalpskih kamenitih sastojina. Sa sociolo{koga gledi{ta prevladavaju tzv. ÂťpicetalneÂŤ (smrekove) vrste, karakteristi~ne za smrekove {ume ve}ega dijela Europe. Njih je s mahovinama ukupno 31, od vrsta podsveze Vaccinio-Piceenion pridolaze Vaccinium vitis idaea, Polystichum lonchitis i Lycopodium annotinum, a od drugih vrsta sintaksonomskih kategorija smrekovih {uma pokrovno{}u se isti~u Adenostyles alpina, Valeriana tripteris, Hieracium murorum, Valeriana montana, Homogyne sylvestris, Maianthemum bifolium i Huperzia selago. Te su vrste va`ne za definiranje asocijacije i njezine sinsistematske pripadnosti. Od ostalih vi{ih kategorija
76
zastupljenije su Calamagrostis varia, Hypericum richeri grisebachii, Campanula velebitica, Ranunculus carinthiacus, Poa alpina, Asplenium viride i Heliosperma pusilla. Prema istra`ivanjima Vukeli}a i dr. (2010b) ve}ina su i razlikovne vrste ove asocijacije. Druga asocijacija, Laserpitio krapfii-Piceetum, bogatija je brojem vrsta i raznovrsnija po sastavu. To su potvrdila i prija{nja istra`ivanja, u njoj je zabilje`ena 91 vrsta vi{ega bilja i 15 vrsta mahovina. U sloju drve}a uz dominantnu smreku ~e{}e su jela, bukva i jarebika. U sloju grmlja, uz vrste iz sloja drve}a, raste jo{ 14 vrsta, od vrsta bukovih {uma tu su Lonicera alpigena, Daphne mezereum, Sambucus racemosa i Acer pseudoplatanus. U prizemnom ra{}u rastu 74 vrste. Uz vrste razreda Vaccinio-Piceetea (23 vrste) dosta su pro{irene one iz reda Fagetalia (13 vrsta) i reda Adenostyletalia (15 vrsta). Po njima se ova asocijacija bitno razlikuje od prethodne (13 : 28), ~ime su potvr|eni rezultati usporedbe tih asocijacija na temelju ve}ega broja snimaka (Vukeli} i dr. 2010a). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
Tablica 1. Florni sastav snimljenih ploha Table 1 Floristic composition of sample plots Asocijacija – Association Broj stupca – Number of column Nadmorska visina – Altitude (10 m) Izlo`enost – Exposition Nagib – Inclination (°) Broj vrsta – Number of species Vaccinio-Piceenion Lonicera caerulea borbasiana Lonicera nigra Vaccinium vitis-idaea Polystichum lonchitis Melampyrum velebiticum Luzula sylvatica Lycopodium annotinum Luzula luzulina Rhytidiadelphus loreus Rhizomnium punctatum Plagiothecium laetum Abieti-Piceenion Abies alba Clematis alpina Abies alba Adenostyles alpina Veronica urticifolia Valeriana tripteris Streptopus amplexifolius Dryopteris expansa Dryopteris dilatata Vaccinio-Piceion Picea abies Picea abies Sorbus chamaemespilus Hieracium murorum Valeriana montana Laserpitium krapfii Gymnocarpium dryopteris Vaccinio-Piceetea, Piceetalia Sorbus aucuparia Vaccinium myrtillus Sorbus aucuparia Rubus saxatilis Pinus mugo
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Asocijacija – Association Broj stupca – Number of column
Hyp.-Piceet. 1 2 142 145 N NNO 31 27 56 53
B C
D
A B C
A B C
A B
1 . 4 . + 1 3 . 2 . .
+ + 2 1 + . . . 1 . .
Las.-Piceet. 3 4 5 152 142 151 NW NNO S 20 30 15 72 74 69
1 + 2 + + . 1 . . 1 +
+ + + 1 + . + 1 . .
+ 1 1 + + + . . . . .
. 1 + + . + . . .
+ 1 + 2 + + . . .
. 1 + 1 1 + + + +
. + + + + . + + .
+ + + 1 1 + + + .
5 2 + + + . .
4 . . 1 1 + .
4 1 . + . . .
5 . + + 1 . +
4 1 . + + + +
+ 1 + + 1
+ 2 + 1 .
+ 1 + + .
. 2 + + .
. 3 + . .
Rosa pendulina Homogyne sylvestris Oxalis acetosella Maianthemum bifolium Huperzia selago Solidago virgaurea Orthilia secunda Gentiana asclepiadea Dicranum scoparium Rhytidiadelphus triquetrus Polytrichum formosum Erico-Pinion, Erico-Pinetalia Calamagrostis varia Cirsium erisithales Aquilegia nigricans Aremonio-Fagion Cardamine enneaphyllos Aremonia agrimonoides Adenostylon, Adenostyletalia Salix appendiculata Rubus idaeus Ribes petraeum Ribes sp. Viola biflora Doronicum austriacum Veratrum album Geranium sylvaticum Dryopteris filix-mas Ranunculus platanifolius Saxifraga rotundifolia Polygonatum verticillatum Adenostyles alliariae Cicerbita alpina Athyrium filix-femina Aconitum lycoctonum vulparia Aruncus dioicus Poa hybrida Fagetalia Fagus sylvatica Acer pseudoplatanus Daphne mezereum Lonicera alpigena
J. Vukeli} i dr.
Hyp.-Piceet. 1 2 BC C
3
Las.-Piceet. 4 5
+ 1 + + 1 . 1 . 3 3 1
1 1 . + + . . . 1 1 .
1 + 1 + + + . . 2 . .
1 1 1 + . . . + 1 . .
2 + 1 . . + . . + . +
C
2 . +
2 + .
1 + .
1 . .
1 + .
C
+ .
2 .
1 .
1 .
+ 1
B
1 . . . 1 + + + . . . . . . . . . .
+ . . . . . + . + . . . . . . . . .
+ + + . 1 + . . . 1 + + 1 . . . . .
+ + + + 1 + + + + + 1 + 1 1 + + + .
+ + + + 1 + . + + 1 + + . 1 + . . +
. . + +
+ . . .
+ . . +
+ . + .
1 + + +
D
C
A B
77
J. Vukeli} i dr.
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
Tablica 1. Nastavak. Table 1 Continued.
Asocijacija – Association Broj stupca – Number of column
Asocijacija – Association Broj stupca – Number of column Sambucus racemosa Acer pseudoplatanus Prenanthes purpurea Poa nemoralis Symphytum tuberosum Mycelis muralis Phyteuma spicatum coeruleum Petasites albus Melica nutans Paris quadrifolia Carex pilosa Viola reichenbachiana Galeobdolon luteum Thalictrum aquilegifoilum Pulmonaria officinalis Carex sylvatica Eurhynchium angustirete Querco-Fagetea Sorbus aria Anemone nemorosa Convalaria majalis Ctenidium molluscum Ostale vrste – Other species Juniperus communis nana Salix sp. Gentiana lutea symphyandra Achillea clavenae Hypericum richeri grisebachii Asplenium viride Heliosperma pusilla Poa alpina Moehringia muscosa Campanula velebitica Ranunculus carinthiacus Cystopteris regia Cystopteris fragilis Dryopteris villarii Coeloglossum viride Galium anisophyllum Polygonum viviparum Polygala alpestris croatica
78
Hyp.-Piceet. 1 2
C
D
B C D
B C
. . . + + . . . . . + . . . . . .
. . + + . + + . + . . + . . . . .
3 + . 1 + . + . 3 + . . . + . . . 1
Las.-Piceet. 4 5 . + 1 . + . + 2 . + . . . + + . +
+ + 1 . + + + 2 . + . . . . . + .
. . . 1
+ . . 2
. . + 2
. + . 2
. . . 2
+ + + + + + + + . 1 + . . + . + + +
+ . . . 1 + + + + 1 + + + . . . . .
. . + . + + + + + + . + + + + . . .
. . . . + + + + + . + + . . . . . .
. . . . + + . . + . . . + . + . . .
Hyp.-Piceet. 1 2
Leontodon rossianus? Carex brachystachys Asplenium trichomanes Viola riviniana Asplenium ruta muraria Myosotis alpestre Silene vulgaris Festuca spectabilis Mahovine – Mosses Tortella tortuosa Rhynchostegium murale Schistidium apocarpum + brunescens Fissidens adianthoides Dicranella sp. Pohlia longicolla Mnium marginatum Rhytidiadelphus squarrosus
3
Las.-Piceet. 4 5
+ . . . . . . .
. + . . . . . .
. . + + + . . .
. . . . . + + .
. . . . . . . +
+ .
1 +
1 1
1 +
1 1
.
+
+
+
+
. . . . .
1 . . . .
1 1 + . .
1 + + . .
. 1 + + +
D
A – drve}e – Trees B – grmlje – Shrubs C – prizemno ra{}e – Undergrowth D – mahovine – Mosses
Premda broj snimljenih ploha nije dovoljan za istra`enost cjelokupnoga podru~ja, veoma je reprezentativan za istra`ivanje obiju asocijacija dinarske pretplaninske smrekove {ume. U tablicama 2 i 3 prikazani su rezultati izmjere strukturnih parametara na objema pokusnim plohama. Osnovna strukturna obilje`ja pokusnih ploha podijeljena su i analizirana u tri dijela. Prvu sastavnicu strukture ~ine `iva stabla, drugu mrtva dube}a stabla i tre}u mrtvo le`e}e drvo i njegovi ostaci. Dube}a su stabala (`iva i mrtva) razdijeljena u 9 kategorija raspadanja. Oznaka 1 odnosi se na potpuno `iva i vitalna stabla, kategorija 2 na `iva, ali slabo vitalna stabla sa o{te}enom kro{njom, kategorija 3 su suha i odumrla stabla itd. Obujam mrtvoga le`e}ega drveta izmjeren je na ~itavoj pokusnoj plohi prema 5 stadija raspadanja. Najmanji promjer za izmjeru mrtvoga le`e}ega drveta iznosio je 10 cm na tanjem kraju, a duljina 1 m. Navedenu metodologiju primijenio je Mikac (2010) u istra`ivanju pra{ume ^orkova uvala. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
J. Vukeli} i dr.
Tablica 2. Strukturna obilje`ja plohe 1 Table 2 Structural characteristics of sample plot 1 Klase – Classes 1
Picea abies Karst. 2
Fagus sylvatica L. 3
N, kom.
G, m
V, m
49
11,44
169,30
2
Ukupno – Total 3
N, kom.
G, m
V, m
38
0,84
6,89
N, kom.
G, m2
V, m3
87
12,28
176,19
2
2
0,17
1,80
2
0,17
1,80
3
6
0,99
12,56
6
0,99
12,56
4
10
0,32
1,82
10
0,32
1,82
5
8
0,15
0,79
8
0,15
0,79
6
6
0,40
2,10
7 8
1
0,00
0,00
7
0,40
2,10
3
0,12
0,55
3
0,12
0,55
2
0,30
0,30
2
0,04
0,07
4
0,34
0,37
@ivo – Live
51
11,61
171,10
38
0,84
6,89
89
12,45
177,99
Mrtvo – Dead
32
2,16
17,57
6
0,16
0,62
38
2,32
18,19
@ivo – Live/ha
204
46,44
684,40
152
3,36
27,56
356
49,80
711,96
Mrtvo – Dead/ha
128
8,64
70,28
24
0,65
2,49
152
9,29
72,77
Ukupno –Total/ha
332
55,08
754,68
176
4,01
30,05
508
59,09
784,73
9
Kategorije degradacije mrtvoga le`e}ega drva – Large woody debris decay categories 1 2
11,81
8,82
3
26,55
1,43
4
36,04
4,43
5
11,40
Ukupno – Total
73,99
14,68
88,67
Ukupno – Total/ha
295,96
58,72
354,68
Ukupno mrtvo drvo (dube}e i le`e}e) – Total standing dead trees and large woody debris Ukupno – Total/ha
366,24
61,21
427,45
88,77
1139,41
Ukupna biomasa `ivoga i mrtvoga drveta – Total volume of live and dead trees Ukupno – Total/ha
1050,64
Ukupna biomasa `ivih stabala – Total volume of live trees, 711,96 m3/ha, S (96) : B (4) Ukupna biomasa mrtvih dube}ih stabala – Total volume of standing dead trees, 72,77 m3/ha, S (97) : B (3) Ukupna biomasa mrtvoga le`e}ega drveta – Total volume of large woody debris, 427,45 m3/ha, S (83) : B (17) Udio mrtvoga drveta u biomasi ~itave sastojine – Total dead wood proportions: 37 %
Ukupni obujam `ivoga drveta utvr|en na pokusnoj plohi 1 iznosi 711,96 m3/ha. Od toga se iznosa 96 % odnosi na smreku, a 4 % na bukvu. Gusto}a smrekovih stabala promjera ve}ega od 1 cm iznosi 204 kom./ha, dok je bukovih 152 kom./ha. Utvr|eno je 128 kom./ha mrtvih dube}ih smrekovih stabala s obujmom 70,28 m3/ha, dok je mrtvih dube}ih bukovih stabala utvr|eno samo 24 kom./ha s obujCroat. j. for. eng. 32(2011)1
mom 2,49 m3/ha. Obujam mrtvoga le`e}ega drveta iznosi 427,45 m3/ha, od ~ega je 83 % smreke i 17 % bukve. Ukupna utvr|ena biomasa iznosi 1050,64 m3/ha, od toga je 67,76 % `ivih stabala, a 32,23 % mrtvoga drveta. Mrtvoga le`e}ega drveta u odnosu na dube}e prema obujmu gotovo je {est puta vi{e. Razlog tomu je najvjerojatnije ve}i broj izvaljenih smreka zbog ja~ega vjetra. Prema stadiju degradacije dube}ih sta-
79
J. Vukeli} i dr.
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
Tablica 3. Strukturne karakteristike plohe 2 Table 3 Structural characteristics of sample plot 2 Klase – Classes 1
Picea abies Karst. 2
N, kom.
G, m
27
1,64
V, m
Fagus sylvatica L. 3
13,54
2
Abies alba Mill. 3
N, kom.
G, m
V, m
14
0,15
0,61
2
Ukupno 3
N, kom.
G, m
V, m
10
0,68
5,72
N, kom.
G, m2
V, m3
51
2,47
19,87
2
1
0,01
0,03
2
0,24
1,18
3
0,25
1,21
3
4
0,11
7,70
2
0,00
0,21
6
0,11
7,91
4
5
0,03
2,15
7
0,06
4,21
5
1
0,00
0,13
1
0,00
0,13
6
2
0,24
9,77
3
0,33
13,89
1
0,05
0,77
2 1
0,09
0,03
2,06
4,12
7 8
0 1
0,05
0,77
@ivo – Live
28
1,65
13,57
16
0,39
1,79
10
0,68
5,72
54
2,72
21,08
Mrtvo – Dead
13
0,43
20,52
3
0,09
4,33
2
0,03
2,06
18
0,55
26,91
@ivo – Live/ha
448
26,40
217,12
256
6,24
28,64
160
10,88
91,52
864
43,52
337,28
Mrtvo – Dead/ha
208
6,88
328,32
48
1,44
69,28
32
0,48
32,96
288
8,80
430,56
Ukupno –Total/ha
656
33,28
545,44
304
7,68
97,92
192
11,36
124,48
1152
52,32
767,84
9
Kategorije degradacije mrtvoga le`e}ega drva – Large woody debris decay categories 1 2 3
1,39
1,02
Ukupno – Total
1,39
1,02
2,41
Ukupno – Total/ha
22,24
16,32
38,56
4 5
Ukupno mrtvo drvo (dube}e i le`e}e) – Total standing dead trees and large woody debris Ukupno – Total/ha
350,56
85,60
469,12
Ukupna biomasa `ivoga i mrtvoga drveta – Total volume of live and dead trees Ukupno –Total/ha
567,68
114,24
806,40
Ukupna biomasa `ivih stabala – Total volume of live trees, 337,28 m3/ha, S (64) : B (8) : J (27) Ukupna biomasa mrtvih dube}ih stabala – Total volume of standing dead trees, 430,56 m3/ha, S (76) : B (16) : J (8) Ukupna biomasa mrtvoga le`e}ega drveta – Total volume of large woody debris, 38,56 m3/ha, S (58) : B (42) : J (0) Udio mrtvoga drveta u biomasi ~itave sastojine – Total dead wood proportions: 58 %
bala prevladavaju kategorije od 3 do 6 (slika 1), {to pokazuje da smreka kao i jela odumire starenjem ili djelovanjem nekoga drugoga ~imbenika (potkornjaci, vjetroizvale i dr.) te tako stvara male progale, povr{ine vodoravne projekcije kro{nje. Najve}i promjer smreke izmjeren u Smr~evim dolinama iznosi 90 cm, a prosje~ni je promjer 32,24 cm. Najve}i je promjer bukve na plohi 32 cm, a prosje~ni 15,50 cm.
80
Najve}a visina smreke izmjerena na pokusnoj plohi iznosi 40,0 m, a prosje~na 19,05 m. Najve}a visina bukovih stabala iznosi 22,2 m. Distribucija je broja stabala po debljinskim stupnjevima bimodalna. Prvi mod (mod = 18 cm) nalazi se u rasponu debljinskih stupnjeva do 30 cm i ~ine ga prete`no mla|a bukova stabla. Drugi mod (mod = 62,70 cm) ~ine smrekova stabla. Prema izCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
J. Vukeli} i dr.
Slika 3. Distribucija broja stabala i volumena prema prsnim promjerima i vrstama drve}a na pokusnoj plohi 1 – Isprekidana krivulja ozna~ava mortalitet prema debljinskim stupnjevima Fig. 3 DBH distribution for number of trees and living volume according to tree species in sample plot 1 – Broken curve indicates mortality of trees per diameter class
Slika 4. Distribucija broja stabala i volumena prema prsnim promjerima i vrstama drve}a na pokusnoj plohi 2 – Isprekidana krivulja ozna~ava mortalitet prema debljinskim stupnjevima Fig. 4 DBH distribution for number of trees and living volume according to tree species in sample plot 2 – Broken curve indicates mortality of trees per diameter class gledu distribucije obujma, koja je unimodalna blago lijevo sko{ena, vidi se da u potpunosti prevladava obi~na smreka ~itavim rasponom debljinskih razreda. Mortalitet prema broju stabala iznosi 40 %, no Croat. j. for. eng. 32(2011)1
uglavnom se odnosi na mlada stabla ~iji je mortalitet u debljinskom razredu od 20 cm 100 % (slika 3). Tako mortalitet uglavnom se odnosi na bukova stabla.
81
J. Vukeli} i dr.
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
Ukupni obujam `ivoga drveta utvr|en na pokusnoj plohi 2 iznosi 337,28 m3/ha. Od toga iznosa 64 % odnosi se na smreku, 8 % na bukvu i 16 % na jelu. Gusto}a smrekovih stabala promjera ve}ega od 1 cm iznosi 448 kom./ha, dok je bukve utvr|eno 256 kom./ha i jele 160 kom./ha. Izbrojeno je 208 kom./ha mrtvih dube}ih smrekovih stabala s obujmom 328,32 m3/ha, mrtvih dube}ih bukovih stabala izbrojeno je 48 kom./ha s obujmom 69,28 m3/ha, mrtvih dube}ih jelovih stabala utvr|ena su 32 kom./ha s obujmom 32,96 m3/ha. Obujam mrtvoga le`e}ega drveta iznosi 430,56 m3/ha, od ~ega je 76 % smreke, 16 % bukve i 8 % jele. Ukupna utvr|ena biomasa iznosi 806,40 m3/ha, od toga je 42 % `ivih stabala, a 58 % mrtvoga drveta. Mrtvoga le`e}ega drveta u odnosu na dube}e mrtvo prema obujmu 16 je puta vi{e. Prema stadiju degradacije dube}ih stabala prevladavaju kategorije od 3 do 6. Najve}i promjer smreke izmjeren na plohi 2 iznosi 47,70 cm, a prosje~ni promjer 25 cm. Najve}i promjer bukve utvr|en na plohi iznosi 44,6 cm, a prosje~ni je 13,6 cm. Najve}i utvr|eni promjer jele iznosi 44,6 cm. Najve}a visina smreke utvr|ena na pokusnoj plohi iznosi 23,5 m, a prosje~na je 11,27 m. Najve}a visina bukve iznosi 12,3 m, dok je jele 21,8 m. Opseg je distribucije prsnih promjera upola manji od plohe 1. Najve}i utvr|eni promjer nije ve}i od 45 cm, a visina nije ve}a od 25 m. Budu}i da je pridolazak smreke u Smr~evim dolinama uvjetovan djelovanjem lokalnih ekolo{kih ~imbenika, na temelju digitalnoga modela terena utvrdili smo da se 50 % smrekove populacije nalazi u rasponu ekspozicija od 270 do 360°, dok bukva u preko 75 % populacije pridolazi do 260°. Iz toga se vidi da je bitan ekolo{ki ~imbenik za pridolazak smreke ekspozicija terena, u Smr~evim dolinama to je sjeverna – sjeverozapadna.
6. Rasprava – Discussion Provedena fitocenolo{ka istra`ivanja smrekovih sastojina u pra{umi Smr~eve doline upotpunila su poznavanje sastava i gra|e {umskih zajednica sveze Vaccinio-Piceion na srednjim Dinaridima. To se odnosi ponajprije na potvrdu opravdanosti izdvajanja dviju samostalnih asocijacija koje se dobro me|usobno razlikuju (Bertovi} 1975, Vukeli} i dr. 2010), ali pokazuju jasnu samostalnost u odnosu na ~etrdesetak smrekovih zajednica opisanih u subalpskom pojasu jugoisto~ne Europe (Zupan~i~ 1980, 1990, 1999). U odnosu na ostale asocijacije iz te grupacije smrekove sastojine subalpskoga pojasa sjevernoga Velebita razlikuju se prisutno{}u i ve}om pokrovno{}u vrsta Campanula velebitica, Melampyrum velebiticum, Hypericum richeri grisebachii, Laserpitium krapfii, Valeriana mon-
82
tana, Euphorbia carniolica, Geranium sylvaticum, Adenostyles alliariae i drugih, a izostajanjem vrsta alpskoborealnoga i ju`nobalkanskoga podru~ja. Ti su rezultati veoma va`ni jer }e s ostalim snimcima biti potrebni za definiranje {umskih zajednica obi~ne smreke iz Gorskoga kotara koje prema preliminarnoj usporedbi pokazuju vi{e sli~nosti sa zajednicama dinarskoga i predalpskoga podru~ja predalpskoga pojasa Slovenije. Strukturna obilje`ja pra{umskih sastojina obi~ne smreke upu}uju na njezinu primarnu pra{umsku strukturu. Istra`ivanjem terena utvr|en je izostanak antropogenih ~imbenika, u prvom redu panjeva, ostataka ljetnih stanova, livada, pa ~ak i planinarskih staza i bilo kakvih drugih utjecaja. Sam zemljopisni polo`aj i nepristupa~nost terena, koji obilje`ava izra`eni kr{ki reljef, upu}uju na nemogu}nost bilo kakva zna~ajnijega ~ovjekova utjecaja na strukturna pra{umska svojstva u posljednjih stotinjak godina. Jedan od osnovnih strukturnih pra{umskih pokazatelja jest distribucija broja stabala po debljinskim stupnjevima. Dosada{nja istra`ivanja srednjoeuropskih pra{uma pokazuju da distribucija promjera zna~ajno odstupa od uravnote`ene D´Liocourtove krivulje (preborni oblik distribucije), premda se ovdje radi o bitno druga~ijim {umama nego {to su ih istra`ivali Lorimer i dr. (2001), Westhpall i dr. (2006), Diaci i dr. (2009) i drugi autori. Rezultati ovoga istra`ivanja potkrepljuju tu zakonitost, premda ih je potrebno dokazati na ve}em broju ploha i ve}oj povr{ini. Mo`e se o~ekivati da }e distribucija prsnih promjera smrekovih sastojina u Smr~evim dolinama s vremenom poprimiti oblik obrnuto sigmoidalne krivulje (polegnuta slova S). Najva`niji je razlog tomu kontinuirani proces pomla|ivanja koji se odvija u novonastalim progalama sklopa i na mrtvom le`e}em drvetu. Novonastali pomladak polagano ura{ta u gornje slojeve sastojine ispunjavaju}i progale sklopa. Kako se progale sklopa kontinuirano javljaju na cjelokupnoj povr{ini pra{ume, tako i razvoj pomlatka u njima s vremenom posti`e specifi~an oblik distribucije broja stabala obrnutoga slova S. Visoka drvna zaliha rezultat je povoljnih mikrostani{nih prilika i ekolo{kih svojstava smreke koja uglavnom nastanjuje vrta~e s dubljim koluvijalnim nanosima tla. Visoka drvna zaliha normalna je za sve srednjoeuropske pra{ume. Obujam mrtvoga drveta ovisi o produktivnosti stani{ta, brzini raspadanja te vrsti i intenzitetu prirodnih poreme}aja. ^esto je u suodnosu s obujmom `ivih stabala. Udio mrtvoga drveta u ukupnom obujmu pra{umskih sastojina iznosi 20 – 40 % od ukupnoga obujma (Gilg 2005). Udio mrtvoga drveta prema obujmu u stabilnim pra{umskim ekosustavima jednak je obujamnomu Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
prirastu tijekom odre|enoga razdoblja. Tako je prema istra`ivanjima Bon~ine i Diacija (1998) u bukovo-jelovim pra{umama u Sloveniji koli~ina mrtvoga drveta izmjerena tijekom 10-godi{njega razdoblje iznosila oko 25 % obujma sastojine, {to zapravo odgovara iznosu obujamnoga prirasta za 10 godina. Koli~ina mrtvoga drveta ~esto ovisi i o veli~ini uzorkovanja na terenu, ali i o klimatskim obilje`jima podru~ja. Klimatski ~imbenici (temperatura i vlaga) utje~u na brzinu razgradnje mrtvoga drveta. U pra{umama umjerene zone prosje~na koli~ina mrtvoga drveta kre}e se u rasponu 50 – 150 m3/ha. U mje{ovitim brdskim i planinskim pra{umama dose`e i do 300 m3/ha, zahvaljuju}i velikoj produktivnosti i usporenoj razgradnji (< 1 %/god.). Prema Gilgu (2005) u uvjetima hladne klime, primjerice u manje produktivnim borealnim {umama, obujam mrtvoga drveta mo`e dose}i 150 m3/ha (prosjek 60 – 90 m3/ha na jugu i 20 m3/ha na sjeveru). Razgradnja mrtvoga drveta vrlo je brza za manje dijelove, kao {to su grane, gran~ice i ogranci. Ve}i dijelovi mrtvoga drveta (debla) mogu se i vi{e od 100 godina polagano raspadati, osobito u hladnim i suhim predjelima. Deblo hrasta mo`e se raspadati i do 200 godina do potpunoga nestanka (MacMillan 1988), a prema Peterkenu (1996) tragovi mrtvoga drveta nekih ~etinja~a vidljivi su i 400 godina nakon odumiranja. Uobi~ajeno vrijeme potpunoga raspada bukovih debala u na{im je uvjetima ve} od 10 do 20 godina, a ve}ine hrastova manje od 100 godina (Gilg 2005).
7. Zaklju~ci – Conclusions Pra{umski kompleks Smr~eve doline na sjevernom Velebitu obuhva}a 488 ha, od ~ega 300 ha otpada na sastojine obi~ne smreke. One pridolaze u dvije {umske zajednice, u vrta~ama, osojnim padinama i ni`im vrhovima, na kalkokambisolu tipi~nom, naj~e{}e srednje dubokom, a u vrta~ama na kalkokambisolu dubokom, ~esto ilimeriziranom ili na koluvijima rasprostranjena je smrekova {uma s obrubljenim gladcem (Laserpitio krapfii-Piceetum abietis). Na stjenovitim vrhovima, grebenima i kukovima povrh organogenih, organomineralnih i posme|enih podtipova kalkomelansola te ne{to rje|e plitkih kalkokambisola pridolazi smrekova {uma s alpskom pljuskavicom (Hyperico grisebachii-Piceetum abietis). Na pet snimljenih ploha prisutno je 106 vrsta vi{ega bilja i 16 vrsta mahovina, od ~ega 40 pripada razredu Vaccinio-Piceetea i ni`im jedinicama. Razlikovne vrste asocijacije Hyperico grisebachii-Piceetum su Juniperus communis nana, Gentiana lutea symphyandra, Achillea clavenae, Salix appendiculata, a fitocenozu Laserpitio krapfii-Piceetum diferenciraju Laserpitium krapfii, PeCroat. j. for. eng. 32(2011)1
J. Vukeli} i dr.
tasites albus, Mycelis muralis, Mercurialis perennis i druge (Vukeli} i dr. 2010a, b). Izmjerom strukturnih parametara na dvjema pokusnim plohama utvrdili smo visok iznos drvne zalihe koja je rezultat izostanka gospodarenja i isklju~ivo prirodnih ~imbenika. Oblik distribucije broja stabala po debljinskim stupnjevima podudara se s istra`ivanjima drugih autora o uravnote`enoj strukturi srednjoeuropskih pra{uma. Ekspozicija terena modificiranjem mikroklime glavni je geomorfolo{ki ~imbenik koji utje~e na pridolazak smreke u podru~ju bukovih zajednica. Daljnja istra`ivanja treba usmjeriti na mikrolokalitete i druge ekolo{ke ~imbenike, poglavito mikroklimatske. Na temelju koli~ine i stupnja raspadanja mrtvoga dube}ega i le`e}ega drveta, te na temelju izmjerenih parametara `ivoga drveta, odsutnosti panjeva antropogena porijekla i drugoga Smre~eve doline mo`emo smatrati primarnom pra{umom s najvi{im stupnjem prirodnosti. Cijeli je kompleks iznimno vrijedan za prirodoznanstvena istra`ivanja i usporedbu s dinarskim, ali i s europskim pra{umama.
8. Literatura – References Ani}, M., 1959: [umarska fitocenologija II (Forest Phytocoenology II). [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 117 str. Ani}, I., S. Mikac, M. Or{ani}, D. Drvodeli}, 2006: Structural relations between virgin and management beech-fir stands (Omphalodo-Fagetum Marin~ek i dr. 1992) in forests of the Croatian Dinaric Karst. Periodicum biologorum, 108 (6): 663–669. Bak{i}, D., I. Perkovi}, N. Pernar, J. Vukeli}, B. Vrbek, 2010: Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd, i Cu u smrekovim {umama sjevernoga Velebita i [tirova~e (Pedophysiographic features and haeavy metal content (Pb, Zn, Cd and Cu) in spruce forests of the northern Velebit and [tirova~a). [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, rukopis, 16 str. (u tisku). Bertovi}, S., 1975: Ekolo{ko-vegetacijske zna~ajke okoli{a Zavi`ana u sjevernom Velebitu (Ecological-vegetative features of Zavi`an environment in Northern Velebit). Glas. {um. pokuse, 18: 5–75. Bon~ina, A., J. Diaci, 1998: Contemporary research on regeneration patterns of Central European virgin forests with recommendations for future research. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 56: 33–53. Cestar, D., V. Hren, Z. Kova~evi}, J. Martinovi}, Z. Pelcer, K. Bezak, V. Krej~i, A. Krznar, V. Lindi}, J. Medvedovi}, B. Vrbek, 1983: Prirodni {umski rezervat »^orkova uvala – ^udinka« (Natural forest reserve of »^orkova Uvala – ^udinka«). Radovi, 53, 44 str.
83
J. Vukeli} i dr.
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
Diaci, J., D. Ro`enbergar, S. Mikac, I. Ani}, T. Hartman, A. Bon~ina, 2009: Pra{umski ekosustavi dinarskoga kr{a i prirodno gospodarenje {umama u Hrvatskoj (Long-term changes in tree species composition in old-growth Dinaric beech-fir forest). U: S. Mati}, I. Ani}, Hrvatska akademija znanosti i umjetnosti, Zagreb, str. 21–39. Geburek, Th., N. Milasowszky, G. Frank, H. Konrad, K. Schadauer, 2010: The Austrian Forest Biodiversity Index: All in one. Ecological Indicators, 10: 753–761.
Prpi}, B., 1972: Neke zna~ajke pra{ume ^orkova uvala (Some characteristic of the ^orkova uvala Virgin forest). [umarski list, XCVI (9–10): 325–333. Prpi}, B., 1979: Struktura i funkcioniranje pra{ume bukve i jele (Abieti-Fagetum Illyricum Horv. 1938) u Dinaridima SR Hrvatske (Stand structure and functioning of beech virgin forest and fir /Abieti-Fagetum illyricum Horv. 1938/ in Dinara mountain region of Croatia). II. kongres ekologa Jugoslavije, Zadar – Plitvice, str. 899–924.
Horvat, I., 1950: [umske zajednice Jugoslavije (Forest Communities of Yugoslavia). Institut za {umarska istra`ivanja, Zagreb, 73 str.
Prpi}, B., Z. Seletkovi}, J. Vukeli}, 1995: Der Urwald ^orkova uvala – ein Modell für den multifunktionalen Buchen-Tannen Plenterwald (The Virgin forest ^orkova uvala – a model for the multifunctional beech and fir selection forest). Ergebnisse d. 7. IUFRO Tanensymposiums, Meinz, str. 250–253.
Koperski, M., M. Sauer, W. Braun, S. R. Gradstein, 2000: Referenzliste der Moose Deutschlands (Reference List of the mosses Germany). K. Bundesamt für Naturschutz, Bonn – Bad Godesberg, 519 str.
Trinajsti}, I., 1970: Höhengürtel der Vegetation und die Vegetationsprofile im Velebitgebirge (The vegetation belts and the vegetation profiles in the Velebit). Mittl. Ostalp. Din. Ges. F. Vegetke, 11: 219–224.
Kramari}, @., T. Iuculano, 1989: O strukturi i normalitetu {ume bukve i jele (Abieti-Fagetum illyricum Horv. 1938) na primjeru pra{ume ^orkove uvale (Über die Struktur des Buchen und Tannenwaldes (Abieti-Fagetum illyricum Horv. 1938) am Beispiel des Urwaldes ^orkova uvala). [umarski list, 113 (11–12): 581–589.
Vukeli}, J., A. Alegro, V. [egota, 2010a: Altimontanskasubalpska smrekova {uma s obrubljenim gladcem (Laserpitio krapfii-Piceetum abietis ass. nova) na sjevernom Velebitu (Hrvatska) (Altimontane-Subalpine Spruce Forest with Laserpitium krapfii /Laserpitio krapfii-Piceetum abietis ass. nova/ in Northern Velebit /Croatia/), [umarski list, 133 (6–7): 211–228.
Lorimer, C. G., S. E. Dahir, E. V. Nordheim, 2001: Tree mortality rates and longevity in mature and old-growth hemlock-hardwood forests. Journal of Ecology, 89: 960–971.
Vukeli}, J., A. Alegro, V. [egota, I. [api}, 2010b: Nomenklaturno-fitocenolo{ka revizija asocijacije Calamagrostio variae-Piceetum dinaricum Bertovi} 1975 nom. illeg. u Hrvatskoj (Nomenclatural-phytocoenological revision of the association Calamagrostio variae-Piceetum dinaricum Bertovi} 1975, nom. illeg. in Croatia). [umarski list, 134 (11–12): 559–568.
Gilg, O., 2005: Old-growth forests: Characteristics, Conservation and Monitoring. ATEN, Montpellier, 96 str.
MacMillan, P. C., 1988. Decomposition of coarse wood debris in an old-growth Indiana forest. Can. J. For. Res., 18: 1353–1362. Maser, C., R. G. Anderson, K. Cromack Jr., J. T. Williams, R. E. Martin, 1979: Dead and down woody material. U: J. W. Thomas (ur.), Wildlife habitats in managed forests: the Blue Mountains of Oregon and Washington. USDA Forest Service Agricultural Handbook, str. 78–95. Mikac, S., 2010: Strukturna i regeneracijska dinamika bukovo-jelove pra{ume ^orkova uvala (Structural and regeneration dinamic of the beech and fir old-growth forest ^orkova uvala). Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 159 str. Mileti}, @., 1931: Smrekova pra{uma binomske strukture na Vel. Vitorozi (Spruce virgin forest of binomial structure on Vel. Vitoroga). [umarski list, 57 (7): 305–308. Nikoli}, T., (ur.), 2010: Flora Croatica, baza podataka (Flora Croatica, database). On-line (http:/hirc.botanic.hr/fcd). Botani~ki zavod, Prirodoslovno-matemati~ki fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu. Peterken, G. F., 1996. Natural woodland. Ecology and conservation in northern temperate regions. Cambridge University Press. Cambridge, 540 str.
84
Vukeli}, J., M. Rukavina, 2005: [umska vegetacija sjevernoga Velebita (Forest vegetation of Northern Velebit). [ume i {umarstvo sjevernoga Velebita). U: J. Vukeli} (ur.), [ume i {umarstvo sjevernoga Velebita, Hrvatske {ume d.o.o., Zagreb – Senj, str. 107–130. Weber, H. E., J. Moravec, J.-P. Theurillat, 2000: International Code of Phytosociological Nomenclature. 3th Ed. J. Veget. Sci., 11 (5): 739–768. Westphal, C., N. Tremer, G. von Oheimb, J. Hansen, K. von Gadow, W. Härdtle, 2006: Is the reverse J-shaped diameter distribution universally applicable in European virgin beech forests? Forest Ecology and Management, 223: 75–93. Zupan~i~, M., 1980: Smrekovi gozdovi Evrope in Balkanskega polotoka, I (The Spruce of Midlle Europe and the Balkan Peninsula, I). Biolo{ki vestnik, 28 (2): 137–158. Zupan~i~, M., 1990: Smrekovi gozdovi Evrope in Balkanskega polotoka, III (The Spruce of Midlle Europe and the Balkan Peninsula, III). Biolo{ki vestnik, 38 (3): 5–22. Zupan~i~, M., 1999: Smrekovi gozdovi Slovenije (Spruce forests of Slovenia). SAZU, Dela, 36: 1–222.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73–86)
J. Vukeli} i dr.
Abstract
Vegetation and Structural Features of Norway Spruce Stands (Picea abies Karst.) in the Virgin Forest of Smr~eve Doline in Northen Velebit Detailed research into the virgin forest of Smr~eve Doline, situated in Northern Velebit National Park, was undertaken in the vegetation period of 2010 (Fig. 1). The virgin forest covers an area of 488 ha, of which spruce forests account for 300 ha, beech forests for 125 ha, while the rest is without any forest vegetation. The altitude ranges between 1,279 m and 1,607 m. The virgin forest mainly extends in the north-south direction. Over half of the spruce stands are distributed in sinkholes, as well as on northern and northwestern slopes ascending towards the tops. In the geomorphological sense, this is an exceptionally richly developed Dinaric karst relief, where the parent material is made of limestone breccias and limestone-dolomite blocks, which often resurface. The soil is organogenic and organomineral calcomelanosol in a mosaic with calcocambisol. The average annual temperature is 3.5 °C and the amount of the average annual precipitation is 1,898 mm (meteorological station Vu~jak, 1954 m above sea level, period 1961–1990, data of the DHMZ). Phytocoenological research based on the standard Central European method of the Zürich-Montpellier School has shown that stands of Norway spruce are distributed in two forest communities (Table 1): spruce forest with Laserpitium krapfii (Laserpitio krapfii-Piceetum abietis Vukeli}, Alegro et [egota 2010) and spruce forest with Hypericum richerii grisebachii (Hyperico grisebachii-Piceetum abietis /Bertovi} 1975/ Vukeli}, Alegro, [egota et [api} 2010). The floral composition with their differences justifies their classification into independent associations in relation to other sub-alpine phytocoenoses of the Dinaric region. Compared with them, spruce forests of the sub-alpine belt of northern Velebit are differentiated by the presence and the higher cover of species Campanula velebitica, Melampyrum velebiticum, Hypericum richeri grisebachii, Laserpitium krapfii, Valeriana montana, Euphorbia carniolica, Geranium sylvaticum, Adenostyles alliariae and other, as well as the absence of the species of the Alpine-boreal and the south Balkan region (Vukeli} et al. 2010a, Vukeli} et al. 2010b). These results are of exceptional importance because, in combination with other research, they will be indispensable for defining forest communities of spruce in the Gorski Kotar area, which, according to preliminary comparisons, show more similarities with the communities of the Dinaric and pre-alpine area of Slovenia. The structural features of the stands were established in two sample plots situated in the most representative part of the virgin forest. In addition to basic site parameters, some possible anthropogenic impacts were also analyzed in square plots of 50 × 50 m. These impacts are relevant for the assessment of the natural status of the stands. To quantify structural parameters in the sample plots, circumferences and heights were measured 1 cm above the diameter at breast height in all the trees, and their life status was determined using the methodology of Maser et al. 1979 (Tables 2 and 3). Standing trees (live and dead) were divided into 9 degradation categories. The quantity and decomposition rates of dead standing and fallen timber were recorded. The decomposition stage of dead fallen timber was classified into 5 decomposition categories. In terms of assessing the natural status of forests, we assumed that it was a primary virgin forest stand, which shows no traces of direct anthropogenic impacts, and as such can be used for all comparative research of spruce ecosystems. The criteria for the assessment of the status are based on similar research of Central European authors, primarily that of Geburek et al. (2010), who systematically constructed biodiversity indices for Austrian forests. Measurements of structural parameters in the two sample plots revealed a very high amount of growing stock, resulting from the absence of management and the presence of exclusively natural factors. In terms of tree number distribution by diameter classes (Fig. 3 and 4), this research indicates bimodal distribution that deviates significantly from the balanced de Liocourt curve (selective form of distribution). This was also confirmed by past research into Central European virgin forests (Lorimer et al. 2001, Westhpall et al. 2006, Diaci et al. 2009). It is expected that the distribution of diameters at breast height of spruce stands in Smr~eva Dolina will gradually assume a reverse sigmoid curve form (reverse S shape). The reason lies in the continuous regeneration process that takes place in newly created canopy gaps and on dead lying timber. The newly-established young generation slowly penetrates into the upper stand layers and fills in the canopy gaps. With canopy gaps occurring continuously over the
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
85
J. Vukeli} i dr.
Vegetacijsko-strukturna obilje`ja sastojina obi~ne smreke (Picea abies Karst.) u pra{umi ... (73â&#x20AC;&#x201C;86)
entire virgin forest area, the development of young generation achieves a specific form of the reverse S shape of tree number distribution. The growing stock in the sample plots is relatively high for these altitudes. It is primarily the result of favorable micro-site conditions, which are conducive to the biological-ecological requirements of spruce. Differences in the two plots emerge from different ecological and particularly from edaphic parameters. The first plot (association Laserpitio krapfii-Piceetum abietis) is situated in the sinkhole itself and on its lower slope, where the soil is very deep and suitable (colluvium), while the second is about 200 m higher, immediately under the top of the slope, where the soil is considerably shallower and rockiness is more distinct (association Hyperico grisebachii-Piceetum abietis). With reference to the measured parameters of live trees, the quantity and decomposition rate of dead standing and fallen timber, the complete absence of stumps of anthropogenic origin, the distance from roads and mountain trails, the geographic position, inaccessibility and other factors, Smr~eve Doline can be considered a virgin forest with the highest degree of naturalness. Keywords: Picea abies Karst., forest communities, structure, virgin forest, Northern Velebit
Adresa autorâ â&#x20AC;&#x201C; Authors' address:
Primljeno (Received): 25. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 03. 02. 2011.
86
Prof dr. sc. Joso Vukeli} e-po{ta: jvukelic@sumfak.hr dr. sc. Stjepan Mikac e-po{ta: smikac@sumfak.hr Izv. prof. dr. sc. Dario Bari~evi} e-po{ta: dario.baricevic@zg.htnet.hr Irena [api}, dipl. in`. {um. e-po{ta: isapic@sumfak.hr Doc. dr. sc. Darko Bak{i} e-po{ta: baksic@sumfak.hr Zavod za ekologiju i uzgajanje {uma [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Sveto{imunska 25 HR-10000 Zagreb Hrvatska Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri Dario Bari~evi}, Irena [api} Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract [umska vegetacija Istre jedna je od najzanimljivijih u Republici Hrvatskoj. U njoj su {ume hrasta crnike posebna vrijednost i zanimljivost. Osnovom sustavnih istra`ivanja tijekom posljednjih vi{e od pedeset godina op}a rasprostranjenost crnike u Istri nam je dobro poznata, no s druge strane o {umskim zajednicama hrasta crnike i njihovim fitocenolo{kim zna~ajkama ima mnogo manje podataka, {to upu}uje na nedovoljnu istra`enost i potrebu novih detaljnih istra`ivanja. Slijedom toga obavljena su sinekolo{ko-vegetacijska terenska istra`ivanja crnikovih {uma na 12 lokaliteta u obalnom dijelu Istre od okolice Pore~a na sjeverozapadu, preko zapadnih do ju`nih dijelova u okolici Pule te su analizirane i uspore|ene sa sli~nim crnikovim sastojinama u sjeverojadranskom primorju. Fitocenolo{ka istra`ivanja provedena su prema klasi~nim principima, a ukupno su klasi~no i pomo}u multivarijantne analize obra|ena 42 fitocenolo{ka snimka. Tako|er su za opis ekolo{kih uvjeta i razlika kori{tene ekoindikacijske vrijednosti prema Pignattiju (2005). Rezultati provedenih istra`ivanja i analiza pokazuju da istra`ivane {ume hrasta crnike u Istri pripadaju asocijaciji Fraxino orni-Quercetum ilicis Horvati} (1956) 1958. U sklopu te asocijacije izdvojena je nova subasocijacija carpinetosum orientalis. Od ostalih subasocijacija {uma hrasta crnike i crnoga jasena razlikuje ih vrlo zna~ajan udio listopadnih elemenata reda Quercetalia pubescentis koji karakteriziraju specifi~ne sinekolo{ke uvjete istra`ivanoga podru~ja. Klju~ne rije~i: {ume hrasta crnike, Istra, florni sastav, ra{~lanjenost, Fraxino orni-Quercetum ilicis, carpinetosum orientalis, ekoindikatorske vrijednosti
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Da je {umska vegetacija Istre jedna od najzanimljivijih u Republici Hrvatskoj, zaklju~uje ve} Ani} (1945), a to potvr|uje pridolazak velikoga broja vrlo raznolikih {umskih zajednica, koje pridolaze na granici dvaju posve razli~itih biljnogeografskih podru~ja, tj. mediteranske i eurosibirsko-sjevernoameri~ke regije (Vukeli} i dr. 2008). Pri tome je {uma hrasta crnike kao klimatskozonska eumediteranska vegetacija posebna vrijednost i zanimljivost. Prve osnovne spoznaje o vazdazelenoj vegetaciji Istre, kao dijela na{ega Sredozemlja, daju Beck (1901) i Adamovi} (1907, 1929), a osnovom sustavnih istra`ivanja tijekom posljednjih vi{e od pedeset godina op}a rasprostranjenost crnike u Istri, je danas dobro poznata (Ani} 1945, 1958, Horvati} 1963a, [egulja 1970, [ugar 1970, Cestar i dr. 1973, Trinajsti} i [ugar 1976, [ugar 1978, 1983, 1984, Trinajsti} 1995). Tako crnika u priobalnom dijelu Istre izgra|uje {umske sastojine koje od Plominskoga zaljeva na istoku Croat. j. for. eng. 32(2011)1
do Limskoga kanala na zapadu tvore u`i ili {iri, gotovo kontinuirani pojas vazdazelene {umske vegetacije. Tako|er, crnika mjestimi~no i sjevernije od Limskoga kanala i Plominskoga zaljeva izgra|uje ve}e ili manje sastojine {uma ili makije, koje su uglavnom ograni~ene na za{ti}ene polo`aje strme istarske obale. U unutra{njosti Istre (oko Istarskih toplica, Buzeta, tunela U~ka i drugdje) crnika pridolazi jedino u pukotinama i na policama okomitih stijena ju`ne ili jugozapadne ekspozicije. S druge strane, o {umskim zajednicama hrasta crnike i njihovim fitocenolo{kim zna~ajkama ima mnogo manje podataka. Najve}i broj podataka zahvaljujemo Horvati}u (1963a) koji iz dijelova ju`ne Istre i otoka Velikoga Brijuna objavljuje 9 fitocenolo{kih snimaka. Navedene sastojine u sistematskom smislu pripadaju asocijaciji Orno-Quercetum ilicis, tj. prema danas validnomu nazivu Fraxino orni-Quercetum ilicis Horvati} (1956) 1958. Nakon toga [egulja (1970) prou~ava istu asocijaciju u Labin{tini, na`a-
87
D. Bari~evi} i I. [api}
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87–98)
lost bez objavljenih fitocenolo{kih snimaka. Nadalje, Trinajsti} i [ugar (1976) prou~avaju crnikove {ume u njihovu grani~nom dijelu oko Vrsara i u{}a rijeke Mirne na zapadnoj obali Istre, gdje na osnovi 10 fitocenolo{kih snimaka opisuju dvije subasocijacije: Orno-Quercetum ilicis typicum i cotinetosum. Za ovaj rad izuzetno je zna~ajno da pri tome upozoravaju na fitocenolo{ki nedefinirane i tipolo{ki nedovoljno istra`ene, prijelazne, listopadno-zimzelene sastojine u kojima se zna~ajnije pojavljuje bijeli grab (Carpinus orientalis). Te se sastojine prema njima pribli`avaju sastojinama koje je Horvati} (1958, 1963a) imenovao Orno-Quercetum ilicis carpinetosum orientalis i oni ih za podru~je isto~ne Istre ozna~uju kao subasocijaciju carpinetosum orientalis. Isto tako Cestar i dr. (1973) prilikom izrade ekolo{ko-gospodarskih tipova {uma Istre navode da su ve}i kompleksi sastojina hrasta crnike u jugoisto~nom dijelu Istre te, ono {to je izuzetno va`no, da su na zapadnoj obali vazdazelenim elementima primije{ane listopadne vrste susjedne submediteranske zajednice bijeloga graba. Nadalje, smatraju da takve mje{ovite sastojine mo`emo u sistematskom smislu tretirati kao subasocijaciju OrnoQuercetum ilicis carpinetosum orientalis prov. Pelcer. U ju`nijem dijelu navode i vrlo zna~ajan udio hrasta medunca. Na`alost, ni u jednom od tih radova nemamo objavljene fitocenolo{ke snimke, ve} samo op}i opis. Za dana{nje razumijevanje i karakterizaciju crnikovih {uma u Istri tako|er je va`no napomenuti da jo{ Horvati} (1963b) u op}em pregledu vegetacijskih jedinica Hrvatskoga primorja napominje da u okviru crnikovih {uma s crnim jasenom u Istri pridolaze facijesi i varijante s vrstama Laurus nobilis te Carpinus orientalis. Nadalje, [ugar (1978) u tuma~u vegetacijske karte – list Pula navodi u Istri tri subasocijacije asocijacije Orno-Quercetum ilicis, a to su typicum, quercetosum pubescentis [ugar 1967 i carpinetosum orientalis [ugar subass. nov. Pri tome za drugu subasocijaciju napominje da hrast medunac razmjerno stalno pridolazi u zimzelenim {umama hrasta crnike s crnim jasenom, ali na pojedinim mjestima, kao {to su ponikve ili mjesta s dubljim tlom tvori posebnu subasocijaciju, a sam hrast medunac ~ini najva`niju razlikovnu vrstu. Tre}a se subasocijacija razvija na grani~nom dijelu prema listopadnoj vegetaciji sveze Ostryo-Carpinion orientalis, odnosno asocijaciji Querco-Carpinetum orientalis, napominju}i da su sastojine obi~no vi{e-manje otvorene te da zauzimaju razmjerno velike povr{ine u obalnom dijelu. [ugar (1983, 1984) tako|er spominje crnikove {ume u ju`nim dijelovima Istre, ali opet bez fitocenolo{kih snimaka, no nagla{ava da se javljaju u razli~itim kombinacijama u kojima se uz hrast crniku i crni jasen isti~u hrast medunac i bijeli grab. Posljednje detaljnije istra`ivanje s deset fitocenolo{kih snimaka iz sjeveroisto~ne Istre (od Brestove do Mo{}enice)
88
donosi Trinajsti} (1995) te istra`ivane sastojine opisuje kao Orno-Quercetum ilicis Horvati} (1956) 1958 cotinetosum Lausi et Poldini 1962. Pri tome napominje da pridolaze na strmim i vrletnim polo`ajima povrh okomitih stijena {to se izdi`u neposredno iznad morske razine te su osnovom toga siroma{noga flornoga sastava. Zaklju~no mo`emo re}i da je do ovih istra`ivanja ukupno objavljeno samo ~etrdesetak fitocenolo{kih snimaka {umskih sastojina hrasta crnike u Istri, {to jasno upu}uje na nedovoljnu istra`enost i potrebu novih detaljnih sinekolo{ko-fitocenolo{kih istra`ivanja. Ona su na{im istra`ivanjima tijekom posljednje dvije godine i obavljena te bi rezultat ovoga rada trebao biti zna~ajan prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri i op}enito u Republici Hrvatskoj.
2. Materijal i metode istra`ivanja – Materials and methods Fitocenolo{ka terenska istra`ivanja {umske vegetacije obavljena su prema metodi ciri{ko-monpelje{ke {kole (Braun-Blanquet 1964). Za svaki lokalitet fitocenolo{koga snimka odre|ivani su i osnovni sinekolo{ki parametri (geografske koordinate, nadmorska visina, izlo`enost i nagib terena). Ukupno je na~injeno 12 fitocenolo{kih snimaka (oznake 1 – 12 na slici 2) u dobro razvijenim prirodnim sastojinama hrasta crnike. Oni su uneseni u bazu podataka Turboveg (Hennekens i Schaminéé 2001), zajedno s jo{ 30 objavljenih fitocenolo{kih snimaka {uma hrasta crnike s crnim jasenom, sa {irega istra`ivanoga podru~ja, opisanih kao subasocijacije typicum i cotinetosum. Pri tome su kori{teni sljede}i izvori: Horvati} (1963a) 5 snimaka s Raba (oznake 38 – 42 na slici 2), Trinajsti} i [ugar (1976) 5 snimaka iz zapadne Istre (oznake 23 – 27 na slici 2), Mati} i dr. (1976) 10 snimaka s Raba (oznake 28 – 37 na slici 2) i Trinajsti} (1995) 10 snimaka iz isto~ne Istre (oznake 13 – 22 na slici 2). Numeri~ka analiza tih snimaka provedena je programskim paketom SYN-TAX 2000 (Podani 2001) koji se koristi za multivarijantne analize u taksonomiji i sinekologiji. U ovom radu kori{tene su dvije osnovne metode multivarijantne statisti~ke analize: klasterska analiza (Cluster analysis) i multidimenzionalno skaliranje (Multidimensional scaling). Za opis ekolo{kih uvjeta (osvijetljenost, toplina, vla`nost, reakcija tla i hraniva) kori{tene su ekoindikacijske vrijednosti prema Pignattiju (2005), a srednje vrijednosti za pojedine snimke i skupine snimaka izra~unate su pomo}u programa JUICE 6.3 (Tischy 2002). Usporedbe ekoindikatorskih ~imbenika pojedinih skupina ra|ene su programom STATISTICA 8.0 (StatSoft Inc. 1984 – 2008). Kruskal-Wallisovim testom odre|eni su ~imbenici prema kojima se signifikantno razlikuju pojedine skupine. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87–98)
D. Bari~evi} i I. [api}
Slika 1. Panoramski prikaz dijela istra`ivanih crnikovih {uma uz Limski kanal Fig. 1 Panoramic survey of a part of the studied forests of holm oak along the Lim Fjord Latinski nazivi biljnih vrsta uskla|eni su prema internetskomu izvoru – Flora Croatica Database (2004) (http://hirc.botanic.hr/fcd/). Kori{teni nazivi {umskih zajednica (asocijacija) uskla|eni su s me|unarodnim kodeksom fitocenolo{ke nomenklature (Weber i dr. 2000).
3. Podru~je istra`ivanja – Research area Istra je najve}i jadranski poluotok. Nalazi se na sjeverom dijelu Jadrana na teritoriju Hrvatske, Slovenije i Italije. Najve}i dio (90 % povr{ine) pripada Republici Hrvatskoj. S povoljnim zemljopisnim polo`ajem Istra je oduvijek bila most koji je povezivao srednjoeuropski kontinentalni prostor sa sredozemnim. Du`ina istarske obale, zajedno s otocima i oto~i}ima, iznosi 539 kilometara. Zapadna je obala Istre razvedenija od isto~ne. Sinekolo{ko-vegetacijska istra`ivanja crnikovih {uma u Istri provedena su u prete`itom dijelu rasprostranjenosti tih {uma, tj. u obalnom dijelu Istre od Croat. j. for. eng. 32(2011)1
okolice Pore~a na sjeverozapadu, preko zapadnih do ju`nih dijelova obale u Puli i okolici. U {umskogospodarskom smislu obuhvatila su dijelove {umarija Pore~, Rovinj i Pula U[P Buzet. To je podru~je Crvene Istre koje geolo{ki karakteriziraju kredni i paleogenski vapnenci na kojima se prema Cestaru i dr. (1973) razvija sme|e submediteransko tlo, dubine 35 – 55 cm, ilovastoga do glinastoga sastava. Tlo je slabo alkalne reakcije i slabo opskrbljeno aktivnim fosforom. U humusno-akumulativnom horizontu tlo je vrlo bogato opskrbljeno ukupnim du{ikom. Klima je sredozemna s blagom zimom i toplim ljetima, uz srednju godi{nju temperaturu zraka od 16 °C (Rovinj) i 13,2 °C (Pula) te ukupnu godi{nju koli~inu oborina 940 mm (Rovinj) i 871 mm (Pula) (izvor Worldclimate.com, razdoblje 1952 – 1991). Iz prikazanih sinekolo{kih pokazatelja mogu se vidjeti specifi~nosti istra`ivanoga podru~ja koje, uz nesumnjiv utjecaj ~ovjeka, predstavljaju osnovu za pridolazak specifi~nih biljnih vrsta i formiranje razli~itih tipova
89
D. Bari~evi} i I. [api}
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87–98)
Slika 2. Dendrogram izra|en klasterskom analizom – Complete linkage Fig. 2 Dendrogram constructed by cluster analysis – Complete linkage crnikovih {uma. Na slici 1 upravo je prikazan najve}i kompleks crnikovih {uma na istra`ivanom podru~ju oko Limskoga kanala.
4. Rezultati istra`ivanja i rasprava – Results and discussion U svezi s postavljenim ciljevima istra`ivanja, a prema unaprijed opisanoj metodologiji, obavljena je klasi~na i statisti~ka multivarijantna analiza te usporedba vlastitih fitocenolo{kih snimaka s ve} objavljenim fitocenolo{kim snimcima sli~nih {uma hrasta crnike iz sjevernojadranskoga podru~ja. Pri tome su sve klasterske analize (Complete linkage i Increment sum of squares method) te analiza dobivena multidimenzioniranim skaliranjem – Principal coordinates analysis pokazale iste op}e zakonitosti. Dakle, ve}ina se snimaka jasno razdvaja u tri skupine snimaka, dok samo tri snimka ~ine zasebnu skupinu (slika 2). Da bi se odredilo {to ~ini pojedinu skupinu, obavljena je daljnja detaljna analiza flornoga sastava svih fitocenolo{kih snimaka. Ona je pokazala da prvoj skupini snimaka pripadaju istra`ivane {umske sa-
90
stojine hrasta crnike, drugoj skupini pripadaju tipi~ne sastojine hrasta crnike i crnoga jasena, dok tre}oj skupini pripadaju sastojine hrasta crnike i crnoga jasena s rujem kojoj se mogu pridru`iti i tri posebno izdvojena snimka (koji su joj prema ostalim dvjema metodama priklju~eni). Nadalje, pokazalo se da svi analizirani fitocenolo{ki snimci pripadaju istoj asocijaciji Fraxino orni-Quercetum ilicis Horvati} (1956) 1958 uz florne i ekolo{ke razlike koje indiciraju pripadnost trima subasocijacijama (tablica 1). Tako prvu skupinu snimaka predstavljaju sastojine hrasta crnike i crnoga jasena u kojima se u zna~ajnoj mjeri javljaju listopadni elementi, drugu skupinu predstavljaju tipi~ne sastojine hrasta crnike i crnoga jasena, a tre}a obuhva}a sastojine u obliku makije i slabije razvijene {ume u kojima uz vrstu Cotinus coggygria pridolaze vrste otvorenijih stani{ta. Analiza flornoga sastava vlastitih snimaka pokazuje prisutnost svojstvenih i razlikovnih vrsta asocijacije Fraxino orni-Quercetum ilicis te pripadaju}e sveze, reda i razreda i vrlo zna~ajnu prisutnost elemenata koji karakteriziraju susjedne medun~eve {ume s Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87–98)
D. Bari~evi} i I. [api}
Tablica 1. Usporedba flornoga sastava istra`ivanih i opisanih sastojina as. Fraxino orni-Quercetum ilicis Table 1 Comparison of floral composition of the studied and described stands of the as. Fraxino orni-Quercetum ilicis Asocijacija Association Broj snimka Number of relevé
Fraxino orni-Quercetum ilicis 6
7
8
9
10
11
12
Gauss-Kruegerove koordinate Gauss Krueger coordinates
5390363 5011364 5391093 4999942 5390609 4999840 5392233 5001337 5393945 4999965 5397315 5000008 5397920 5000202 5400159 4986970 5399894 4987204 5409210 4972687 5409907 4966280 5408102 4966772
carpinetosum orientalis subass. nova
Povr{ina snimka Relevé area, m² Pokrovnost – Cover, %
400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 A B C
Broj vrsta Number of species
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 80 90 60 80 30 85 90 85 60 80 60 40 90 20 15 10 40 20 5 30 30 90 65 60 22
22
21
18
23
17
15
21
17
20
16
12
12
A . 1 2 2 . 1 1 B 2 1 2 2 2 + . C . . 2 . 2 2 . A . . . . . . . Viburnum tinus B 1 + 1 . . + . C . . . . . . . B . . . + . . . Lonicera etrusca B . + . . + . . Rosa sempervirens C + . . . . . . C . . . . . . . Cyclamen repandum Razlikovne vrste subasocijacije – Differentiating species of subassociations A . + + . + + 1 Carpinus orientalis B . + . 1 . . . A + . . + + + + Quercus pubescens B + . . . . + . C . . + . + . . A . . . + . + . Acer monspessulanum B . . . . . + + C . . . . . + . B 1 + . . + . . Ligustrum vulgare . + . + . . . Cornus mas B+C . . . . + . + Celtis australis C 1 + . 1 1 + . Carex flacca agg. 1 + + + + . . Carex halleriana B . . . . . . . Cotinus coggygria . . . . . . . Clematis vitalba . . . . . . . Juniperus communis . . . . . . . Euonymus verrucosus C . . . . . . . Cyclamen purpurascens
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
10
10
5
49
36
46
33
39
+ 2 1 . + . . . . .
1 + 2 . + . . . . .
. 1 . . 1 . . . . .
+ + + . . . + + . .
. + . . . . . . . .
4 5 3 . 3 1 2 1 .
Stupanj udjela Presence degree 3 4 3 . 4 5 . 3 3 . 1 . 3 3 1 . 2 . . . 1 2 3 1 . 2 . 4 5 2
. + + . . . + . + . . + + . . . . .
+ . . . . . + + . + . . . . . . . .
. + + . . . . . + + 2 + . . . . . .
. . 1 . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . + . + . . . . .
3 2 4 1 1 1 2 1 2 2 2 3 3 . . . . .
. . 1 . . . . . . . . 1 1 . . . . .
Svojstvene i razlikovne vrste asocijacije – Characteristic and differentiating species of ass. Fraxinus ornus
5
cotinetosum – Trinaj. i [ug. 1976
5
cotinetosum – Trinajsti} 1995
4
typicum – Mati} et al. 1976
3
typicum – Horvati} 1963a
2
carpinetosum orientalis – 2010
1
. . 1 1 1 1 1 1 . . . . . . . . . .
. . . 2 . . . . . . . 2 . 5 . . . .
4 . . . 2 . 3 5 . . 4 . 2 . . . . . 2 . . 1 1 5 2 2 1 1
91
D. Bari~evi} i I. [api}
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87â&#x20AC;&#x201C;98)
Quercion ilicis, Quercetalia ilicis, Quercetea ilicis Quercus ilex
Phillyrea latifolia
Arbutus unedo
Juniperus oxycedrus
Erica arborea
Rhamnus alaternus Pinus halepensis Laurus nobilis Pistacia lentiscus Paliurus spina-christi Pistacia terebinthus Lonicera implexa Myrtus communis Spartium junceum Osyris alba Olea europaea Ruscus aculeatus Smilax aspera Asparagus acutifolius Rubia peregrina Clematis flammula Asplenium adiantum-nigrum Arum italicum Teucrium flavum
A B C A B C A B C A B C A B C A B A B
B+C
B C C
. . . 2 . . . . . . . 2 1 + 1 . . . . .
5 3 2 1 4 . 2 1 . 1 . . . 1 . . 1 . 2 1 1 1 . . . . . 5 4 3 5 . . . . .
5 . . 5 . . 2 . . . 3 . . 4 . . 1 . . 4 2 . 1 . . . . 5 4 5 5 . 3 1 . .
5 4 4 5 5 2 4 4 1 1 2 1 2 3 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 . . 2 5 5 5 5 1 3 . 3 .
5 5 2 1 5 . . . . 1 3 . . . . . . . 2 . 1 3 . . . . 1 3 5 5 5 . 4 . . 2
5 . . 5 . . 5 . . . 2 . . 3 . . . . . . 1 3 . . 1 3 . 3 4 5 4 . . . 1 .
. . . . . .
1 . 1 1 . 1
. . . . . .
. 1 . . . .
. . . . . .
. . . . 2 .
5 2 . . . . . . . . . . . . .
5 2 1 . 2 . . . . . . . . . .
5 . . . 1 . + . . . . . . . .
5 1 1 . 1 . . . . . . . . . .
5 . . + 2 . + . . + . . . . .
5 . . . + . . . . . . . . . .
5 . . . 1 . . . . . . . . . .
5 2 . . + . . . . . . . . . .
5 . . . + . 1 1 . . . . . + .
5 2 2 . 1 . . . . . . . . . .
5 3 . . + . . . . . . . . . .
5 2 . 2 . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 4 1 . 2 . . . . .
. . . . . . . . . . . 4 1 + + . . . . .
. . 1 . . . . . . . . 3 1 . 1 . . . . .
. . . . . . . . . . . 5 + + 2 . . . . .
. . . . . . . . . . . + . . + . . . . .
. . . . . . . . . . . 4 . + + . . . . .
+ . . . . . . . . . . 5 + 1 1 . . . . .
. . . . + + . . . . . 4 . . 1 . . . . .
. . . . . . . . . . . 3 1 . 1 . . . . .
+ . 2 . . . . . . . . 3 2 . + . . . . .
. . + . . . . . . . . 3 2 1 2 . . . . .
. . . . . 1
. . . . . .
. . . . . .
+ . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . + + . .
Quercetalia pubescentis Ostrya carpinifolia Quercus cerris Sorbus torminalis
92
A B A C A B
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87â&#x20AC;&#x201C;98)
Sorbus domestica
B C
Coronilla emerus ssp. B+C emeroides C Tamus communis Sesleria autumnalis Asparagus tenuifolius Melittis melissophyllum Brachypodium pinnatum Viola odorata Cephalanthera damasonium Oenanthe pimpinelloides Galium mollugo Ostale vrste â&#x20AC;&#x201C; Other species B Ulmus minor B Euonymus europaeus Prunus avium Pittosporum tobira Acer campestre B+C Rubus ulmifolius B Prunus spinosa C B Phillyrea media C Crataegus monogyna B+C Lonicera caprifolium Hedera helix Rubus heteromorphus C Brachypodium sylvaticum Viola alba ssp. dehnhardtii Asplenium onopteris Carex distachya Viola reichenbachiana Prunella laciniata Geranium purpureum Clematis viticella Dorycnium hirsutum Echinops ritro Galium lucidum Genista tinctoria agg. Hypericum perforatum Cistus incanus Origanum vulgare Salvia pratensis Silene vulgaris Teucrium polium
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Bari~evi} i I. [api}
+ .
. .
. .
. .
. .
+ .
. .
. .
. .
. .
+ .
. .
1 .
1 .
1 1
. 1
1 .
.
+
+
.
+
.
.
.
.
.
.
.
2
1
1
5
5
2 . + + . .
1 . . . . .
1 . . + . .
. + . . . .
. 1 + . 1 +
. 1 . . . .
. . . + . .
2 + + . . +
1 2 1 . + .
1 . . . . .
+ + . . . .
1 1 . . . .
4 3 2 2 1 1
4 . . . 1 .
5 1 . . 3 1
3 5 . . . .
. 3 . . . .
.
.
.
.
+
.
.
.
.
.
.
.
1
.
.
.
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
3 1
. .
. .
. .
1 . + . . 1 . . . . . 2 4 . + . . . . . . . . . . . . . . . . .
+ . . . . + . . . . . + 2 . + + . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . + . + . . . . . . + . + 1 + . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . + . . . . . . 1 . . + . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . + . . . . . . . . + + . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . + . . 1 + . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . + . + . . . . . . . . . . . . . . . . .
. + . . + + . . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. + . . . + . . . . . . 4 . . + . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . + . . . . . . . . . . . . . .
1 1 1 1 1 3 . . . . . 1 4 . 2 3 1 1
. . . . . 3 3 . . . 3 . 4 . 5 . . . 4 2 1 . . . . . . . . . . .
. . . . . 4 1 1 3 1 1 . 2 . 1 . . . . . 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
. . . . . . . . . . . . 2 1 2 2 . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 2 1 . . . . . . . 2
. . . . . . . . . . . . .
. . 1 . . . . . . . . . . . . .
93
D. Bari~evi} i I. [api}
Aetheorhiza bulbosa Asplenium ceterach Brachypodium rupestre Salvia officinalis Teucrium chamaedrys Cistus salvifolius Pseudolysimachion spicatum Viola hirta
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87–98)
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
1 1 1 1 1 .
. . . . . 1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
bijelim grabom (Querco-Carpinetum orientalis Horvati} 1939). To su u sloju drve}a i grmlja listopadne vrste Quercus pubescens, Carpinus orientalis Quercus cerris, Acer monspessulanum, Coronilla emerus ssp. emeroides, Ligustrum vulgare, Cornus mas, Sorbus domestica, Euonymus europaea i dr. Tako|er su zna~ajno prisutne penja~ice Rubia peregrina, Smilax aspera, Asparagus acutifolius, Hedera helix, Tamus communis i dr. te u sloju prizemnoga ra{}a trave Sesleria autumnalis, Carex halleriana, Brachypodium sylvaticum i Carex flacca (slika 3). Zna~ajan udio tih vrsta, uz pripadnost na{ih snimaka asocijaciji Fraxino orni-Quercetum ilicis, pokazuju njezinu razli~itost i specifi~nosti koje ju izdvajaju u posebnu subasocijaciju. Razlike u flornom sastavu od subasocijacija typicum i cotinetosum posljedica su u prvom redu razli~itih sinekolo{kih uvjeta pridolaska, {to se vrlo dobro vidi iz prikazane analize ekoindikatorskih vrijednosti prema Pignattiju (2005) (tablica 2). Analiza ukazuje na statisti~ki zna~ajne razlike izme|u svih skupina snimaka. Tako istra`ivane crnikove {ume karakteriziraju najbolji sinekolo{ki uvjeti s vrstama koje indiciraju skiofilnija, hladnija, kontinentalnija, vla`nija i bogatija stani{ta od tipi~nih crnikovih {uma, dok crnikove {ume s crnim jasenom i rujem predstavljaju prijelazne uvjete izme|u prvih dvaju tipova. Pri tome je va`no istaknuti da se na{i fitocenolo{ki snimci po svim ekolo{kim pokazateljima statisti~ki razlikuju od ranije opisane subasocijacije typicum te po ve}ini od snimaka subasocijacije cotinetosum. Ovi rezultati potvr|uju prethodne spoznaje o potrebi izdvajanja posebne, nove subasocijacije u sklopu {uma hrasta crnike s crnim jasenom.
Da bismo se odlu~ili o kona~nom imenovanju i sistematskoj pripadnosti istra`ivanih sastojina hrasta crnike, uz provedene analize potrebno se osvrnuti na dosada{nje opise {uma hrasta crnike iz Istre, ali i s cjelokupnoga podru~ja pridolaska. Tako je uz navode iz uvodnoga dijela (Horvati} 1958, 1963a, 1963b, Cestar i dr. 1973, Trinajsti} i [ugar 1976, [ugar 1978, 1983, 1984) va`no istaknuti da prema Ani}u (1958) u sjevernom dijelu areala crnikovih {uma u nas ima posvuda primije{anih listopadnih elemenata, kao {to su Quercus pubescens, Ulmus procera, Fraxinus ornus, Carpinus orientalis, Ostrya carpinifolia i cijeli niz drugih. Nadalje, Trinajsti} (1965) navodi da analizom flornoga sastava Orno-Quercetum ilicis du` isto~nojadranskoga primorja, od juga do sjevera mo`emo na temelju dosada{njih podataka (Horvati} 1963a, Lausi i Poldini 1962) do}i do zaklju~ka da se ova zajednica u sjevernom dijelu areala odlikuje znatnim udjelom listopadnih elemenata. Horvati} (1963a) tako|er upozorava na veoma izra`ene klimatske razlike s obzirom na humidnost i temperaturu izme|u sjevernoga (istarsko podru~je), srednjega (srednja Dalmacija i srednjodalmatinski otoci) i ju`noga dijela (ju`nodalmatinsko podru~je). Klimatske se razlike odra`avaju u flornom sastavu zimzelene vegetacije zajednice Orno-Quercetum ilicis te je Horvati} na osnovi toga fitogeografski ra{~lanio eumediteransku zonu isto~nojadranskoga primorja u tri u`a podru~ja: sjeverno, srednje i ju`no. [egulja i Bedalov (1987) na osnovi toga provode floristi~ka i vegetacijska istra`ivanja u isto~noj Istri, na otocima Drveniku i Lokrumu, gdje su analizirali florni sastav zajednice Orno-Quercetum ilicis te klimatske prilike. Klimatski u sjevernom po-
Tablica 2. Prikaz srednjih vrijednosti ekolo{kih ~imbenika i rezultati Kruskal-Wallisova testa (p < 0,05) Table 2 Mean values of ecological factors and Kruskal-Wallis test results (p < 0.05) Subasocijacija Subassociation A – carpinetosum B – cotinetosum C – typicum
94
Svjetlo Light 5,03 (B, C) 5,47 (A) 5,57 (A)
Temperatura Temperature 7,57 (C) 7,81 8,11 (A)
Kontinentalnost Continentality 4,84 (C) 4,80 (C) 4,54 (A, B)
Vlaga Moisture 3,77(B, C) 3,34 (A) 3,40 (A)
Reakcija tla Soil Reaction 6,23 (C) 6,02(C) 5,41 (A, B)
Hraniva Nutrients 4,39 (B, C) 3,86 (A) 3,91 (A)
N 12 15 15
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87â&#x20AC;&#x201C;98)
D. Bari~evi} i I. [api}
Slika 3. Karakteristi~ni izgled istra`ivanih sastojina hrasta crnike s listopadnim elementima Fig. 3 Characteristic appearance of the studied stands of holm oak with deciduous elements dru~ju izostaje razdoblje su{e u ljetnim mjesecima, {to se odra`ava u udjelu listopadnih elemenata. Tako najve}i broj listopadnih vrsta (13) pridolazi u sastavu {uma i makije sjevernoga podru~ja. Va`no je istaknuti da Trinajsti} (2007) napominje da se jedino u ju`noj Isti i na otoku Krku, u grani~nom pojasu izme|u vazdazelene i listopadne vegetacije, prihva}aju Quercus ilex kao vazdazelena i Carpinus orientalis kao listopadna vrsta. Uz to Trinajsti} (1985) navodi da te{ko}e nastupaju u trenutku kad na terenu treba sintaksonomski determinirati sastojine koje u svom flornom sastavu sadr`e i vazdazelene i listopadne elemente i kad udio svakoga od njih vrlo razli~ito varira. Naime, jedan te isti fond vrsta distribuira se na razli~ite na~ine, pa tako primjerice mo`emo u jednom slu~aju razlikovati Querco-Carpinetum orientalis quercetosum ilicis, a u drugom slu~aju Orno-Quercetum ilicis carpinetosum orientalis, situaciju kakvu razmjerno ~esto susre}emo u Istri. Pri tome napominje da se u isto~nojadranskom primorju mogu diferencirati subasocijacije typicum, querCroat. j. for. eng. 32(2011)1
cetosum pubescentis [ugar 1978, carpinetosum orientalis [ugar 1978 i cotinetosum Lausi et Poldini 1962. No, pri posljednjem pregledu biljnih zajednica Republike Hrvatske za asocijacijaciju Fraxino orni-Quercetum ilicis izdvaja samo dvije subasocijacije typicum i cotinetosum (Trinajsti} 2008), dok ostale dvije, vi{e ili manje opravdano, izdi`e na rang asocijacije. Kako se mo`e vidjeti u svim ovim radovima, samo su subasocijacije typicum i cotinetosum popra}ene fitocenolo{kim snimcima, dok ostale navedene imaju samo kratak tekstualni opis bez konkretnih fitocenolo{kih snimaka ili bar navo|enja razlikovnih vrsta, {to nam je onemogu}ilo kvalitetniju i konkretniju usporedbu i jednozna~no opredjeljenje. Prema va`e}emu me|unarodnomu Kodeksu fitocenolo{ke nomenklature (Weber i dr. 2000) one su time i nevalidne (vidi ~lanak 7). Dakle, uzimaju}i u obzir florni sastav, sinekolo{ke uvjete pridolaska te dosada{nje opise subasocijacija, varijanti i facijesa asocijacije Fraxino orni-Querce-
95
D. Bari~evi} i I. [api}
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87–98)
tum ilicis, smatramo da istra`ivane sastojine pripadaju subasocijaciji carpinetosum orientalis subass. nova hoc loco. U skladu s Kodeksom fitocenolo{ke nomenklature za nomenklaturni tip odre|uje se snimak 4 u tablici 1. Kao razlikovne izdvojene su vrste: Carpinus orientalis, Quercus pubescens, Acer monspessulanum, Ligustrum vulgare, Cornus mas, Celtis australis, Carex flacca i Carex halleriana. Tako|er je za kona~no rje{enje problematike crnikovih {uma s crnim jasenom, kako u Istri tako i na podru~ju cjelokupnoga areala ove zajednice, potrebno obaviti vlastita istra`ivanja na {irem podru~ju, {to bi nam u kona~nici trebalo dati usporedljivije podatke te konkretnije zaklju~ke o sistematskoj ra{~lanjenosti ove asocijacije na ni`e sistematske jedinice.
5. Zaklju~ak – Conclusion Rezultati provedenih istra`ivanja i analiza pokazuju da istra`ivane {ume hrasta crnike u Istri pripadaju asocijaciji Fraxino orni-Quercetum ilicis Horvati} (1956) 1958, svezi Quercion ilicis Braun-Blanquet (1931) 1936, redu Quercetalia ilicis Braun-Blanquet (1931) 1936 i razredu Quercetea ilicis Braun-Blanquet 1947. U sklopu te asocijacije one se jasno florno i ekolo{ki razlikuju od dosada opisanih subasocijacija te pripadaju novoopisanoj subasocijaciji carpinetosum orientalis subass. nova hoc loco. Kao razlikovne vrste izdvojene su Carpinus orientalis, Quercus pubescens, Acer monspessulanum, Ligustrum vulgare, Cornus mas, Celtis australis, Carex flacca i Carex halleriana, a kao nomenklaturni tip izdvojen je snimak 4 u tablici 1. Provedena istra`ivanja daju zna~ajan prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri, a novoistra`eni lokaliteti izvrsna su osnova za daljnja pra}enja sindinami~kih procesa crnikovih {uma u Istri.
6. Literatura – References Adamovi}, L., 1907: Pflanzen Geographische tellung und Gliederung der Balkanhalbinsel. Aus der Kaiserlich-Koniglichen hof. und Staatsdruckerel. 91 str. + 3 pflancengeographishen Karten, Wien.
Braun-Blanquet, J., 1964: Pflanzensoziologie – Grundzüege der Vegetationskunde. 3. Aufl., Wien-New York, 865 str. Cestar, D., @. Cindri}, V. Hren, B. Kirigin, Z. Kova~evi}, J. Martinovi}, M. Milanovi}, Z. Pelcer, 1973: Ekolo{ko-gospodarski tipovi {uma Istre (Ecological-management forest types of Istria). Institut za {umarska istra`ivanja, Zagreb, 182 str. Flora Croatica Database, 2004: http://hirc.botanic.hr/fcd/ Hennekens, S. M., J. H. J. Schaminée, 2001: TURBOVEG, a comprehensive data base management system for vegetation data. Journal of Vegetation Science, 12 (4): 589–591. Horvati}, S., 1958: Tipolo{ko ra{~lanjenje primorske vegetacije gariga i borovih {uma (Typological classification of maritime vegetation of garrigues and pine forests). Acta Botanica Croatica, 17: 1–98. Horvati}, S., 1963a: Biljnogeografski polo`aj i ra{~lanjenje na{eg primorja u svjetlu suvremenih fitocenolo{kih istra`ivanja (The plant-geographical position and classification of our coastal region in the light of contemporary phytocoenological research activities). Acta Botanica Croatica, 22: 27–81. Horvati}, S., 1963b: Vegetacijska karta otoka Paga s op}im pregledom vegetacijskih jedinica hrvatskog Primorja (Vegetation map of the island of Pag with a general survey of vegetation units of the Croatian Littoral region). Acta Biologica IV, knjiga 33: 5–187. http://www.worldclimate.com Lausi, D., L. Poldini, 1962: Il paesaggio vegetale della Costiera triestina. Bollettino Società Adriatica di Scienze, 52 (2): 1–64. Mati}, S., \. Rau{, A. Vrankovi}, 1976: Rezultati po~etnih istra`ivanja trajno za{ti}enog i upravljanog prirodnog {umskog rezervata Dundo na otoku Rabu (The results of initial research into the permanently protected and managed natural forest reserve of Dundo on the island of Rab). Ekologija, 11 (2): 147–166. Pignatti, S., 2005: Valori di Bioindicazione delle piante vascolari della flora d’Italia (Bioindicator values of vascular plants of the Flora of Italy). Braun-Blanquetia, 39: 1–97. Podani, J., 2001: SYN-TAX 2000. Computer Programs for Data Analysis in Ecology and Systematics. User’s Manual, Budapest, 53 str. StatSoft, Inc., 2005: STATISTICA (data analysis software system), version 7.1. www.statsoft.com. [egulja, N., 1970: Vegetacija sjeveroisto~noga dijela Labin{tine u Istri (Vegetation of the north-eastern Labin area in Istria). Acta Botanica Croatica, 29: 157–172.
Adamovi}, L., 1929: Die Pflanzenwelt der Adrialänder umfassend Ost Italien, Istrien, die Quarnero-Inseln, das Kroatische Küstenland, Dalmatien, Südhercegovina, Südmontenegro und Albanien. Fischer, Jena, 202 str.
[egulja, N., M. Bedalov, 1987: Analiza floristi~kog sastava zimzelenih {uma i makije na podru~ju isto~nojadranskog Primorja (Floristic analaysis of the evergreen woods and maquis along the East Adriatic coast). Ekologija, 22 (1): 35–46.
Ani}, M., 1945: Pogledi na {umsku vegetaciju Istre i susjednih podru~ja (Forest vegetation of Istria with Trieste, Gorica and south-western Carniola). [umarski list, 69 (1–12): 13–23.
[ugar, I., 1970: Vegetacijski profil kroz U~ku s vegetacijskom kartom tog podru~ja (Vegetation profile through Mt. U~ka with the area vegetation map). Mittl. Ostalp.-din. Ges. F. Vegetkde., 11: 213–218.
Ani}, M., 1958: [umsko-vegetacijski odnosi Istre (Forest-vegetation relations in Istria). Zemlji{te i biljka, 8 (1–3): 83–95. Beck, G., 1901: Die Vegetationsverhältnisse der illyrischen Länder. Leipzig.
96
[ugar, I., 1978: Vegetacijska karta SR Hrvatske. List 77 Pula, tuma~, svezak 1 (Vegetation map of the Socialist Republic of Croatia. Sheet 77 Pula, key, Volume 1): 1–80. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87–98)
[ugar, I., 1983: Biljnogeografski polo`aj i ra{~lanjenost vegetacije Istre u svjetlu najnovijih fitocenolo{kih istra`ivanja (The plant-geographical position and classification of vegetation of Istria in the light of the latest phytocoenological research). Akad. nauka BiH, Radovi, 52 (21): 517–524. [ugar, I., 1984. Novi pogledi na biljni pokrov i biljnogeografsku ra{~lanjenost Istre (A new outlook on the plant cover and plant-geographical classification of Istria). Acta Botanica Croatica, 43: 225–234. Tichý, L., 2002: JUICE, software for vegetation classification. Journal of Vegetation Science, 13: 451–453. Trinajsti}, I., 1965: Istra`ivanja zimzelene {umske vegetacije sjevernog Cresa (Research into evergreen forest vegetation of northern Cres). Acta Botanica Croatica, 24: 137–142. Trinajsti}, I., 1985: Fitogeografsko-sintaksonomski pregled vazdazelene {umske vegetacije razreda Quercetea ilicis Br.-Bl. u jadranskom primorju Jugoslavije (Phytogeographical-syntaxonomic survey of evergreen forest vegetation of the class Quercetea ilicis Br.-Bl. in the Adriatic littoral of Yugoslavia). Poljoprivreda i {umarstvo, 31 (2–3): 71–96. Trinajsti}, I., 1995: Sintaksonomska istra`ivanja {uma crnike (Quercus ilex L.) u isto~noj Istri (Hrvatska) (Syntaxonomical
D. Bari~evi} i I. [api}
investigations of holm oak /Quercus ilex/ forests in east Istria /Croatia/). [umarski list, 119 (7–8): 223–226. Trinajsti}, I., 2007: Fitocenolo{ko-sintaksonomske zna~ajke {uma crnike Quercus ilex L. na otoku Krku (Phytosociological and syntaxonomic characteristics of Quercus ilex L. forests on the island of Krk). [umarski list, 131 (9–10): 431–434. Trinajsti}, I., 2008: Biljne zajednice Republike Hrvatske (Plant communities of Croatia). Akademija {umarskih znanosti, Zagreb, 179 str. Trinajsti}, I., I. [ugar, 1976: Prilog poznavanju rasprostranjenosti i floristi~kog sastava zimzelenih {uma i makije crnike (Orno-Quercetum ilicis) na podru~ju zapadne Istre (A contribution to the knowledge of the distribution and floristic composition of evergreen forests and maquis of holm oak /OrnoQuercetum ilicis/ in western Istria). Acta Botanica Croatica, 35: 153–158. Vukeli}, J., S. Mikac, D. Bari~evi}, D. Bak{i}, R. Rosavec, 2008: [umska stani{ta i {umske zajednice u Hrvatskoj (Forest Sites and Forest Communities in Croatia). Dr`avni zavod za za{titu prirode, Zagreb, 263 str. Weber, H. E., J. Moravec, J. P. Theurillat, 2000: International Code of Phytosociological Nomenclature 3th Ed. Journal of Vegetation Science, 11: 739–768.
Abstract
A Contribution to the Knowledge of Composition and Classification of Holm Oak Forests in Istria The forest vegetation of Istria is considered one of the most interesting vegetation types in the Republic of Croatia. This is confirmed by the presence of a large number of highly diverse forest communities occurring on the border between two completely different plant-geographical regions: the Mediterranean region and the Euro-Siberian – North American region. As climazonal vegetation, forests of holm oak in the Eu-Mediterranean represent special value and a particular asset. Owing to systematic research during the past fifty or more years, the general distribution of holm oak in Istria is well known; however, data on forest communities of holm oak and their phytocoenologcal characteristics are much less known. This means that until the present research, only about forty phytocoenological relevés of the forest stands of holm oak in Istria had been released, which clearly demonstrates that these stands have been insufficiently studied and that further detailed research is required. Synecological-vegetation research was undertaken in 12 localities in the coastal part of Istria, starting with the surroundings of Pore~ in the north-west, across the western and southern parts, to the surroundings of Pula (Fig. 1). Phytocoenological research of forest vegetation was based on the principles of the Zurich-Montpellier School (Braun-Blanquet 1964). Our own phytocoenological relevés were entered into the Turboveg database (Hennekens and Schaminee 2001), together with 30 published phytocoenological relevés of forests of holm oak and manna ash, taken in a broader research area and described as the subassociations typicum and cotinetosum. A total of 42 phytocoenological relevés were statistically processed. In addition to classical analysis, numerical analysis by means of SYN-TAX 2000 (Podani 2001) software was also conducted. Eco-indicator values according to Pignatti (2005) were applied to describe the ecological conditions using the floral composition, while the mean values for particular relevés and forest communities were calculated by means of the JUICE 6.3 programme (Tischy 2002). The applied cluster methods showed very similar results and the same general patterns. Accordingly, the majority of the relevés are clearly divided into three groups, while only three relevés make up a separate group (Fig. 2). Further detailed analysis of the floral composition showed that the studied forest stands of holm oak belong to the first group of relevés, typical stands of holm oak and manna ash to the second group, while stands of holm oak and manna ash with smoke tree (Table 1) belong to the third group, and so do the three separate relevés. The analysis
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
97
D. Bari~evi} i I. [api}
Prilog poznavanju sastava i ra{~lanjenosti {uma hrasta crnike u Istri (87–98)
also showed that all the analyzed phytocoenological relevés belong to the same association Fraxino orni-Quercetum ilicis (Horvati} (1956) 1958, with all the floristic and ecological differences that indicate the affiliation to the three subassociations. Thus, the first group of relevés is represented by stands of holm oak and manna ash with a significant amount of deciduous elements, the second group is represented by typical stands of holm oak and manna ash, and the third includes stands in the form of maquis and less well developed forests, containing, apart from the species Cotinus coggygria, species of more open sites. This is presented in more detail in Table 1. Based on the comparisons of the floral composition in our own relevés with the stands of holm oak and manna ash in the Republic of Croatia described earlier, it can be concluded that our stands, in addition to the characteristic and differentiating species of the association Fraxino orni-Quercetum ilicis and the appertaining alliance, order and class, are strongly characterized by the elements from the neighbouring forests of pubescent oak with oriental hornbeam (Querco-Carpinetum orientalis Horvati} 1939). In the tree and shrub layers, these include the deciduous Quercus pubescens, Carpinus orientalis, Quercus cerris, Acer monspessulanum, Coronilla emerus ssp. emeroides, Ligustrum vulgare, Cornus mas, Ulmus minor, Sorbus domestica, Euonymus europaea and others, and in the ground layer the grasses Sesleria autumnalis, Carex halleriana, Brachypodium sylvaticum and Carex flacca. Such a large participation of these species, as well as the affiliation of our relevés to the association Fraxino orni-Quercetum ilicis, indicate the different nature and specific features that place it into a separate subassociation. Differences in the floral composition in relation to the subassociations typicum and cotinetosum can primarily be attributed to different synecological growth conditions, as seen from the analysis of ecoindicator values according to Pignatti (2005) (Table 2). The studied holm oak forests are characterized by the best synecological conditions and by species that indicate more sciophylic, colder, more continental, more humid and richer sites than those of typical holm oak forests. It should be pointed out that, in relation to the previously described subassociation typicum, our phytocoenological relevés differ statistically in all ecological indicators, whereas in relation to the relevés of the subassociation cotinetosum, they differ in most of the ecological indicators. These results confirm the earlier understanding on the need to form a special, new subassociation within the forest of holm oak with manna ash. In order to make the final decision on the accurate nomination and systematic affiliation of the analyzed stands of holm oak, in addition to the conducted analyses, we should also take into account past descriptions of holm oak forests both from the area of Istria and from the entire distribution range of this species. As evident from all these works, only the subassociations typicum and cotinetosum are accompanied by phytocoenological relevés, whereas the others are only furnished with textual descriptions without any concrete phytocoenological relevés or a list of differentiating species. This prevented us from making a more accurate and better comparison and clear determination. However, taking into consideration the floral composition, the synecological conditions of its occurrence and past descriptions of the subassociations, variants and facies of the association Fraxino orni-Quercetum ilicis, it may be claimed that the studied stands belong to the subassociation carpinetosum orientalis subass. nova hoc loco. This is in accordance with the valid Code of Phytocoenological Nomenclature (see article 7). Hence, relevé 4 in Table 1 is taken as the nomenclatural type. Species Carpinus orientalis, Quercus pubescens, Acer monspessulanum, Ligustrum vulgare, Cornus mas, Celtis australis, Carex flacca i Carex halleriana have been determined as differentiating species. In order to reach the final solution to the problem of forests of holm oak with manna ash, both in Istria and in the overall distribution range of this community, we should conduct our own research over a broader area. By doing so we would obtain more comparable data and more specific conclusions on the systematic classification of this association into lower systematic units. Moreover, the newly studied sites provide an excellent basis for further monitoring of syndynamic processes in holm oak forests in Istria. Keywords: Forests of holm oak, Istria, floral composition, classification, Fraxino orni-Quercetum ilicis, carpinetosum orientalis, ecoindicator values
Adresa autorâ – Authors’ address:
Primljeno (Received): 15. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 18. 3. 2011.
98
Izv. prof. dr. sc. Dario Bari~evi} e-po{ta: dario.baricevic@zg.htnet.hr Irena [api}, dipl. in`. {um. e-po{ta: isapic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za ekologiju i uzgajanje {uma Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami Nikola Pernar, Danko Holjevi}, Darko Bak{i}, Josip Petra{, Ivan Perkovi} Nacrtak – Abstract Vodna erozija tla jedan je od najrazornijih procesa degradacije zemlji{ta. U gospodarenju {umskim zemlji{tem mogu}a opasnost od erozije uvelike se pove}ava s pove}anjem aridnosti klime. Vodnoj eroziji osobito pogoduju slabo vodopropusni supstrati i tlo koje iz njih nastaje, kao {to je fli{. Fli{na erodirana zemlji{ta dosta su rasprostranjena u Istri, gdje smo i proveli ovo istra`ivanje. Na poligonu za istra`ivanje erozije Abrami (kod Buzeta) na 6 pokusnih ploha istra`ili smo svojstva tla i tijekom 3 godine (2005., 2006. i 2007.) mjerili koli~inu oborine i produkciju erozijskoga nanosa. Na dvjema plohama prije 50 godina provedena je biolo{ko-tehni~ka sanacija erozije, na jednoj su provedene biolo{ke mjere, dvije su bile kontrolne (jedna na blagom nagibu i s autohtonom degradiranom {umskom vegetacijom, a druga, jako erodirana, na strmom nagibu). Jedna ploha na blagom nagibu uspostavljena je 2004. godine – iskr~ena je sva drvenasta vegetacija. Godi{nja je koli~ina oborine bila izme|u 908 mm u 2005. godini, preko 979 mm u 2006. godini do 1 167 mm u 2007. Vi{e od polovice erozijske produkcije odvija se u 3. kvartalu godine. Istra`ivanja su pokazala da se biolo{kotehni~kom sanacijom pove}ava vodopropusnost tla i sadr`aj organske tvari u tlu, to vi{e {to je strmije zemlji{te. Pokazalo se da je na zemlji{tu saniranom biolo{ko-tehni~kim mjerama vrlo niska erozijska produkcija, bez obzira na raspored i intenzitet oborine, a sama biolo{ka sanacija, bez tehni~kih mjera, rezultira zna~ajno slabijim utjecajem na suzbijanje erozije. Klju~ne rije~i: erozija, erodibilnost tla, vodopropusnost tla, erozijska produkcija
1. Uvod – Introduction Vodna erozija tla jedan je od najrazornijih procesa degradacije zemlji{ta. U umjerenim klimatskim podru~jima rje|e poprima ekscesne razmjere, a razlog tomu je obi~no dobro razvijen vegetacijski pokriva~ i rje|a pojava ekstremnih vremenskih uvjeta koji pogoduju ubrzanoj vodnoj eroziji. Pojavnost i razornost erozije u takvim uvjetima odre|ena je u prvom redu reljefom, svojstvima tla, antropogenim utjecajima te regionalnim klimatskim specifi~nostima. U gospodarenju {umskim zemlji{tem mogu}a opasnost od erozije uvelike se pove}ava s pove}anjem opasnosti od po`ara. Na opo`arenom zemlji{tu tlo je, bez vegetacijske za{tite, izlo`eno izravnomu utjecaju oborine (i vjetra). Takvo tlo ima stabilnije strukturne agregate (Andreu i dr. 2001, Fox i dr. 2007), ali je osiroma{eno sadr`ajem organske tvari, pove}ana je hidrofobnost (hidrorepelentnost) ~esCroat. j. for. eng. 32(2011)1
tica tla, pa mu je stoga smanjen kapacitet infiltracije vode (Fox i dr. 2007, Tessler i dr. 2008). Op}enito, tlo je nakon {umskoga po`ara erodibilnije i nerijetko biva zahva}eno ekscesnom vodnom erozijom. Mediteransko i submediteransko kr{ko podru~je obilje`eno je velikom opasno{}u od po`ara i ~estim {umskim po`arima, pa je izlo`eno i mogu}nosti razvoja razornih erozijskih procesa. Takvi su erozijski procesi ostavili duboke tragove na krajoliku, naseljenosti, gospodarenju {umom na ovom podru~ju (Mati} 1986, Mati} i dr. 1997), ali i potakli sustavne protuerozijske mjere i istra`ivanja erozije. Prve takve mjere datiraju u drugu polovicu 19. st. (Ivan~evi} 1995, 2003, 2005), a sustavna istra`ivanja erozije uspostavljaju se 50-ih i 60-ih godina 20. st. (Gra~anin 1962, Petra{ i dr. 2008, Topi} 1996, 2003). Novije spoznaje o vodnoj eroziji i mogu}nostima protuerozijskih mjera na mediteranskom i submediteranskom podru~ju temelje se ve}inom na istra`ivanjima Petra{a (2001, 2004, 2008) i
99
N. Pernar i dr.
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99–110)
Topi}a (1996, 2000, 2001, 2003, 2005, 2006, 2008, 2009) te njihovih suradnika. Istra`ivanja su usmjerena na sanaciju erodiranoga zemlji{ta, prevenciju erozijskih procesa i na prirodu erozijskih procesa (istra`ivanje intenziteta i razmjera erozijskih procesa). U ovom se radu bavimo utjecajem protuerozijskih tretmana zemlji{ta na prirodu erozijskih procesa i na svojstva tla.
2. Problematika istra`ivanja – Issues of research Vodnoj eroziji osobito pogoduju slabo vodopropusni supstrati i tlo koje iz njih nastaje. Na mediteranskom i submediteranskom podru~ju Hrvatske to su u prvom redu fli{, lapor i verfenski {kriljavci. To su supstrati koji se dobro fizi~ki tro{e, tako da su izda{an izvor erozijskoga materijala. Tlo koje se razvija iz ovakva supstrata uglavnom je pra{kasto-glinaste do glinaste teksture te je relativno niskoga infiltracijskoga kapaciteta. U uvjetima kad je neza{ti}eno vegetacijom (po`ari{ta) na takvu zemlji{tu vodna erozija o~ituje se u vrlo razornim oblicima. Na fli{nim terenima sredi{nje Istre u proteklih 50 godina poduzeto je niz tehni~kih, biolo{kih i biolo{ko-tehni~kih mjera na prevenciji vodne erozije i sanaciji erodiranoga zemlji{ta (Gra~an i dr. 2005, Komlenovi} i dr. 1992, Petra{ i dr. 2004). Rije~ je o izgradnji razli~itih tehni~kih objekata (ustave, gradoni, terase, potporni zidovi i sl.), po{umljavanju, zatravljivanju te o kombiniranim, biolo{ko-tehni~kim mjerama na vodoza{titnim podru~jima, erodiranim povr{inama
Slika 1. Polo`aj istra`ivanoga lokaliteta Fig. 1 Location of the investigation site 100
itd. Na lokalitetu Abrami kod Buzeta uspostavljen je pokus (istra`iva~ki poligon) za pra}enje erozijskih procesa te sanacijskih u~inaka razli~itih biolo{kotehni~kih i biolo{kih metoda sanacije erodiranih povr{ina. Na tom se poligonu mogu prepoznati i u~inci sanacije na svojstva tla u obliku progresijskih pedogenetskih procesa. Sinergiju u~inka sanacijskih metoda i razli~itih prirodnih uvjeta (reljef, vegetacija) na pokusnom poligonu vrlo dobro odra`avaju erozijski pokazatelji, kao {to je produkcija erozijskoga nanosa (erozijska produkcija) te u manjoj mjeri i indeks povr{inskoga te~enja. Stoga su u ovom radu istra`ivanja i usmjerena ponajprije na svojstva tla i dinamiku erozijske produkcije.
3. Podru~je istra`ivanja – Research area Terenska su istra`ivanja provedena na poligonu za istra`ivanje erozije Abrami u Istri. Poligon se nalazi 3,5 km (zra~ne linije) SZ od Buzeta (slika 1), a naziv je dobio prema naselju (Abrami) u neposrednoj blizini. Istra`iva~ki poligon Abrami tipi~an je fli{ni lokalitet. U geolo{ko-litolo{kom smislu rije~ je o eocenskom fli{u u obliku naizmjeni~nih slojeva svijetlo sivoga lapora i tamnoga vapnenoga pje{~enjaka, odnosno tanjih ili debljih proslojaka pjeskovitoga vapnenca. Klima je submediteranska, umjereno topla ki{na, s dugim, vru}im i su{nim ljetom te blagom i vjetrovitom (bura) zimom. Srednja je godi{nja temperatura 12 °C, a godi{nji je oborinski srednjak 975 mm. Pri-
Slika 2. Erodirano zemlji{te prije po~etka istra`ivanja Fig. 2 Eroded soil before beginning the research Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99–110)
N. Pernar i dr.
Tablica 1. Osnovne zna~ajke ploha pri osnivanju pokusa (djelomi~no prilago|eno prema Petra{u i dr. 2004) Table 1 The main characteristics of plots at the time of test design (partially adapted according to Petra{ et al. 2004. Oznaka plohe Plot designation
Tlo Soil
2
Regosol Regosol
Tlocrtna Nagib plo{tina Tretman pri osnivanju (pred 50 god.) Inclination Ground plan Treatment at time of design (50 yrs ago) (%) area (m2) Netretirano (ogoljela povr{ina s rijetkim busenima trave) 84,75 62 Untreated (bare surface with sporadic tufts of grass) Netretirano (degradirana {ikara crnoga i bijeloga graba s progalama) 93,25 44 Untreated (degraded scrub of hop hornbeam and oriental hornbeam with gaps) Gradoni s krunom od suhozida i sadnja crnoga bora s podsijavanjem brnistre i travne smjese 102,4 59 Bench terraces with drywall crowns and planting of black pine with undersowing of Spanish broom and a grass mixture
3
Eutri~ni kambisol Eutric Cambisol
4
Izlu`ena rendzina Rendzic Leptosol
5
Erodirani eutri~ni kambisol Eroded Eutric Cambisol
98,57
30
6
Izlu`ena rendzina Rendzic Leptosol
122,7
27
7
Eutri~ni kambisol Eutric Cambisol
93,25
44
Klasi~na sadnja borova u jame Conventional planting of pine trees in pits Gradoni i sadnja crnoga bora Bench terraces and planting of black pine Iskr~ena {ikara crnoga i bijeloga graba Cleared scrub of hop hornbeam and oriental hornbeam
rodna je potencijalna vegetacija na tim lokalitetima zajednica crnoga graba s jesenskom {a{ikom – u termofilnijoj varijanti kao subasocijacija s bijelim grabom (Seslerio-Ostryetum carpinetosum orientalis Horv.), a u mezofilnijoj (na dubljem tlu) s obi~nim grabom (Seslerio-Ostryetum carpinetosum betuli Horv.). U hidrolo{kom smislu taj se lokalitet nalazi u gornjem dijelu sliva rijeke Mirne, preciznije u slivu bujice Bra~ana, desnoga pritoka Mirne. Istra`iva~ki poligon Abrami osnovan je 1956. godine (Seletkovi} 1997, Pentek 2001, Petra{ i dr. 2008) na jako erodiranom zemlji{tu (slika 2) pored zaseoka Abrami, prete`no isto~ne do sjeveroisto~ne ekspozicije, na povr{ini od 23,46 ha. Tada provedena pedolo{ka istra`ivanja (Gra~anin 1962) pokazala su da je rije~ o nekoliko tipova tala, razli~ito zahva}enih erozijom: eutri~ni kambisol, izlu`ena i karbonatna rendzina, sirozem, erodirana rendzina i erodirani eutri~ni kambisol te koluvij (Gra~anin 1962, Pernar i dr. 2004, 2010). Izme|u 1956. i 1963. na poligonu je provedeno vi{e mjera tehni~ke i biolo{ke sanacije erozije radi istra`ivanja njihove prakti~ne priCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Sada{nje stanje vegetacije Actual condition of vegetation
Bor slaba uzrasta i prekinuta sklopa Pine, poor growth and broken canopy [ikara crnoga i bijeloga graba, s meduncem i borovicom, mjestimice prekinuta sklopa Scrub of hop hornbeam and oriental hornbeam, with downy oak and juniper, with sporadically broken canopy
Sklopljena sastojina crnoga bora Fully canopied stand of black pine
Borova kultura slaba uzrasta; okolo je prisutno i starijih borovih stabala Pine culture of poor growth; there are some older pine trees in the surroundings Sklopljena sastojina crnoga bora Fully canopied stand of black pine Povr{ina prekrivena prete`no travom Area predominantly covered with grass
mjenjivosti. Od tehni~kih radova gra|ene su stepenaste terase, infiltracijski banketi tipa »gradoni«, te konturni rustikalni zidovi. Na vrlo strmim padinama i bokovima erozijskih jaruga provedena je i kordonska sadnja sadnica (prete`no ruj i pucalina) te sjetva sjemena brnistre, u zasjecima {irine 0,5 m, usporednim sa slojnicama, s razmakom zasjeka 2 – 3 m. U tako pripremljene zasjeke sadile su se sadnice u »kordonima«, do 20 kom m–1. Na gradonima je obavljena sadnja sadnica u razmaku od 0,5 m. Sa|ene su u prvom redu sadnice crnoga bora, a u manjoj mjeri i obi~noga bora, atlaskoga cedra, zelene duglazije, {panjolske jele, crnoga jasena, `ir hrasta medunca itd. Iza rustikalnih suhozidova sijana je travna smjesa, sa|en je ruj, pucalina, brnistra i vrisak. Na stepenastim terasama sa|ene su kru{ke, vi{nje, lijeska i badem. Izme|u gradona, suhozidova i terasa provedeno je zatravljivanje s primjesom leguminoza (autohtone travne i leguminozne vrste). Na dijelovima poligona uspostavljene su i kontrolne povr{ine, na kojima nije proveden nikakav zahvat, ili je izvedena samo klasi~na sadnja sadnica u jame. Istra`ivanje kvantitativnih pokazatelja erozije zapo~elo je 1970. godine nakon {to je 1969. godine
101
N. Pernar i dr.
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99–110)
Slika 3. Dana{nje stanje ploha: ploha II (lijevo), plohe VII i III (u sredini) i ploha IV (desno) Fig. 3 The actual plots: plot II (left), plots VII and III (center) and plot IV (right) uspostavljeno 6 ploha za mjerenje produkcije erozijskoga nanosa. Plohe su plo{tine oko 100 m2, razli~itih su nagiba i tretmana (tablica 1). Prvo je razdoblje mjerenja na tim plohama trajalo do 1977. godine (Petra{ i dr. 2004, 2008). Nakon toga plohe su zapu{tene, a na poticaj Gra|evinskoga fakulteta Sveu~ili{ta u Zagrebu ponovno su obnovljene tijekom 1997. i 1998. godine (dvije plohe) te 1999. (tri plohe). Od 2000. godine nastavlja se mjerenje pokazatelja erozije, s tim da se na plohi 1 (zbog specifi~nosti plohe 1 u ovom istra`ivanju ona je ispu{tena) mjerenje provodi metodom terestri~ne fotogrametrije (Jurak i dr. 2002, Petra{ i dr. 2001, 2008). Sedma je ploha uspostavljena 2004. godine i na njoj se mjerenja provode od 2005. godine. Zbog financijskih pote{ko}a na kraju 2007. godine mjerenja erozijskih parametara ponovno su prekinuta. U ovom smo radu obradili istra`ivanja provedena tijekom 2005., 2006. i 2007. godine. Danas je povr{ina istra`iva~koga poligona potpuno sanirana (slika 3), osim na mjestima gdje se za
potrebe istra`ivanja prati ubrzana erozija (npr. na kontrolnim povr{inama, na povr{ini s uklonjenom vegetacijom i sl.).
4. Materijal i metode istra`ivanja Material and methods of research Pedolo{kim istra`ivanjem u Abramima obuhvatili smo plohe II, III, IV, V, VI i VII. Uzorkovanje tla i organskih ostataka obavili smo u neposrednom okoli{u ploha za mjerenje erozije. Pored plohe II otvoren je pedolo{ki profil, na kojem su uzeti uzorci u poreme}enom stanju samo iz C-horizonta. Na 3 mjesta pored plohe (pri vrhu, na sredini nagiba i pri dnu) uzorkovali smo {umsku prostirku na plohicama dimenzija 50 × 50 cm (slika 4). Na istim plohicama uzorkovali smo cilindrima neporeme}eno tlo iz dubine 0 – 5 cm. Pored ploha III i V tako|er smo otvorili profile, na kojima smo uzorkovali tlo po horizontima u poreme}enom i neporeme-
Slika 4. Uzorkovanje organske prostirke i tla na plohicama 50 × 50 cm Fig. 4 Sampling of organic floor and soil in 50 ×50 cm plots 102
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99–110)
}enom stanju. Na trima plohicama, identi~no plohi II, uzorkovali smo {umsku prostirku i neporeme}eno tlo iz dubine 0 – 5 cm. Kako se u slu~aju ploha IV i VI radi o plohama na kojima su protuerozijski zahvati provedeni izgradnjom gradona, pored njih nismo otvarali pedolo{ke profile. Uzorkovanje {umske prostirke obavili smo na plohicama dimenzija 50 × 50 cm, posebno na kosinama gradona, odnosno na terasama (tjemenima) gradona – u sredi{njem dijelu donje, odnosno gornje polovice plohe. Na istim plohicama, nakon uklanjanja prostirke, uzorkovli smo tlo sondom (poreme}eno tlo) do dubine od 10 cm te cilindrom (neporeme}eno tlo) do dubine od 5 cm. Granulometrijski je sastav tla odre|en prema HRN ISO 11277:2004, pH prema HRN ISO 10390:2005, sadr`aj CaCO3 prema HRN ISO 10693:2004, organski ugljik (TOC) prema HRN ISO 10694:2004, poroznost prema HR ISO 11508 i 11272 2004, retencijski vodni kapacitet prema HRN ISO 11461:2001, zra~ni kapacitet prema HRN ISO 11580 i 11272:2004, vodopropusnost tla prema HRN ISO 17312:2005. Mjerenje erozijskih parametara temeljilo se na kumulativnom mjerenju otjecanja vode i erozijskoga nanosa sa svake pokusne plohe. To zna~i da se za svaki ki{ni doga|aj prikupljao cjelokupan dotok vode s erozijskim nanosom s plohe (doga|alo se dodu{e da se vi{e ki{nih doga|aja izmjeri kumulativno, odnosno da se za vi{e ki{a koje su se dogodile u kratkom vremenskom razmaku /nekoliko dana/ izmjeri ukupna koli~ina otjecanja i erozijskoga nanosa). Voda se prikupljala u bazene i/ili ba~ve preko limenoga oluka smje{tena u jarak pri baznoj stranici plohe. Dotekla se voda s nanosom mjerila tako da se na terenu mjerila razine vode u prikupnim bazenima i/ili ba~vama. Ukupna koli~ina erozijskoga nanosa u prikupljenoj vodi odre|ivana je prema normi HRN ISO 4365 tako {to se nakon potpune sedimentacije nanosa u sabirnim bazenima (ba~vama) odstrani bistra voda, a preostali se sadr`aj filtrira i su{i u laboratoriju (105 °C) te se ukupna masa nanosa odre|uje vaganjem. Ki{ni su doga|aji registrirani ombrografom koji je postavljen u sklopu meteorolo{ke postaje Abrami, na samom poligonu, osnovane 1961. godine. Pri prera~unavanju mase erozijske proizvodnje u obujam uzeli smo da je prosje~na gusto}a erozijskoga nanosa 1,2 Mg m–3 (Petra{ i dr. 2008). Statisti~ke analize (deskripcijska statistika, korelacije, t-test) provedene su u statisti~kom paketu STATISTICA 7.1.
5. Rezultati istra`ivanja i rasprava Research results and discussion Istra`ivanje fiziografije tla na poligonu pokazalo je da izme|u uzoraka, bez obzira na dubinu uzorkoCroat. j. for. eng. 32(2011)1
N. Pernar i dr.
vanja, nema zna~ajne razlike (pH u vodenoj suspenziji je izme|u 7,7 i 7,9), {to upu}uje na dugotrajan utjecaj erozije. Prema sadr`aju humusa (organskoga ugljika – TOC) uzorci unutar profila, ali i izme|u tretmana me|usobno se zna~ajno razlikuju. Na plohi II tlo je bez razvijenoga humusno-akumulativnoga horizonta. Rije~ je o jako skeletnom (70 – 90 % skeleta) eutri~nom regosolu s diskontinuiranim slojem {umske prostirke (u tom je sloju akumuliran 1531 kg ha–1 suhe organske tvari) i o sporadi~no prisutnim humusno-akumulativnim horizontom. U povr{inskih 18 cm tlo je skeletoidno i pra{kaste teksture, a u povr{inskih 0 – 5 cm tlo je osrednje porozno (48,4 %), osrednjega kapaciteta za vodu (37 %) i male vodopropusnosti (tablica 2). Na plohama III i VII (nalaze se neposredno jedna pored druge) tlo je eutri~ni kambisol, a tro{ina je lapora tek na pribli`no 90 cm dubine. Na plohi III potpuno je prekriveno listincem i travom, a ve}im je dijelom obraslo {ikarom medunca, crnoga i bijeloga graba. Na plohi VII prevladava gusti travni pokriva~. Na tim je plohama tlo homogene, pra{kasto-ilovaste teksture. Debljina humusno-akumulativnoga horizonta od samo 2 – 4 cm mo`e se pripisati u prvom redu erozijskomu utjecaju u pro{losti. Tlo je malo do osrednje porozno i relativno male vodopropusnosti (tablica 2). Na plohi V tlo je erodirani eutri~ni kambisol s diskontinuiranim A-horizontom. To je pli}e i teksturno lak{e tlo od onoga na plohama III i VII. Tlo je prema granulometrijskomu sastavu pra{kasta ilova~a, srednje porozno u povr{inskom dijelu, a malo porozno dublje od 30 cm. U povr{inskih 5 cm vodopropusnost je vrlo brza. Na plohama IV i VI provedena je tehni~ka sanacija izgradnjom gradona. U povr{inskih 10 cm tlo je pra{kasto-ilovaste teksture, kako na kosinama ta-
Tablica 2. Vodopropusnost tla 0–5 cm Table 2 Water permeability of 0–5 cm soil Lokalitet Locality
k (cm/s* k (m/dan) 10–5) k (m/day)
4,5 Abrami II 4,5 Abrami III Abrami IV (terasa – terrace) 13,5 Abrami IV (kosina – slope) 586,3 1 002,1 Abrami V
0,04 0,04 0,12 5,06 8,66
Abrami VI (terasa – terrace) 228,5
1,98
Abrami VI (kosina – slope) 1 361,3
11,76
Razred propusnosti Permeability class mala – small mala – small mala – small brza – fast vrlo brza – very fast umjereno brza moderately fast vrlo brza – very fast
103
N. Pernar i dr.
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99â&#x20AC;&#x201C;110)
Slika 5. Koli~ina oborine i erozijska produkcija tijekom trogodi{njega mjerenja (po kvartalima) Fig. 5 Precipitation and erosion produced during the three-year measurement (by quarters) ko i na terasama. Na terasama je tih ploha tlo zbijenije i ve}a je akumulacija {umske prostirke, ali je manje vodopropusnosti nego na kosinama gradona. Godi{nja koli~ina oborina bila je izme|u 908 mm u 2007. godini, preko 979 mm u 2005. godini, do 1 167 mm u 2006. godini. Tijekom 2005. godine najmanje je oborine palo u prvom godi{njem kvartalu (< 100 mm), a u ostala 3 kvartala pale su podjednake koli~ine. Pri tome treba istaknuti da je u tre}em kvartalu bilo dvostruko manje ki{nih doga|aja nego u ostalim kvartalima, ali je u rujnu bio ki{ni doga|aj visoka intenziteta. To se zna~ajno odrazilo u obliku visoke erozijske produkcije na plohi II upravo u rujnu (slika 5). Tijekom 2006. i 2007. godine me|usobni je odnos oborine po kvartalima bio gotovo identi~an: najvi{e
104
je oborine palo u 1. zatim u 3., a najmanje u 4. kvartalu (slika 5). Mjerenje povr{inskoga otjecanja i erozijske produkcije jasno pokazuje da je najizra`enija erozija na plohi II (slika 5). Godi{nja erozijska produkcija na toj plohi po~etkom sedamdesetih godina iznosila je preko 500 m3 kmâ&#x20AC;&#x201C;2, a tijekom trogodi{njega mjerenja izme|u 47,9 i 65,3 m3 kmâ&#x20AC;&#x201C;2. Pri tome vi{e od polovice erozijske produkcije odvija se u 3. kvartalu, zna~i tijekom srpnja, kolovoza i rujna (i tijekom 70-ih godina najvi{a je erozija bila u 3. kvartalu). Kako nismo mjerili intenzitet oborine, a koeficijent korelacije izme|u koli~ine oborine i erozijske produkcije po pojedinom ki{nom doga|aju izrazito varira, mo`emo samo pretpostaviti da je tijekom 3. kvartala oborina visokoga, Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99â&#x20AC;&#x201C;110)
odnosno erozijskoga intenziteta. Zanimljivo je da su tijekom 2006. i 2007. godine na gotovo svim plohama vrlo dobro korelirali (r prete`no > 0,8) koli~ina oborine i povr{insko otjecanje vode. U 2005. godini korelacija je tih parametara vrlo slaba, a samo je za plohu II r > 0,5 (2006. na toj plohi r = 0,85, a 2007. 0,96).
N. Pernar i dr.
U 2005. godini, nakon 3. kvartala, erozijska je produkcija na plohi II najve}a u 4. kvartalu, a u 2006. i 2007. godini u 2. kvartalu. [to se ti~e ostalih ploha, po produkciji se isti~u ploha V i ploha VII (slika 5 i 6). Na ostale tri plohe godi{nja je erozijska produkcija zna~ajno ni`a i ne prelazi 0,5 m3 kmâ&#x20AC;&#x201C;2. U dinamici
Slika 6. Dinamika oborina i erozijske produkcije tijekom 2007. godine Fig. 6 Dynamics of precipitation and erosion production in 2007 Croat. j. for. eng. 32(2011)1
105
N. Pernar i dr.
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99–110)
godi{nje produkcije izme|u njih nema zna~ajne razlike, samo se na plohi IV u 2007. godini isti~u erozijski ekstremi, koji se poklapaju s ekstremima na plohama II i V. Koeficijent povr{inskoga otjecanja vrlo je varijabilan kako prema plohama, tako i prema pojedinim ki{nim doga|ajima. Najni`i je koeficijent povr{inskoga otjecanja na plohi III (njegove minimalne vrijednosti za pojedine ki{ne doga|aje na godi{njoj razini kre}u se izme|u 0,000 i 0,006, a maksimalne izme|u 0,105 i 0,359). Zanimljivo je da su srednje godi{nje vrijednosti koeficijenta otjecanja najvi{e na plohi V (rije~ je o plohi koja nije tehni~ki tretirana). Usprkos tomu ta ploha ima neusporedivo ni`u erozijsku produkciju od plohe II, pa se ta pojava mo`e objasniti jedino niskim infiltracijskim kapacitetom na pojedinim dijelovima plohe; zbog toga vjerojatno dolazi do ja~ega povr{inskoga te~enja, pri ~emu je erozija relativno slaba zbog pro`etosti povr{inskoga dijela tla sitnim korijenjem. Srednji godi{nji koeficijent otjecanja na plohi II kre}e se izme|u 0,052 i 0,076. Koliko je zna~ajna uloga mati~noga supstrata i tla u nastanku povr{inskoga otjecanja, mo`e se vidjeti usporede li se maksimalni koeficijenti povr{inskoga te~enja na plohi II (nagib 31,8°) s onim na skeletnom koluviju (nagib 30°) kod Splita tri godine nakon {umskoga po`ara (maksimalni je koeficijent 0,1165; Butorac i dr. 2009). Iako je na plohi II razvoj vegetacije krenuo prije ~etrdesetak godine, maksimalni koeficijent povr{inskog otjecanja dose`e ~ak 0,397 (6. srpnja 2005. godine), {to je 3,5 puta vi{e od onoga na koluviju. U 2006. godini njegov je maksimum 0,26, a 2007. godine 0,11. Tako visoki koeficijenti povr{inskoga otjecanja na plohi 2 upu}uju na relativno niski kapacitet infiltracije oborinske vode za vrijeme intenzivnih pljuskova. Na toj je plohi tlo plitki regosol. Pri tome je vrlo bitno istaknuti njegovu teksturu – rije~ je o pra{kastom materijalu (72 % praha) vrlo male propusnosti (k = 0,04 m/dan). Odnos koeficijenta povr{inskoga otjecanja i erozijske produkcije, zbog visoke varijabilnosti, ne pokazuje zna~ajne razlike me|u plohama. Taj odnos u velikoj je ovisnosti o po~etnoj vla`nosti tla, stabilnosti agregata, kapacitetu infiltracije i armiranosti tla korijenjem. Za vrijeme ljeta tlo je obi~no su{e nego u ostalim razdobljima. Kako je kod suhih ~estica tla izra`enija hidrofobnost (Fox i dr. 2007), kod intenzivnih pljuskova na pra{kastom, slabo propusnom materijalu vrlo brzo se stvore povr{inski tokovi. Pri uspore|ivanju erozije i svojstava tla me|u pojedinim plohama va`no je istaknuti da plohe II, III, V i VII nisu bile tehni~ki tretirane, dok su plohe IV i VI terasirane gradonima. Upravo na tim dvjema plohama retencijski karakter terasa i visoka vodopropusnost tla na kosinama prepoznaju se kao ~im-
106
benici koji predisponiraju slabo izra`eno povr{insko otjecanje i vrlo nisku erozijsku produkciju (slika 5). Na plohi IV evidentirano je 47 stabala crnoga bora (Seletkovi} 1997), a ima i grmova borovice te brnistre. Na plohi VI ve}i je broj borovih stabala, ali su slabijega uzrasta i rje|ih kro{anja. O~ito je da blagim terasiranjem nije bitno pove}ana dubina tla, {to se odrazilo i na op}u produkciju biomase na toj plohi – tako je i zaliha {umske prostirke podjednaka onoj na plohi 2. S druge strane, na plohi IV bolje uzrasla stable crnoga bora i vrlo gust sloj prizemnoga ra{}a upu}uju na izda{niju produkciju biomase. Tako je zaliha listinca na kosinama gradona 3 312 kg ha–1, a na terasama 4 144 kg ha–1. Na plohama s ve}im sadr`ajem organske tvari (u {umskoj prostirci i mineralnom dijelu tla) ni`a je erozijska produkcija. Sve to istodobno dokazuje postojanje uzajamnih utjecaja koji sinergijski odre|uju razmjer i intenzitet erozije na tim plohama. To najbolje pokazuje usporedba produkcije erozijskoga nanosa na plohi IV u odnosu na plohe V i VI, iako je kod plohe IV rije~ o mnogo ve}em nagibu terena. S druge strane, o~ito je da su i tehni~ke mjere sanacije dosta ranije rezultirale smanjanjem intenziteta erozije na plohama IV i VI u odnosu na plohu V na kojoj je provedena samo klasi~na sadnja bora u jamice.
6. Zaklju~ci – Conclusions Istra`ivanja su pokazala da su protuerozijski tehni~ki i biolo{ki zahvati odlu~uju}i za suzbijanje erozije na fli{u i za progresiju erozijom o{te}enoga tla. 1. Biolo{ko-tehni~kim mjerama sanacije pove}ava se vodopropusnost tla i sadr`aj organske tvari, kako {umske prostirke, tako i humusa. 2. Utjecaj je sanacije ve}i na strmijem zemlji{tu. 3. Na strmijem zemlji{tu terasiranje rezultira i ve}om raznoliko{}u u fiziografiji tla – zonalno se pove}ava dubina tla, a novoformirani mikroreljef izravno se odra`ava na vodopropusnosti tla, akumulaciji {umske prostirke i sadr`aju humusa u tlu. 4. Na istra`ivanom podru~ju erozija je najizra`enija u 3. godi{njem kvartalu (srpanj – rujan). 5. Na zemlji{tu saniranom biolo{ko-tehni~kim mjerama vrlo je niska erozijska produkcija, bez obzira na raspored i intenzitet oborine. 6. Sama biolo{ka sanacija, bez tehni~kih mjera, rezultira zna~ajno slabijim utjecajem na suzbijanje erozije.
Zahvala – Acknowledgement Ovaj se rad temelji na istra`ivanjima u okviru znanstvenoistra`iva~ke suradnje »Hrvatskih {uma« Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99–110)
d.o.o. i [umarskoga fakulteta Sveu~ili{ta u Zagrebu u razdoblju 1996 – 2010, te u okviru projekta »Buji~na erozija tala na fli{u Istre«, koji su financirali Ministarstva znanosti, obrazovanja i {porta Republike Hrvatske i poduze}e »Hrvatske vode«.
7. Literatura – References Andreu, V., A. C. Imeson, J. L. Rubio, 2001: Temporal changes in soil aggregates and water erosion after a wildfire in a Mediterranean pine forest. Catena, 44: 69–84. Butorac, L., V. Topi}, G. Jeli}, 2009: Povr{insko otjecanje oborina i gubici tla u opo`arenim kulturama alepskog bora (Pinus halepensis Mill.) na koluviju (Sufrace Runoff and Soil Loss in Burnt Stands of Aleppo Pine /Pinus halepensis Mill./ Growing on Colluvial Soils). [umarski list, 133 (3–4): 121–134. Fox, D. M., F. Darboux, P. Carrega, 2007: Effects of fire-induced water repellency on soil aggregate stability, splash erosion, and saturated hydraulic conductivity for different size fractions. Hydrological Processes, 21: 2377–2384. Gra~an, J., S. Peri}, M. Ivankovi}, H. Marjanovi}, 2005: Biolo{ka sanacija erozije na podru~ju Like i Istre (Biological Erosion Control in the Western Part of Croatia). [umarski list 129, Suplement: 107–120. Gra~anin, Z., 1962: Verbreitung und wirkung der bodenerosion in Kroatien. Giessener Abhandlungen zur Agrara und Wirtschaftsforschung des Europäischen Ostens. Band 21. Im Kommissionverlag Wilhelm Schmitz Giessen, str. 335. + 120 slika i 16 karata. Ivan~evi}, V., 1995: [ume i {umarstvo dijela hrvatskog primorskog kr{a tijekom XIX. i XX. vijeka (Forests and Forestry of the Croatian coastal Krast during the XIX and XX century). Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 179 str. Ivan~evi}, V., 2003: 125-a obljetnica osnutka »Kraljevskog nadzornistva za posumljenje krasa kraji{kog podru~ja – Inspektorata za po{umljavanje kr{eva, goleti i ure|enje bujica« u Senju, na{e najstarije {umarske kr{ke organizacije, 1878 – 2003. godine (The 125th Anniversary of the Foundation »Royal Inspectorate for the Afforestation of Krast in the Krajina Border Region – the Inspectorate for the Afforestation of Krast, Bare Areas and Torrent Control« in Senj, the Oldest Croatian Forest Karst Organisation, 1878 – 2003). [umarski list 127, Suplement: 3–22. Ivan~evi}, V., 2005: Biolo{ko-tehni~ki radovi na sanaciji Senjske bujice »Torrente« i pove}anje vodnog kapaciteta (Biological and technical regulation of the Senj torrent »Torrente« and increase in water capacity). [umarski list 129, Suplement, 91–109. Jurak, V., J. Petra{, D. Gajski, 2002: Istra`ivanje ekscesivne erozije na ogoljelim fli{nim padinama u Istri primjenom terestri~ne fotogrametrije (Research of excessive erosion on flysch slopes in Istria using the terrestrial photogrammetry). Hrvatske vode, ^asopis za vodno gospodarstvo, 38 (10): 49–58. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
N. Pernar i dr.
Komlenovi}, N., P. Rastovski, B. Mayer, 1992: Suzbijanje erozije na fli{u Istre uzgojem alepskog bora (Pinus halepensis Mill.) i brnistre (Spartium junceum L.) (Moderation of erosion on the flyschs in Istrian cultivation with aleppo pine /Pinus halepensis Mill./ and Spanish broom /Spartium junceum L./). Radovi [umarskoga instituta Jastrebarsko, 27(1): 5–14. Mati}, S., 1986: [umske kulture alepskog bora i njihova uloga u {umarstvu Mediterana (The aleppo pine forest plantations and their role in the Mediterranean forestry). Glas. {um. pokuse, pos. izd., 2: 125–145. Mati}, S., I. Ani}, M. Or{ani}, 1997: Podizanje, njega i obnova {uma kao temeljni preduvjeti ekolo{kog, dru{tvenog i gospodarskog napretka Mediterana (Afforestation, Tending and Regeneration as the Basic Prerequisites for an Ecological, Social and Economic Development of the Mediterranean). [umarski list, 121 (9–10): 463–472. Pentek, Z., 2001: Pokusna ploha »Abrami« – biolo{ke i tehni~ke metode sanacije, postignuti rezultati i smjernice daljnjih istra`ivanja (The reasrch site of »Abrami« – biological and technical methods regulation, the achieved results and instruction for further research). Diplomski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 39 str. Pernar, N., D. Bak{i}, I. Perkovi}, D. Holjevi}, 2010: Odraz sanacije erodiranog terena na svojstva tla na fli{u – slu~ajevi Abrami i Butoniga u Istri. [umarski list, 134 (5–6): 229–240. Pernar, N., D. Holjevi}, J. Petra{, D. Bak{i}, 2004: Pedofiziografski odnosi na poligonu za istra`ivanje erozije u Abramima (Anti-erosive and water-protective role of the forest and methods of its preservation and improvement). U: S. Mati} (ur.), Protuerozijska i vododza{titna uloga {ume i postupci njezina o~uvanja i unapre|enja, Akademija {umarskih znanosti, Zagreb (me|unarodna recenzija, sa`etak sa znanstvenoga skupa), str. 12–12. Petra{, J., D. Holjevi}, V. Patr~evi}, 2008: Mjerenje produkcije erozijskog nanosa na istra`iva~kom poligonu »Abrami« u Istri (Measuring the production of sediment erosion on the research site of »Abrami« in Istrian). U: N. O`ani} (ur.), Hidrolo{ka mjerenja i obrada podataka, Gra|evinski fakultet Sveu~ili{ta u Rijeci i Hrvatsko hidrolo{ko dru{tvo, Rijeka, str. 190–206. Petra{, J., D. Holjevi}, I. Pli{i}, 2004: Soil Erosion Investigations and Measurements on Flysch in Forested Areas of Central Istria, Croatia. U: Cheng Liu (ur.), Proceedings of 9th International Symposium on River Sedimentation, Central Theme: Interactions between Fluvial Systems and Hydraulic Projects Pertinent Environmental Impacts, Volume IV. Tsinghua University Press, Yichang (Kina), str. 2260–2267. Petra{, J., G. Mi~eti}, D. Holjevi}, 2001: Prvi rezultati istra`ivanja erozije tla na obnovljenom istra`iva~kom objektu »Abrami« (The first research results of soil erosion on the research site of »Abrami«). IX. kongres Hrvatskoga tloznanstvenoga dru{tva, Brijuni, 3–7. 7. 2001, Sa`eci, str. 111–112. Seletkovi}, I., 1997: Na~in saniranja erozije na pokusnim plohama »Abrami« (Methods of regulation erosion on the research site of »Abrami«). Diplomski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 41 str.
107
N. Pernar i dr.
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99–110)
Tessler, N., L. Wittenberg, D. Malkinson, N. Greenbaum, 2008: Fire effects and short-term changes in soil water repellency – Mt. Carmel, Israel. Catena, 74: 185–191.
of Scrub Vegetation of Oriental Hornbeam /Carpinus orientalis Mill./ on Soil Protection Against Erosion in Croatia). [umarski list 129, Suplement: 40–50.
Topi}, V., 1996: Utjecaj razli~itog biljnog pokrova na za{titu tla od erozije (The impact of different vegetation on the protection of soil from erosion). U: B. Mayer (ur.), Unapre|enje proizvodnje biomase {umskih ekosustava, Hrvatsko {umarsko dru{tvo, Zagreb, str. 361–365.
Topi}. V., L. Butorac, 2006a: Protuerozijska i hidrolo{ka uloga {umskih ekosustava na kr{u (Antierosion and hydrological role of forest ecosystems on karst). U: M. Matas (ur.), Akademik Josip Rogli} i njegovo djelo, Hrvatsko geografsko dru{tvo, Zagreb, str. 193–213.
Topi}, V., 2000: Utjecaj kultura crnog bora (Pinus nigra Arn.) na za{titu tla od erozije (The impact of cultures of black pine /Pinus nigra Arn./ on the protection of soil from erosion). U: P. Male{, M. Maceljski (ur.), Unapre|enje poljoprivrede i {umarstva (sa`eci znanstvenoga skupa s me|unarodnim sudjelovanjem), Hrvatska akademija znanosti i umjetnosti, Zagreb, str. 71–73.
Topi}, V., L. Butorac, 2006b: Uloga i zna~aj {umske vegetacije u za{titi tla od erozije (The role and importance of forest vegetation in protecting soil from erosion). U: I. Kisi} (ur.), Uloge tla u okoli{u, X. kongres Hrvatskoga tloznanstvenoga dru{tva (sa`eci), [ibenik, str. 97–97.
Topi}, V., 2001: Utjecaj kultura crnog bora (Pinus nigra Arn.) na za{titu tla od erozije prouzro~ene ki{om (The impact of cultures of black pine /Pinus nigra Arn./ on the protection of soil from erosion caused by rain). U: S. Mati}, A. P. B. Krpan, J. Gra~an (ur.), Znanost u potrajnom gospodarenju hrvatskim {umama, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, [umarski institut Jastrebarsko, Zagreb, str. 636–645. Topi}, V., 2003: [umska vegetacija na kr{u kao zna~ajan ~imbenik za{tite tla od erozije (Forest vegetation on Krast as an Important factor of Soil protection from Erosion). [umarski list 127, Suplement: 51–64. Topi}, V., 2005: Utjecaj {ikare bijelog graba (Carpinus orientalis Mill.) na za{titu tla od erozije u Hrvatskoj (The Impact
Topi}, V., L. Butorac, G. Jeli}, 2006: Povr{insko otjecanje padalina i erozija tla u {umskim ekosustavima alepskog bora (Surface drains of precipitation and soil erosion in aleppo pine forest ecosystems). Radovi [umarskoga instituta Jastrebarsko, 9: 127–137. Topi}, V, I. Ani}, L. Butorac, 2008: Effects of stands of black pine (Pinus nigra Arn.) and aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) on the protection of soil from erosion. Ekologia, 27(3): 287–299. Topi}, V., L. Butorac, G. Jeli}, 2009: Role of vegetation on karst on protection of soil from erosion. U: O. Bonacci, @. @upan (ur.), Sustainability of the karst environment – Dinaric karst and other karst regions (Apstract Book), Gospi}, str. 134–134.
Abstract
The Impact of Technical and Biological Measures on Soil and Erosion Dynamics in the Research Site of Abrami Soil erosion is one of the most devastating soil degradation processes. In temperate climate regions, soil erosion rarely assumes excessive proportions. In the management of forest soil, the potential erosion threat drastically increases with an increase in climate aridity. Water erosion is particularly favored by parent materials of low water permeability and by soils derived from such materials. In the Mediterranean and sub-Mediterranean area of Croatia, these are primarily flysch, marl and Werfen schists. These materials show good physical weathering properties, thus providing a rich source of erosion material. As a rule, the soil formed from such parent material is of silty-clayey to clayey texture, and has a relatively low infiltration capacity. The soil unprotected by vegetation (burned sites) manifests particularly devastating forms of water-induced erosion. In the past 50 years, flysch terrains of Istria have been subjected to a series of technical, biological and biological-technical treatments aimed at preventing water erosion and recovering the eroded soils. An experimental (research) site was set up in Abrami near Buzet for the purpose of monitoring erosion processes and rehabilitation effects of different biological-technical and biological methods of eroded area recovery. The effects of the treatments on soil properties in the research site are in the form of progressive pedogenetic processes. A synergy of the effects of recovery methods and different natural conditions (relief, vegetation) in the experimental site is particularly well reflected in erosion indicators, such as the production of erosion sediment (erosion production), and to a lesser extent, the surface flow index. For this reason, research in this work focuses primarily on soil properties and erosion production dynamics.
108
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99–110)
N. Pernar i dr.
From the geological-lithological aspect, the research site of Abrami is made up of Eocene flysch composed of alternate layers of light grey marl and dark lime sandstone, i.e. thinner or thicker interbeds of sandy limestone. The climate is sub-Mediterranean. The mean annual temperature is 12 °C and the mean annual precipitation is 975 mm. The natural potential vegetation in the localities is represented by the community of hop hornbeam and autumn moor grass. Established in 1956 on the slope exposed to highly pronounced erosion processes, the research site has an area of 23.46 ha. A series of technical and biological erosion recovery measures had been undertaken in the site by 1963 for the purpose of investigating their applicability in practice. Technical activities included the construction of step-like terraces, of the bench terrace type (»gradoni«), and contour rustic walls. A variety of plant material was planted and seeds of different plant species were sown in the area (Table 1). Several control plots were also established in parts of the Abrami site, where either no treatment was applied or the seedlings were planted into the planting holes. Six plots intended for the measurement of erosion sediment production were established in 1969, followed by research into the quantitative erosion indicators, which started in 1970 (Table 1). After an interruption in 1977, measurements were resumed in 1997 and 1998 (two plots) and in 1999 (three plots). Erosion indicators have continuously been measured since 2000; however, measurements in plot I (plot I was omitted from this research due to its specific features) have been performed by means of terrestrial photogrammetry. The seventh plot was established in 2004, and has been the subject of measurements since 2005. This work encompasses measurement data from 2005, 2006 and 2007. The research includes plots II, III, IV, V, as well as VI and VII. The soil and organic residues were sampled in the immediate surroundings of the erosion-measuring plots. Next to the plots in which no technical recovery measures were undertaken, a pedological profile was opened and the soil was sampled by horizons. Some smaller plots of 50 x 50 cm were used to sample the forest floor in 3 points next to the plots (near the top, in the middle of the slope and near the bottom). Undisturbed soil from the depth of 0-5 cm was cylinder-sampled in these smaller plots. The soil profiles next to the terraced plots were not sampled. The forest floor was sampled in small 50 x 50 cm plots, particularly those established on the slopes and on the top of the bench terraces. After the removal of the forest floor, the soil in the small plots was sampled with a probe (disturbed soil) to a 10 cm depth, and with a cylinder (undisturbed soil) to a 5 cm depth. The granulometric soil composition was determined according to HRN ISO 11277:2004, the pH according to HRN ISO 10390:2005, the CaCO3 content according to HRN ISO 10693:2004, organic carbon (TOC) according to HRN ISO 10694:2004, porosity according to HR ISO 11508 and 11272 2004, water retention capacity according to HRN ISO 11461:2001, air capacity according to HRN ISO 11580 and 11272:2004, and soil water permeability according to HRN ISO 17312:2005. Measurements of erosion parameters were based on the cumulative measurement of runoff and erosion sediment for each particular rain event (in some cases several rain events were measured cumulatively). Water with eroded particles was determined in the field by measuring water levels in retention basins and/or tubs. The total quantity of erosion sediment in the collected water was determined according to the HRN ISO 4365 standard. Rain events were registered in the site itself with a pluviograph within the meteorological station of Abrami. In converting the erosion production mass into volume, the average erosion sediment density was assumed to be 1.2 Mg m-3. Statistical analyses (descriptive statistics, correlations, t-test) were performed with STATISTICA 7.1 software. Research into soil physiography in the site did not show any significant differences between the samples, regardless of sampling depths (the pH in water suspension is between 7.7 and 7.9), which indicates long-term erosion impacts, that is, the homogeneity of the material. The soil in plot II does not have a developed humus-accumulative horizon. It is a strongly skeletal eutric regosol with a discontinued layer of the forest floor (the layer contains 1,531 kg ha–1 of dry organic matter). The soil in the surface 0.5 cm is moderately porous (48.4%), with moderate water capacity (37%) and low water permeability (Table 2). In plots II and III (one immediately next to the other) the soil is eutric cambisol, with a depth of ~90 cm. The depth of the humus-accumulative horizon is only 2 – 4 cm, which reflects the erosion impact in the past. The slightly-to-moderately porous soil has relatively low water permeability (Table 2). In plot V the soil is eroded eutric cambisol with a discontinued A-horizon. This is shallower and texturally lighter soil than the soil in plots III and VII. In terms of granulometric composition, the soil is silty loam. Water permeability is very fast in the surface 5 cm. In plots IV and VI, the soil in the surface 10 cm is of silty-clayey texture, both on the slopes and the terraces. On the terraces of these plots the soil is more compacted and the forest floor accumulation is higher, but water permeability is lower than on the slopes of the bench terraces. The annual precipitation amount ranged from 908 mm in 2005, over 979 mm in 2006, to 1.167 mm in 2007. During 2005, the least precipitation occurred in the first annual quarter (<100 mm), while in the other 3 quarters the amount of precipitation was very similar. During 2006 and 2007, precipitation amounts by quarters were almost identical: most rainfall occurred in the 1st, followed by the 3rd quarter, and the least occurred in the 4th quarter (Fig. 5). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
109
N. Pernar i dr.
Utjecaj tehni~kih i biolo{kih zahvata na tlo i dinamiku erozije na istra`iva~kom poligonu Abrami (99–110)
Measurements of surface runoff and erosion production show that the most severe erosion occurred in plot II (Fig. 5). In the early 1970s, the annual erosion production in this plot amounted to over 500 m3 km-2, while during the three-year measurement period it came to between 47.9 and 65.3 m3 km-2. More than half of the erosion production took place in the 3rd annual quarter. Of other plots, distinct production is manifested by plot V and plot VII (Fig. 5 and 6). In the three remaining plots, the annual erosion production is considerably lower and does not exceed 0.5 m3 km-2. There is no significant difference in the dynamics of annual production, except that erosion extremes occurred in plot IV in 2007, which coincides with the extremes in plots II and V. The lowest surface runoff coefficient was identified in plot III and the highest in plot II. The mean annual runoff coefficient in plot II ranges between 0.052 and 0.076, and the maximal comes to as much as 0.397. This suggests a very low infiltration capacity of precipitation water. Namely, in this plot the soil is shallow regosol of silty texture (72% of silt) and of very poor water permeability capacity (k=0.04 m/day). Erosion production in plots IV and VI is very low (Fig. 5). Overall biomass production in plot VI is lower than in plot IV, while the quantity of forest floor is similar to that in plot II. On the other hand, better developed trees of black pine and a very dense layer of ground vegetation in plot IV are responsible for higher leaf litter quantities: 3,312 kg ha-1 on the slopes of the bench terraces and 4,144 kg ha-1 on the terraces. It was found that erosion production was lower in the plots with higher organic matter content (in the forest floor and the mineral part of the soil). All these point to a series of mutual impacts, which synergistically determine the rate and intensity of erosion in these plots. This is explained by lower erosion sediment production in Plot IV in comparison with plots V and VI, although the terrain in plot IV has a much steeper slope. On the other hand, it is evident that, compared to plot V in which only biological recovery measures were applied, the application of technical recovery measures in plots IV and VI resulted in a much earlier reduction of erosion intensities. According to the results of research, the application of biological-technical recovery measures increases soil permeability and the soil organic matter content in proportion to the steepness of the terrain. The steeper the terrain, the higher the content is. In this climatic region, the most erodible period occurs in the 3rd quarter of the year. Erosion production in the terrain recovered with biological-technical measures is very low, regardless of the distribution and intensity of precipitation; on the other hand, biological recovery itself, without any technical measures, results in much weaker erosion control. Keywords: erosion, soil erodibility, soil water permeability, erosion production
Adresa autorâ – Authors’ address: Prof. dr. sc. Nikola Pernar e-po{ta: npernar@sumfak.hr Doc. dr. sc. Darko Bak{i} e-po{ta: baksic@sumfak.hr Ivan Perkovi}, dipl. in`. {um. e-po{ta: perkovic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za uzgajanje i ekologiju {uma Sveto{imunska 25 p. p. 422, 10002 Zagreb HRVATSKA
Primljeno (Received): 05. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 02. 12. 2010.
110
mr. sc. Danko Holjevi} e-po{ta: dholjev@voda.hr Hrvatske vode Prof. dr. sc. Josip Petra{ e-po{ta: jpetras@grad.hr Gra|evinski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Fra Andrije Ka~i}a Mio{i}a 26 10000 Zagreb HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama sjevernoga Velebita i [tirova~e Darko Bak{i}, Ivan Perkovi}, Nikola Pernar, Joso Vukeli}, Boris Vrbek Nacrtak – Abstract U radu su predstavljena pedolo{ka istra`ivanja u tri smrekove zajednice na sjevernom Velebitu i u [tirova~i: Aremonio-Piceetum Horvat 1938, Laserpitio krapfii-Piceetum Vukeli} i dr. 2010, Calamagrostio variae-Piceetum Bertovi} 1975 nom. illeg. U tim su zajednicama uzeti kompozitni uzorci tla (13 kompozitnih uzoraka sastavljenih od po 9 pojedina~nih uzoraka) u povr{inskom sloju tla do 5 cm dubine i po pedolo{kim profilima (11 profila). Reakcija tla jedina je pokazala statisti~ki zna~ajne razlike za povr{inski sloj tla, i to za zajednice Aremonio-Piceetum i Laserpitio krapfii-Piceetum. Najni`a pH-vrijednost u zajednici Aremonio-Piceetum uvjetovana je kiselim mati~nim supstratom, zaravnjenim reljefom koji dodatno u uvjetima perhumidne klime pogoduje podzolizaciji, dok specifi~ne mikroklimatske prilike, mrazi{te i visoka zra~na vlaga utje~u na intenzivnije nakupljanje sirovoga humusa. U odnosu na pH-reakciju najmanju kiselost pokazuje asocijacija Laserpitio krapfii-Piceetum, ~ime su potvr|ena fitocenolo{ka istra`ivanja (Vukeli} i dr. 2010) prema kojima ta zajednica u odnosu na ostale ima najve}i broj vrsta reda Fagetalia (Pawlovski i dr. 1928) koje su dominantne u okolnim, uglavnom neutrofilnim bukovim i bukovo-jelovim {umama. Sve tri istra`ivane zajednice Aremonio-Piceetum, Laserpitio krapfii-Piceetum i Calamagrostio variae-Piceetum u povr{inskom sloju tla do 5 cm pokazale su veliku one~i{}enost olovom, a zajednice Laserpitio krapfii-Piceetum i Calamagrostio variae-Piceetum i veliku one~i{}enost cinkom i kadmijem. Klju~ne rije~i: smrekove zajednice, pedofiziografske zna~ajke, te{ki metali, Velebit
1. Uvod – Introduction Danas se najve}i i najcjelovitiji kompleksi prirodnih smrekovih sastojina Hrvatske rasprostiru u altimontanskom i subalpinskom vegetacijskom pojasu Velebita na nadmorskim visinama u rasponu od 1100 do gotovo 1600 m. Temeljem karte stani{ta izra|ene za projekt KEC (2003) povr{ina smrekovih {uma u Parku prirode Velebit iznosi 3165 ha. Na temelju dosada{njih fitocenolo{kih istra`ivanja smrekovih {uma sjevernoga Velebita (Horvat 1938, 1950, 1963, Bertovi} 1975, Vukeli} i Tomljanovi} 1990, Vukeli} i dr. 2010) mogu se lu~iti tri razli~ite asocijacije: u mrazi{nim udolinama [tirova~e i Apati{anske dulibe altimontanska smrekova {uma s pavlovcem (Aremonio-Piceetum Horvat 1938), u pli}im vrta~ama i padinama koje se spu{taju s okolinih vrhova altimontansko-subalpinska smrekova {uma s obrubljeCroat. j. for. eng. 32(2011)1
nim gladcem (Laserpitio krapfii-Piceetum Vukeli} i dr. 2010, koja u velikom dijelu obuhva}a Horvatovu asocijaciju »Piceetum croaticum subalpinum« Horvat 1950) i na stjenovitim vrhovima, kukovima, {krapama i grebenima subalpinska smrekova {uma s milavom (Calamagrostio variae-Piceetum Bertovi} 1975). One su tu rasprostranjene kao azonalne, mikroklimatski i edafski uvjetovane zajednice od kojih smrekova {uma s pavlovcem pridolazi u pojasu dinarske bukovo-jelove {ume (Omphalodo-Fagetum /Tregubov 1957/ Marin~ek i dr. 1993), a ostale dvije u pojasu subalpinske bukove {ume (Fagetum subalpinum) odnosno klekovine bora (Pinetum mugi). Njihove me|usobne razlike potje~u od ekolo{kih ~imbenika presudnih za pridolazak i rasprostranjenost, od kojih su posebno zanimljivi edafski odnosi koje smo istra`ivali u ovom radu.
111
D. Bak{i} i dr.
Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama ... (111–120)
Na to upu}uju i rezultati dosada{njih malobrojnih tipolo{kih i pedolo{kih istra`ivanja (Gra~anin 1963, Cestar i dr. 1977, 1978, Vrbek 2006a, 2006b). Pedolo{ka istra`ivanja koja su obavili Cestar i dr. (1978) pokazala su da se asocijacija Picetum croaticum subalpinum javlja u vrta~ama, osobito na sjevernim padinama, na kalkomelanosolima i kalkokambisolima sa sirovim humusom. Oni isti~u da su kalkomelanosoli pod tom zajednicom najbogatiji ukupnim du{ikom i humusnim tvarima. Za zajednicu Calamagrostio variae-Piceetum navode da ima vrlo usku pedolo{ku amplitudu te da uspijeva na raskidanim vapnena~kim blokovima na kojima su formirani plitki organogeni ili organomineralni kalkomelanosoli sa sirovim humusom. Njezin organi~ni horizont na tipi~nim stani{tima ima debljinu 10 do 15 i vi{e centimetara. Uz to je uvijek prisutan Oh podhorizont debljine i do 2 cm.
2. Materijal i metode istra`ivanja – Material and methodes of research Plohe su postavljene u tri smrekove zajednice: altimontanska smrekova {uma sa {umskim pavlovcem (Aremonio-Piceetum), altimontansko-subalpinska smrekova {uma s obrubljenim gladcem (Laserpitio krapfii-Piceetum) i subalpinska smrekova {uma s milavom (Calamagrostio variae-Piceetum) (slika 1). Na svim su plohama obavljena terenska pedolo{ka istra`ivanja koja su obuhvatila odre|ivanje koordinata polo`aja ru~nim GPS ure|ajem Garmin 76CSx, mjerenje nagiba i izlo`enosti terena opti~kim klinometrom i kompasom Suunto Tandem, uzimanje kompozitnih uzorka povr{inskoga sloja tla do 5 cm dubine i otvaranje pedolo{kih profila (11 profila), te uzimanje uzoraka tla po pedogenetskim horizontima. Kompozitni uzorci uzeti su na 13 lokaliteta u povr{inskom sloju tla do 5 cm dubine. Svaki kompozitni uzorak sastojao se od 9 pojedina~nih uzoraka uzetih u razmaku od 1 m u kri`nom rasporedu. Kompozitni uzorci tla do dubine od 5 cm, te uzorci tla uzeti unutar pedolo{kih profila po pedogenetskim horizontima analizirani su ovim laboratorijskim metodama: Þ Odre|ivanje pH-vrijednosti pH (H2O) i pH (CaCl2) – HRN ISO 10390:2005; Þ Odre|ivanje sadr`aja karbonata CaCO3 kod uzoraka u mineralnom dijelu tla s pH (CaCl2 > 6) – volumetrijska metoda – HRN ISO 10693:2004; Þ Odre|ivanje organskoga i ukupnoga ugljika suhim spaljivanjem (elementarna analiza) u kompozitnim uzorcima tla do 5 cm dubine i u humusno-akumulativnom horizontu – HRN ISO 10694:2004; Þ Odre|ivanje sadr`aja ukupnoga du{ika suhim spaljivanjem (elementarna analiza) u kompozitnim
112
uzorcima tla do 5 cm dubine i u humusno-akumulativnom horizontu – HRN ISO 13878:2004; Þ Odre|ivanje koncentracije elemenata Pb, Zn, Cu i Cd nakon ekstrakcije zlatotopkom na kompozitnim uzorcima i uzorcima s profila HRN ISO 11466:2004; Þ Odre|ivanje granulometrijskoga sastava tla HRN ISO 11277:2004; Þ Za dio uzoraka granulometrijski sastav odre|en je pipet metodom nakon pripreme u Na-pirofosfatu. Za analizirane varijable kompozitnih uzoraka tla do 5 cm dubine napravljena je deskriptivna statistika: broj uzoraka, aritmeti~ka sredina, medijan, standardna devijacija, minimum i maksimum. Razina zna~ajnosti od 5 % u svim testovima smatrana je statisti~ki zna~ajnom. Razlike aritmeti~kih sredina varijabli kompozitnih uzoraka tla do 5 cm testirane su analizom varijance ako je bio zadovoljen uvjet homogenosti varijance. Ako je analiza varijance pokazala da postoji statisti~ki zna~ajna razlika za odre|enu varijablu po istra`ivanim fitocenozama, Tukeyevim vi{estrukim post-hoc testom utvr|eno je koje se fitocenoze za danu varijablu zna~ajno razlikuju. Analize su napravljene u programskom paketu STATISTICA 7.0 (StatSoft, Inc. 2003). Stupanj one~i{}enja za povr{inski sloj tla do 5 cm rangiran je po Brüne-Ellighausu (1981), pri ~emu se pridr`avalo grani~nih vrijednosti za Pb 150 mg kg–1, Zn 300 mg kg–1, Cd 2 mg kg–1 i Cu 100 mg kg–1 (tablica 1), te prema Pravilniku o za{titi poljoprivrednog zemlji{ta od one~i{}enja (NN 032/2010). S obzirom na to da je ve}ina kompozitnih uzoraka tla pra{kasto-ilovaste teksture maksimalno dopu{tene koli~ine (MDK), prema Pravilniku o za{titi poljoprivrednog zemlji{ta od one~i{}enja su za Pb 100 mg kg–1, Zn 150 mg kg–1, Cd 1 mg kg–1, Cu 90 mg kg–1, tablica 1.
3. Podru~je istra`ivanja – Research area Istra`ivanje je provedeno u tri smrekove fitocenoze: Aremonio-Piceetum, Laserpitio krapfii-Piceetum i Calamagrostio variae-Piceetum na sjevernom Velebitu i u [tirova~i, kako je prikazano na slici 1. Litolo{ku podlogu na sjevernom Velebitu ~ine dogerski vapnenci s ulo{cima dolomita, malmski dolomitizirani vapnenci, te paleogenske vapnena~ke bre~e i vapnenci. U u`em dijelu [tirova~e litolo{ku podlogu izgra|uju naslage srednjega i gornjega trijasa i lijasa, a na dijelovima dna uvale [tirova~e nalaze se i kvartarne naslage promjenjive debljine i litolo{koga sastava. Vapnenci prete`no dolaze u dnu uvale, dok su dolomiti zastupljeni na bokovima. Klasti~ne naslage zastupljene su ve}inom na isto~nom boku Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama ... (111–120)
D. Bak{i} i dr.
Tablica 1. Kriteriji odre|ivanja stupnja one~i{}enja prema Brüne-Ellinghausu (1981) i Pravilniku o za{titi poljoprivrednog zemlji{ta od one~i{}enja (2010) Table 1 Criteria for determining pollution degrees according to the Brüne-Ellinghaus method (1981) and the Regulation on the Protection of Agricultural Land against Pollution (2010) Brüne-Ellinghaus, 1981. Stupanj one~i{}enja – Pollution degree Vrlo nizak – Very low Nizak – Low Srednji – Medium Visok – High Vrlo visok – Very high Iznad GV – Above Limit value 1 2
% GV1 1–5 5 – 10 10 – 25 25 – 50 50 – 100 > 100
Pravilnik o za{titi poljoprivrednog zemlji{ta od one~i{}enja, 2010. Regulation on the Protection of Agricultural Land against Pollution, 2010 Stupanj one~i{}enja – Pollution degree SO2 (%) = TM/MDK*100 ^isto, neoptere}eno – Clean < 25 Pove}ana one~i{}enost – Increased 25 – 50 Velika one~i{}enost – High contamination 50 – 100 One~i{}eno – Contaminated 100 – 200 Zaga|eno – Polluted > 200
GV – Grani~na vrijednost – Limit value SO – Stupanj one~iš}enja (udio teških metala/maksimalna dopuštena vrijednost)*100 – Pollution degree (heavy metal content/maximum allowed content)*100
Slika 1. Podru~je istra`ivanja s ozna~enim plohama i karakteristi~nim izgledom istra`ivanih zajednica s najzastupljenijim tipovima tla Fig. 1 Research area with marked plots and characteristic appearance of investigated communities with the best represented soil types [tirova~e, a izgra|uju ih tufiti~ni lapori i pje{~enjaci koji su izrazito crvene boje (Mamu`i} i dr. 1966, 1973, Veli} i dr. 1976, Soka~ i dr. 1976). Klima je prema podacima meteorolo{ke postaje Zavi`an (1594 m n. v.) perhumidna, umjereno hladna s prosje~nom godi{njom temperaturom zraka od 3,8 °C (Zavi`an, 1971 – 2006. godine) i prosje~nom koli~inom oborina od 1983 mm/god. (min. = 1302 mm/god.; maks. = 2457 mm/god.). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
4. Rezultati istra`ivanja i rasprava Research results and discussion 4.1 Pedofiziografske zna~ajke Pedophysiographic features Prema nagibu terena izmjerenom na mjestima uzorkovanja zajednica Aremonio-Piceetum javlja se na blago nagnutim terenima na kojima je prosje~an
113
114 L-P
L-P
L-P
L-P L-P L-P C-P C-P
Lomska duliba Veliki Zavi`an Veliki Zavi`an Lomska duliba
44°48'12,75''N 14°58'46,96''E 1476
44°48'17,58''N 14°58'49,14''E 1422
44°47'10,14''N 15°0'22,15''E 1285
44°46'10,90''N 15°1'35,19''E 1295 Veliki Lom
Veliki 44°44'51,34''N 15°0'54,50''E 1317 Lubenovac
V4
V5
V6
V7
V8
P 115 44°48'26,10''N 14°58'13,50''E 1462 Balinovac Veliki Zavi`an
44°46'14,10''N 15°1'51,88''E 1260
Vg 2
V3
L-P
Lomska duliba
44°46'9,60''N 15°2'1,56''E
Vg 1
44°48'7,57''N 14°58'46,60''E 1540
1234
A-P
1124 [tirova~a
44°41'50,64''N 15°3'9,91''E
V2
Nad. FitoGeog. du`ina visina Podru~je cenoza (GPS) Longitude Area PhytoAltitude coenose
A-P
Geog. {irina Latitude
P 118 44°41'55,53''N 15°3'11,82''E 1149 [tirova~a
Pedolo{ki profil Soil profile
Dubina Horizont (od) Horizon Depth (from) A/E 0 Bs 10 Brunipodzol Umbric Stagnic Podzol C1 25 C2 46 Aoh 0 E 3 Eutri~ni kambisol ilimerizirani Haplic Cambisol (Hyperochric, Eutric) (B)v1 9 (B)v2 60 Aoh 0 Kalkokambisol plitki na karbonatnoj tro{ini Leptic Cambisol (Sceletic) (B)rz 11 0 Kalkokambisol plitki na karbonatnom koluviju Aum Hyperleptic Cambisol (Colluvic, Calcaric) (B)rz 8 Aoh 0 Kalkokambisol ilimerizirani Aoh/E 2 Leptic Cambisol (Hyperochric, Calcaric) (B)rz 5 Kalkokambisol s prevagom skeleta Amo 0 karbonatnih bre~a (B)rz 20 Leptic Cambisol (Skeletic, Calcaric) Kalkokambisol na tro{ini karbonatnih bre~a Aoh 0 Hyperleptic Cambisol (Hyperochric, (B)rz 2 keletic, Calcaric) Aoh 0 Kalkokambisol tipi~ni duboki Leptic Cambisol (Humic, Calcaric) (B)rz 10 Aoh 0 Kalkokambisol na karbonatnom skeletu Leptic Cambisol (Ochric, Sceletic, Calcaric) (B)rz 4 Ofh 0 Kalkomelanosol organomineralni Mollic Leptosol (Humic) Amo 16 Aoh 0 Kalkokambisol plitki na karbonatnom skeletu Leptic Cambisol (Ochric, Sceletic, Calcaric) (B)rz 3 Tip tla Soil type
6,90 4,95 7,20 5,37 6,60 5,39 7,12 5,62 7,21
10 50 4 35 16 55 3 30
6,28
2 30
7,68
40
4,42 6,83 4,96 6,28 4,57 6,39 4,84 6,95
6,69
6,02
7,38
Dubina (do) pH H2O pH CaCl2 Depth (to) 10 3,88 2,90 25 4,70 3,70 46 4,75 3,96 100 4,65 3,87 3 4,18 3,74 9 5,30 4,50 60 5,89 5,01 90 5,88 5,26 11 5,30 4,71 45 6,33 5,55 8 5,88 5,45 27 6,51 6,05 2 5,05 4,56 5 5,36 5,05 60 7,23 6,91 20 6,97 6,60
187,5 – 96,2 – 193,3 136,5 73,5 –
–
83,3
12,7 – 7,7 – 12,9 10,8 6,1 –
–
6,6
–
10,9
111,7 –
–
11,3 – 10,0 – 7,8
145,9 – 125,4 – 101,2 –
–
7,3
81,4 –
–
7,9
96,9 –
N tot., g kg–1
C org., g kg–1
Tablica 2. Pedofiziografske zna~ajke tla po profilima otvorenim u zajednicama Aremonio-Piceetum (A-P), Laserpitio krapfii-Piceetum (L-P) i Calamagrostio variae-Piceetum (C-P) Table 2 Pedophysiographic soil features by profiles opened in the communities Aremonio-Piceetum (A-P), Laserpitio krapfii-Piceetum (L-P) and Calamagrostio variae-Piceetum (C-P)
15 – 12 – 15 13 12 –
–
13
–
10
–
13 – 13 – 13
–
11
–
12
C:N
– 38,7
–
– 38,7 – 34,4
34,4
30,1
38,7
34,4 34,4
–
– 30,1
–
–
–
CaCO3, g kg–1
D. Bak{i} i dr. Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama ... (111–120)
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama ... (111–120)
nagib iznosio 3°. Zajednica Laserpitio krapfii-Piceetum javlja se na ve}em nagibu, prosje~no 15°, a zajednica Calamagrostio variae-Piceetum na najve}im nagibima, prosje~no 27°. Zajednica Aremonio-Piceetum zabilje`ena je u [tirova~i u najni`em zaravnjenom dijelu. Rasprostire se na nadmorskoj visini od oko 1100 do 1200 m. Mati~nu podlogu na oba otvorena profila ~ine trijaski klastiti izgra|eni od tufiti~nih lapora i pje{~enjaka izrazito crvene boje. Mati~ni supstrat i polo`aj u reljefu, uz specifi~ne klimatske prilike, uvjetovali su nastanak dubokih kiselih tala u kojima su izra`eni znakovi podzolizacije (slika 1). Zajednica Laserpitio krapfii-Piceetum javlja se na ve}im nadmorskim visinama izme|u 1200 i 1500 m na sjevernim i isto~nim ekspozicijama. Uglavnom pridolazi na kalkokambisolu (slika 1) ~ija je dubina uvjetovana razvedeno{}u i polo`ajem u reljefu. Mati~nu podlogu ~ine karbonatne jelar bre~e i vapnena~ko-dolomitni blokovi, a u ni`im dijelovima Lomske dulibe karbonatni koluvij. Zajednica Calamagrostio variae-Piceetum pridolazi na nadmorskim visinama iznad 1400 m, na najvrletnijem terenu vapnena~kih blokova izgra|enih od karbonatnih jelar bre~a. Na takvu vrletnom terenu i ekstremnim klimatskim prilikama razvijaju se najpli}a tla, kalkomelanosol organogeni i organomineralni (slika 1) te kalkokambisol plitki. Analize kompozitnih uzoraka tla uzetih s dubine do 5 cm u tri razli~ite smrekove zajednice (Aremonio-Piceetum, Laserpitio krapfii-Piceetum i Calamagrostio variae-Piceetum) pokazale su da je najni`a pH-vrijednost zabilje`ena u zajednici Aremonio-Piceetum, zatim u zajednici Calamagrostio-Piceetum, a najvi{a u Laserpitio krapfii-Piceetum. Prosje~na vrijednost pH (H2O) u zajednici Aremonio-Piceetum iznosi 4,35, u Laserpitio krapfii-Piceetum 5,56, a u Calamagrostio variae-Piceetum 5,23 (tablica 3). Prema pH-vrijednosti za dubinu tla do 5 cm statisti~ki se zna~ajno razlikuju zajednice Aremonio-Piceetum i Laserpitio krapfii-Piceetum (pH (H2O), p = 0,01447; pH (CaCl2), p = 0,01668). U svim zajednicama povr{inski sloj tla bogato je humozan i bogato opskrbljen du{ikom. Najbogatiji je u zajednici Calamagrostio variae-Piceetum, gdje prosje~na vrijednost C org. iznosi 131,6 g kg–1, a N tot. 9,3 g kg–1 (tablica 3). Vrijednost C : N u sve tri zajednice pokazuje povoljan odnos koji se kre}e izme|u 11 i 15. Prosje~na debljina humusno-akumulativnoga horizonta najmanja je u zajednici Aremonio-Piceetum i iznosi 6,5 cm, ve}a je u zajednici Laserpitio krapfiiPiceetum i iznosi 7,5 cm, a najve}a je u zajednici Calamagrostio variae-Piceetum i iznosi 21 cm. Sadr`aj pHvrijednosti, C org. i N tot. u humusno akumulativnom horizontu pokazuje sli~ne vrijednosti i identi~an Croat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Bak{i} i dr.
trend kao i kompozitni uzorci tla do 5 cm dubine pa ih zbog toga ne}emo posebno navoditi. Ako promatramo argiloakumulativni i kambi~ni horizont, najni`u pH-vrijednost ima zajednica Aremonio-Piceetum u kojoj prosje~na vrijednost pH (H2O) iznosi 5,30. U zajednici Laserpitio krapfii-Piceetum prosje~na vrijednost pH (H2O) iznosi 6,92. Najvi{u pH-vrijednost ima zajednica Calamagrostio variae-Piceetum u kojoj prosje~na vrijednost pH (H2O) iznosi 7,21, ali je rije~ samo o jednom profilu otvorenom na plitkom i izrazito skeletnom kalkokambisolu. Sva tla imaju teksturu u rasponu od pra{kaste do glinovite ilova~e. Pojedine frakcije ne mogu se usporediti zbog razli~itih metoda odre|ivanja granulometrijskoga sastava.
4.2 Sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu – The content of heavy metals Pb, Zn, Cd and Cu Grani~ne vrijednosti za te{ke metale (GV) iskazuju najve}e dopu{tene koncentracije iznad kojih je rizik od koncentracije te{kih metala neprihvatljiv zbog depresivnoga i toksi~noga u~inka na biljke i druge organizme (Martinovi} 1997, 2003). Pri tome je va`no poznavanje prirodno ste~enoga (»geogenoga«, »pedogenoga«) stanja te{kih metala u tlu. Prema podacima (Martinovi} 1997, Gra~anin i Ilijani} 1977) naj~e{}e se uzimaju prirodne vrijednosti za Pb manje od 10 mg kg–1, Zn od 10 do 50 mg kg–1, Cd manje od 0,5 mg kg–1 i Cu od 5 do 20 mg kg–1. Novija istra`ivanja provedena prilikom izrade Geokemijskoga atlasa Hrvatske (Halami} i Miko 2009) prikazuju prostornu raspodjelu kemijskih elemenata u povr{inskom dijelu tla do 25 cm dubine provedenih na mre`i 5 × 5 km za cijelu Hrvatsku. Stoga su podaci iz Geokemijskoga atlasa referentni i prikladni za usporedbu. Oni su recentno, a ne geogeno stanje. Raspon koncentracije Pb u povr{inskom sloju tla od 0 do 25 cm za gorsku Hrvatsku kre}e se izme|u 14 i 136 mg kg–1, a medijan iznosi 39 mg kg–1. Raspon koncentracije Zn je od 33 do 638 mg kg–1 s medijanom 104 mg kg–1, raspon koncentracije Cd je od 0,2 do 15,5 mg kg–1 s medijanom od 0,6 mg kg–1, a raspon koncentracije Cu je od 6 do 85 mg kg–1 s medijanom od 25 mg kg–1. Usporedbom podataka iz Geokemijskoga atlasa Hrvatske s tablicom 4, u kojoj su dane prosje~ne vrijednosti za Pb, Zn, Cd i Cu za tri istra`ivane smrekove zajednice, uo~ava se da je vrijednost medijana za sadr`aj Pb ve}a u sve tri zajednice od vrijednosti medijana za gorsku Hrvatsku. Vrijednost medijana za Zn ne odstupa zna~ajno od vrijednosti medijana za gorsku Hrvatsku. Medijan za sadr`aj Cd kod Laserpitio krapfii-Piceetum i Calamagrostio variae-Piceetum dvostruko je ve}i od medijana za gorsku Hrvatsku, dok je za zajednicu Aremonio-Piceetum dvostru-
115
D. Bak{i} i dr.
Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama ... (111–120)
Tablica 3. Deskriptivna statistika za pH-vrijednost, sadr`aj C org. i N tot. za kompozitne uzorke tla uzete iz povr{inskoga sloja do 5 cm dubine u sve tri istra`ivane zajednice: Aremonio-Piceetum (A-P), Laserpitio krapfii-Piceetum (L-P) i Calamagrostio variae-Piceetum (C-P). Broj kompozitnih uzoraka u A-P je 3, u L-P je 8, a u C-P je 2 Table 3 Descriptive statistics for pH value, C org. and N tot. content for composite soil samples taken from the surface layer up to 5 cm deep in all the three studied communities: Aremonio-Piceetum (A-P), Laserpitio krapfii-Piceetum (L-P) and Calamagrostio variae-Piceetum (C-P). The number of composite samples in A-P is 3, in L-P it is 8 and in C-P it is 2 Varijabla Variable Aritm. sr. Mean Medijan Median pH H2O Std. dev. S.D. Min. Max.
A-P
L-P
C-P
Varijabla Variable
A-P
4,35 5,56 5,23 4,28 5,64 5,23
L-P
Varijabla Variable
C-P
3,72 5,07
4,52
3,99 5,15
4,52
A-P
L-P
C-P
113,1 126,2 131,6 96,9 119,7 131,6 C org g kg–1
pH CaCl2
Varijabla Variable
A-P
L-P
C-P
8,5
8,9
9,3
7,9
9,2
9,3
N tot g kg–1
0,51 0,54 0,23
0,72 0,58
0,08
50,2
87,3
1,9
2,5
5,1
3,88 4,62 5,07 4,89 6,33 5,39
2,90 4,26 4,26 6,07
4,46 4,57
72,9 84,7 69,8 169,4 205,8 193,3
6,9 10,7
5,7 13,5
5,7 12,9
ko manji. Medijan za sadr`aj Cu za sve tri zajednice ni`i je od medijana za gorsku Hrvatsku. Martinovi} (2003) navodi da sva tla Parka prirode Velebit u bioklimi bukovo-jelove {ume imaju visok stupanj one~i{}enja (ve}i od 50 % grani~ne vrijednosti), dok za Zn i Cd navodi da pokazuju bitno ni`i stupanj one}i{}enja. Zna~ajan utjecaj na sadr`aj te{kih metala imaju pH-vrijednost, sadr`aj organske tvari, tekstura i kapacitet izmjenjivih kationa (Ross 1994, Vanmechelen i dr. 1997). Najni`i sadr`aj te{kih metala u povr{inskom sloju tla do 5 cm kod zajednice Aremonio-Piceetum mogao bi se pripisati jednim dijelom geogenomu porijeklu, a drugim dijelom manjoj izlo`enosti zra~noj poluciji zbog relativno za{ti}enoga polo`aja jer se radi o udolini okru`enoj planinskim vrhovima.
39,8
Zn i Cd su ~esto prisutni kao elementi u tragovima u vapnena~kim stijenama i karbonatnim mineralima (Vanmechelen i dr. 1997), {to ide u prilog ve}emu geogenomu sadr`aju na kalkokambisolu i kalkomelanosolu u zajednicama Laserpitio-Piceetum i Calamagrostio-Piceetum. Istra`ivanja koja su proveli Glava~ i dr. (1985) te Vrbek i dr. (1991) pokazala su da stupanj optere}enja Pb, Zn i Cu koincidira s porastom nadmorske visine i izlo`eno{}u terena. Martin i Bullok (1994) navode da topivost i pristupa~nost te{kih metala op}enito raste s pove}anjem kiselosti. Prema tomu mo`emo o~ekivati da su te{ki metali najmobilniji u najkiselijem tlu u zajednici Aremonio-Piceetum. S obzirom na stupanj one}i{}enja povr{inski sloj tla do 5 cm dubine u svim trima smrekovim zajedni-
Tablica 4. Deskriptivna statistika sadr`aja te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u kompozitnim uzorcima tla do 5 cm dubine po istra`ivanim zajednicama A-P, L-P i C-P. Broj kompozitnih uzoraka u A-P je 3, u L-P je 8, a u C-P je 2 Table 4 Descriptive statistics of heavy metal content (Pb, Zn, Cd and Cu) in composite soil samples up to 5 cm depth by the studied communities A-P, L-P and C-P. The number of composite samples in A-P is 3, in L-P it is 8, and in C-P it is 2 Varijabla Variable Aritm. sr. Mean Medijan Median Pb mg kg–1 Std. dev. S.D. Min. Max.
116
A-P
L-P
C-P
50,9
69,1
54,7
54,5
65,0
54,7
Varijabla Variable
A-P
L-P
C-P
Varijabla Variable
57,0 106,6 75,0 61,0 101,0 75,0 –1
Zn mg kg
Cd mg kg
A-P
L-P
C-P
0,4
1,2
1,9
0,3
1,0
1,9
–1
Varijabla Variable
Cu mg kg
A-P
L-P
C-P
13,7
19,2
17,9
13,4
18,4
17,9
–1
11,5
16,2
0,4
42,1 25,9
60,8
0,1
0,7
0,1
7,8
3,4
13,9
38,0 60,1
48,2 95,8
54,4 55,0
13,0 82,0 32,0 97,0 153,0 118,0
0,3 0,5
0,5 2,4
1,8 2,0
6,0 21,6
15,8 24,1
8,0 27,7
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama ... (111–120)
D. Bak{i} i dr.
Tablica 5. Stupanj one~i{}enosti povr{inskoga sloja tla do 5 cm dubine po istra`ivanim zajednicama A-P, L-P i C-P. Table 5 Pollution degree of the top soil layer up to 5 cm deep by the studied communities A-P, L-P and C-P Oznaka fitocenoze Type of assotiation
Medijan – Median
Stupanj one~i{}enja Pollution degree (Brune Ellighaus 1981)
SO (%)** TM/MDK*100
Stupanj one~i{}enja, Pravilnik NN 32/10 Pollution degree, Regulation NN32/10
Pb mg kg–1 A-P
54,5
Visok – High
54,5
Velika one~i{}enost – High contamination
L-P
65,0
Visok – High
65,0
Velika one~i{}enost – High contamination
C-P
54,7
Visok – High
54,7
Velika one~i{}enost – High contamination
–1
Zn mg kg A-P
61,0
Srednji – Medium
40,7
Pove}ana one}i{}enost – Increased
L-P
101,0
Visok – High
67,3
Velika one~i{}enost – High contamination
C-P
75,0
Visok – High
50,0
Velika one~i{}enost – High contamination
–1
Cd mg kg A-P
0,3
Srednji – Medium
30,0
Pove}ana one}i{}enost – Increased
L-P
1,0
Vrlo visok – Very high
100,0
One~i{}eno – Contaminated
C-P
1,9
Vrlo visok – Very high
190,0
One~i{}eno – Contaminated
Cu mg kg–1 A-P
13,40
Srednji – Medium
14,9
^isto, neoptere}eno – Clean
L-P
18,35
Srednji – Medium
20,4
^isto, neoptere}eno – Clean
C-P
17,85
Srednji – Medium
19,8
^isto, neoptere}eno – Clean
** SO (%) – stupanj one~i{}enja – Pollution degree; TM – ukupni sadr`aj te{kih metala u tlu – Total content of heavy metals in soil MDK – maksimalna dopu{tena konentracija – Maximum allowed content
cama pokazao je veliku one~i{}enost olovom. Prema sadr`aju cinka zajednice Laserpitio krapfii-Piceetum i Calamagrostio variae-Piceetum pokazuju veliku one~i{}enost, a po sadr`aju su kadmija one~i{}ene (tablica 5). Analiza varijance pokazala je statisti~ki zna~ajnu razliku za povr{inski sloj tla do 5 cm dubine samo za sadr`aj kadmija izme|u zajednica Aremonio-Piceetum i Calamagrostio variae-Piceetum.
5. Zaklju~ci – Conclusions Reakcija tla jedina je pokazala statisti~ki zna~ajne razlike za povr{inski sloj tla i to za zajednice Aremonio-Piceetum i Laserpitio krapfii-Piceetum. Najni`a pH vrijednost u zajednici Aremonio-Piceetum uvjetovana je kiselim mati~nim supstratom, zaravnjenim reljefom koji dodatno u uvjetima perhumidne klime pogoduje podzolizaciji, dok specifi~ne mikroklimatske prilike, mrazi{te i visoka zra~na vlaga utje~u na intenzivnije nakupljanje sirovoga humusa. U odnosu na pH-reakciju najmanju kiselost pokazuje asocijacija Laserpitio krapfii-Piceetum, ~ime su potvr|ena fitocenolo{ka istra`ivanja (Vukeli} i dr. 2010) prema kojima ta zajednica u odnosu na ostale ima najve}i broj vrsta reda Fagetalia koje su dominantne u okolCroat. j. for. eng. 32(2011)1
nim, uglavnom neutrofilnim bukovim i bukovo-jelovim {umama. Sve tri istra`ivane zajednice, Aremonio-Piceetum, Laserpitio krapfii-Piceetum i Calamagrostio-Piceetum, u povr{inskom sloju tla do 5 cm pokazale su veliku one}i{}enost olovom, a zajednice Laserpitio krapfiiPiceetum i Calamagrostio variae-Piceetum i veliku one~i{}enost cinkom i kadmijem.
6. Literatura – References Bertovi}, S., 1975: Ekolo{ko-vegetacijske zna~ajke okoli{a Zavi`ana u sjevernom Velebitu. Glasnik za {umske pokuse 18: 5–75. Brüne, H., R. Ellinghaus, 1981: Schwermetallgehalte in Landwirtschaftlich genutzen Ackerböden Hessens. Landwirschaft Fersch. Kongressband, Trier 38: 338–349. Cestar, D., V. Hren, Z. Kova~evi}, J. Martinovi}, Z. Pelcer, 1977: Tipolo{ke zna~ajke {uma na profilu [tirova~a-Le{}e. Odjel za tipologiju {uma, [umarski institut Jastrebarsko, 103 str. Cestar, D., V. Hren, Z. Kova~evi}, J. Martinovi}, Z. Pelcer, 1978: Ekolo{ko-gospodarski tipovi {uma okoli{a Zavi`ana. [umarski institut Jastrebarsko, 110 str.
117
D. Bak{i} i dr.
Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama ... (111–120)
Glava~, V., H. Koenis, B. Prpi}, 1985: Zur Imissionenbelastung der industrieferner Buchen und Buchentannenwälder in der dinarische Gebirgen Nordwestjugoslawiens. 15 Jahrestugung der Gessellschaft für ökologie, Graz.
Schweingruber, F. H., 1972: Die subalpinen Zwergstrauchgesellschaften im Einzugsgebiet der Aare (Schweizerische nordwestliche Randalpen). SH Anstalt f. Forstliche Versuchwessen Mitteilungen 48(2): 195–504.
Gra~anin, M., Lj. Ilijani}, 1977: Uvod u ekologiju bilja. [kolska knjiga, Zagreb, 318 str.
Soka~, B., S. Bahun, I. Veli}, I. Galovi}, 1976: Tuma~ za list Oto~ac L33–115. Osnovne geolo{ke karte 1:100 000, SFR Jugoslavije, Beograd 1976.
Gra~anin, Z., 1963: Ein beitrag zur kenntnis der Boden der natürlichen Fichten walder (Picea excelsa Lam. L. K.) in Kroatien. Pflanzensociologie und landschaftsäkologie, bericht über das Internationale Symposium in Stolzenau, Den Haag 1968: 300–328. Halami}, J., S. Miko, 2009: Geokemijski atlas Republike Hrvatske. Hrvatski geolo{ki institut, Zagreb, 87 str. Horvat, I., 1938: Biljnosociolo{ka istra`ivanja u Hrvatskoj. Glasnik za {umske pokuse 6: 127–256. Horvat, I., 1950: [umske zajednice Jugoslavije. Zagreb, 73 str. Horvat, I., 1963: [umske zajednice Jugoslavije. [umarska enciklopedija, I. izdanje, Zagreb, knj. 2: 560–590. Mamu`i}, P., A. Milan, 1966: Tuma~ za list Rab L 33–114. Osnovne geolo{ke karte 1:100 000, SFR Jugoslavija, Beograd 1973.
StatSoft, Inc., 2004: STATISTICA (data analysis software system), version 7. . Trinajsti}, I., 1995: Plant geografical divizion of forest vegetation of Croatia. Annal. Forest. 20: 37–66. Trinajsti}, I., 2008: Biljne zajednice Republike Hrvatske. Akademija {umarskih znanosti, Zagreb, 179 str. Vanmechelen, L., R. Groenmans, E. Van Ranst, 1997: Forest soil condition in Europe. Results of a Large-Scale Soil Survey, Forest Soil Coordinating Centre, Brussels, Geneva, 252 str. Veli}, I., S. Bahun, B. Soka~, I. Galovi}, 1976: List Oto~ac L33–115. Osnovne geolo{ke karte 1:100 000, SFR Jugoslavije, Beograd.
Mamu`i}, P., A. Milan, B. Korolija, I. Borovi}, @. Majcen, 1973: List Rab L33–114. Osnovne geolo{ke karte 1:100 000, SFR Jugoslavija, Beograd.
Vrbek, B., 2006a: Istra`ivanje tipova tala Velebitskog botani~kog vrta u Nacionalnom parku »Sjeverni Velebit«. [umarski institut Jastrebarsko, Odjel za ekologiju i uzgajanje {uma, 26 str.
Marin~ek, L., L. Mucina, M. Zupan~i}, L. Poldini, I. Dakskobler, M. Accetto, 1992: Nomenklarorische revision der Illyrischen buchenwälder (verband Aremonio-Fagion). Studia Geobotanica 12: 121–135.
Vrbek, B., 2006b: Istra`ivanje tipova tala podru~ja [tirova~e u Nacionalnom parku »Sjeverni Velebit« s izradbom pedolo{ke karte. [umarski institut Jastrebarsko, Odjel za ekologiju i uzgajanje {uma, 27 str.
Martin, M. H., R. J. Bullok, 1994: The impact and fate of heavy metals in an oak woodland ecosystem. U: Toxic metals in soil-plant systems (Ed. Ross, S. M.), Wiley, 469 str.
Vrbek, B., M. Vrbek, J. Vukeli}, 1991: Zakiseljavanje tla i nakupljanje Pb, Cu i Zn u jelovim zajednicama Nacionalnog parka »Risnjak«. [umarski list 3–5: 163–172.
Martinovi}, J., 1997: Tloznanstvo u za{titi okoli{a. Priru~nik za in`enjere, Dr`avna uprava za za{titu okoli{a, Zagreb, 287 str.
Vries, W., D. J. Bakker, 1996: Manual for Calculating Critical Loads of Heavy Metals for Soils and Surface Waters. Winand Staring Centre, Wageningen, 173 str.
Martinovi}, J., 2003: Gospodarenje {umskim tlima u Hrvatskoj (Management of forest soils in Croatia). [umarski institut Jastrebarsko, 521 str.
Vukeli}, J., A. Alegro, V. [egota, 2010: Altimontansko-subalpska smrekova {uma s obrubljenim gladcem (Laserpitio krapfii-Piceetum abietis ass. nova) na sjevernom Velebitu. [umarski list 134 (5–6): 211–228.
OIKON, 2003: »Croatia – Karst Ecosystem Conservation Project – Consulting Services for Biodiversity Studies«. Contract n° IBRD/GEF TF N° 050539 HR – Izrada karata stani{ta i pokrova zemlji{ta za 5 nacionalnih parkova i parkova prirode, Suradnja: Agriconsulting, Naru~itelj: MZOPU. Ross, S. M., 1994: Retention, transformation and mobility of toxic metals in soils. U: Toxic metals in soil-plant system (Ed. Ross, S. M.), Wiley, 469 str.
118
Vukeli}, J., J. Tomljanovi}, 1990: Prilog istra`ivanjima rasprostranjenosti i vegetacijske strukture nekih fitocenoza obi~ne smreke (Picea excelsa Link.) u sjevernom Velebitu. Glasnik za {umske pokuse 26: 227–242. Weber, H. E., J. Moravec, J. P. Theurillat, 2000: International Code of Phytosociological Nomenclature. 3th ed. J. Veget. Sci. 11: 739–768.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama ... (111–120)
D. Bak{i} i dr.
Abstract
Pedophysiographic Features and Heavy Metal Content (Pb, Zn, Cd and Cu) in Spruce Forests of Northern Velebit and [tirova~a The largest and the most coherent complexes of natural spruce stands in Croatia are currently distributed in the altimontane and subalpine vegetation belt of Velebit over an area of 3165 ha and altitudes ranging from 1100 to almost 1600 m. Past phytocoenological research into spruce forests in northern Velebit distinguishes three different associations: frost valleys of [tirova~a and Apati{anska Duliba support the altimontane spruce forest with bastard agrimony (Aremonio-Piceetum Horvat 1938), shallower sink holes and slopes descending from the surrounding tops contain the altimontane-subalpine spruce forest with Laserpitium krapfii (Laserpitio krapfii-Piceetum Vukeli} et al. 2010), while rocky tops, hips, karrens and ridges feature the subalpine spruce forest with small-reed (Calamagrostio variae-Piceetum Bertovi} 1975). These associations are distributed as azonal, microclimatically and edaphically conditioned associations, of which spruce forest with bastard agrimony occurs in the belt of Dinaric beech-fir forest (Omphalodo-Fagetum) while the two others grow in a higher belt of subalpine beech forest with buttercup (Ranunculo platanifoliae-Fagetum). Their mutual differences result from ecological factors which are decisive for their occurrence and distribution. Of these, the edaphic relationships which we explored in this work draw particular interest. Composite samples were taken from the top layer up to 5 cm deep (13 composite samples composed of 9 individual samples each), pedological profiles were opened (11 profiles), and soil samples were taken by pedogenetic horizons within pedological research in three spruce communities: altimontane spruce forest with bastard agrimony (Aremonio-Piceetum), altimontane-subalpine spruce forest with Laserpitium krapfii (Laserpitio krapfii-Piceetum), and subalpine spruce forest with small-reed (Calamagrostio-Piceetum) in the area of northern Velebit and [tirova~a. Composite samples, taken from the top soil layer up to 5 cm deep, consisted of 9 samples, each taken at a distance of 1 m in a cross pattern. Soil samples were analyzed by means of the following laboratory methods: determination of pH values (HRN ISO 10390:2005), determination of CaCO3 content (HRN ISO 10693:2004), determination of organic and total carbon and nitrogen with dry combustion (HRN ISO 10694:2004, HRN ISO 13878:2004), determination of concentrations of Pb, Zn, Cu and Cd (HRN ISO 11466:2004), and determination of the granulometric soil composition (HRN ISO 11277:2004). Descriptive statistics were made for all the samples by the investigated phytocoenosis. Variance analysis was used to test the differences between the composite soil samples for the layer of up to 5 cm in depth. Statistica 7.0 software was used for this purpose. The analyses of composite soil samples taken from a depth of 5 cm in three different spruce communities (Aremonio-Piceetum, Laserpitio krapfii-Piceetum and Calamagrostio-Piceetum) showed than the lowest pH value was recorded in the community Aremonio-Piceetum, followed by the community Calamagrostio-Piceetum, while the highest value was recorded in the community Laserpitio krapfii-Piceetum. The average pH (H2O) value in the community Aremonio-Piceetum reaches 4.35, in Laserpitio krapfii-Piceetum it is 5.56 and in Calamagrostio-Piceetum it is 5.23. In terms of pH values for soil depths of up to 5 cm, the communities Aremonio-Piceetum and Laserpitio krapfii-Piceetum (pH H2O, p=0.01447; pH CaCl2, p=0.01668) show a statistically significant difference. In all the communities the surface soil layer is richly humous and well supplied with nitrogen. It is the richest in the community Calamagrostio-Piceetum, where the average value of C org amounts to 131.6 g kg–1 and N tot. to 9.3 g kg–1 (Table 3). The C : N ratio in all the three communities is favourable and ranges between 11 and 15. The average depth of the humus-accumulative horizon amounting to 6.5 cm is the lowest in the community Aremonio-Piceetum. It is higher in the community Laserpitio krapfii-Piceetum where it reaches 7.5 cm and the highest in the community Calamagrostio-Piceetum, where it is 21 cm. The content of pH values, C org., N tot. in the hummus-accumulative horizon shows similar values and an identical trend to composite soil samples at a depth of up to 5 cm. In terms of the argyle-accumulative and cambic horizon, the lowest pH value is observed in the community Aremonio-Piceetum, where the average pH (H2O) value is 5.30. In the community Laserpitio
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
119
D. Bak{i} i dr.
Pedofiziografske zna~ajke i sadr`aj te{kih metala Pb, Zn, Cd i Cu u smrekovim {umama ... (111–120)
krapfii-Piceetum, the average pH (H2O) value is 6.92. The highest pH value is observed in the community Calamagrostio-Piceetum, where the average pH (H2O) value reaches 7.21, but it is only one profile opened in the shallow and distinctly skeletal calcocambisol. All the soils have a texture ranging from silty to clayey loam. Soil reaction was the only parameter to show statistically significant differences for the top soil layer. These differences relate to the communities Aremonio-Piceetum and Laserpitio krapfii-Piceetum. The lowest pH value in the community Aremonio-Piceetum is conditioned by acid parent material, flat relief which additionally favours the podzolization process in the perhumid climate, while specific microclimatic conditions, frost sites and high air humidity cause more intensive accumulations of raw humus. In relation to the pH reaction, the lowest acidity is displayed by the association Laserpitio krapfii-Piceetum, as confirmed by phytocoenological research (Vukeli} et al. 2010), according to which this community, compared to others, has the biggest number of species of the order Fagetalia. These species are dominant in adjacent, mainly neutrophilic beech and beech-fir forests. All the three studied communities, Aremonio-Piceetum, Laserpitio krapfii-Piceetum and CalamagrostioPiceetum, manifested high Pb contamination in the surface soil layer of up 5 cm. The average Pb content (median) in the community Aremonio-Piceetum amounts to 54.5 mg kg–1, in the community Laserpitio krapfii-Piceetum to 65.0 mg kg–1, and in the community Calamagrostio-Piceetum to 54.7 mg kg–1. The top soil layer of 5 cm in the communities Laserpitio krapfii-Piceetum and Calamagrostio-Piceetum also manifested high Zn and Cd contamination. The average content (median) in the community Laserpitio krapfii-Piceetum for Zn is 101.0 mg kg–1 and for Cd it is 1.0 mg kg–1, whereas in the community Calamagrostio-Piceetum it is 75.0 mg kg–1 for Zn and 1.9 mg kg–1 for Cd. Keywords: spruce communities, pedophysiographic features, heavy metals, Velebit
Adresa autorâ – Authors’ address: Doc. dr. sc. Darko Bak{i} e-po{ta: dbaksic@sumfak.hr Prof. dr. sc. Nikola Pernar e-po{ta: npernar@sumfak.hr Ivan Perkovi}, dipl. in`. {um. e-po{ta: iperkovic@sumfak.hr Prof. dr. sc. Joso Vukeli} e-po{ta: jvukelic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za ekologiju i uzgajanje {uma Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
Primljeno (Received): 14. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 20. 12. 2010.
120
Dr. sc. Boris Vrbek e-po{ta: borisv@sumins.hr Hrvatski {umarski institut Jastrebarsko Zavod za ekologiju {uma Cvjetno naselje 41 HR-10 450 Jastrebarsko HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) @eljko [panjol, Roman Rosavec, Damir Bar~i}, Ivo Gali} Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract Sredozemlje je po svojoj biolo{koj raznolikosti jedno od najva`nijih regija na svijetu. Na tom su podru~ju posljednjih godina ~esto izbijali {umski po`ari. Najva`niji su uzroci nastanka {umskih po`ara {umsko gorivo te klimatske prilike. Kako na klimatske prilike ne mo`emo imati izravan utjecaj, dostupnost mogu}ega {umskoga goriva, odnosno vegetacije, prostor su za djelovanje u na{im nastojanjima da sprije~imo nastajanje i {irenje {umskih po`ara. [to se ti~e {umskoga goriva, bitno je poznavati osnovna obilje`ja {umskih po`ara, a to su odgoda zapaljivosti, trajanje gorenja i sadr`aj vlage. Istra`ivanja su provedena na otoku Rabu u Nastavno-pokusnom {umskom objektu u 40-godi{njoj sastojini alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.). Pritom je primijenjena metodologija koju je detaljno opisao Valette 1990. godine. Prema toj metodologiji za utvr|ivanje odgode zapaljivosti i trajanja gorenja kori{ten je epiradijator (elektri~no laboratorijsko grijalo). Za utvr|ivanje sadr`aja vlage primijenjena je standardizirana jednad`ba (postotno od suhe te`ine) metodom su{enja u su{ioniku prema [kori}u (1965). Dobiveni su rezultati statisti~ki obra|eni. Iz rezultata je vidljivo da klimatske prilike imaju statisti~ki zna~ajan utjecaj na sadr`aj vlage odba~enih, odnosno mrtvih iglica, dok utjecaj na odgodu zapaljivosti, trajanje gorenja i sadr`aj vlage zelenih, `ivih iglica nije statisti~ki zna~ajan. Klju~ne rije~i: zapaljivost, gorivost, sadr`aj vlage, alepski bor
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Sredozemlje je po svojoj biolo{koj raznolikosti jedno od najva`nijih regija na svijetu. To je podru~je posljednjih godina ~esto zahva}eno {umskim po`arima. Upravo su {umski po`ari najva`niji i najsna`niji ekolo{ki destabilizatori koji uzrokuju promjene (Trabaud 1991, Casal 1985, Calvo 1993, Le Houerou 1993, Pyne i dr. 1996, Naveh, 1999). Osim {to uzrokuju naru{avanje prirodne ravnote`e (Rosavec i dr. 2009), {umski po`ari ubrzavaju devastaciju i degradaciju stani{ta (Bessie i Johnson 1995, Espelta i dr. 2003, Bar~i} 2007). Dok po`are manjih razmjera s neznatnom {tetom mo`emo pripisati prirodnim ~imbenicima i dinami~nosti prirode, broj velikih {umskih po`ara u Sredozemlju se dramati~no pove}ao u posljednjih nekoliko desetlje}a ponajvi{e kao posljedica pove}anja krajobraznih promjena, dru{tveno-ekonomskih previranja i sukoba interesa. Prema [panjolu (1997) prou~avanje {umskih po`ara u mnogim zemljama pokazuje da pozornost treba posvetiti klimatskim, geolo{kim, reljefnim, pedolo{kim i vegetacijskim uvjetima Croat. j. for. eng. 32(2011)1
njihova nastanka i {irenja, utjecaju na kru`enje bioelemenata i svekolikim uvjetima obnove {uma nakon po`ara. Kada se govori o nastanku i {irenju {umskih po`ara, vegetacijska obilje`ja, odnosno gorivi materijal i klima (srednje atmosferske prilike) najodlu~niji su i najzna~ajniji ~imbenici prirodnoga nastanka i {irenja {umskih po`ara (Rosavec 2010). Za nastanak po`ara i za za{titu od njih svakako je najva`niji `ivi i mrtvi organski pokrov reljefa, jer je on osnovni gorivi materijal razli~ite upaljivosti i opasnosti za {irenje podmetnutih, nepa`njom uzrokovanih i prirodno nastalih po`ara. Gorivo je svaka tvar ili mje{avina tvari koja se mo`e zapaliti i gorjeti. Prema Biland`iji (1992) {umskim se gorivom smatra cjelokupna koli~ina biljnoga materijala, mrtvoga i `ivoga, koja se nalazi iznad mineralnoga dijela tla. To se gorivo me|usobno razlikuje po mogu}nosti zapaljenja i brzini gorenja u odre|enim vremenskim uvjetima (Biland`ija 1995), a utjecaj na razvitak i tijek po`ara ima prostorni horizontalni i vertikalni slijed goriva (Biland`ija i Lindi} 1993). Veliku opasnost ~ine neure-
121
@. [panjol i dr.
Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) (121–129)
|ene, ne~i{}ene i nenjegovane sastojine (kulture i prirodne {ume), posebice uz turisti~ka odredi{ta, gdje je vjerojatnost izbijanja po`ara nemarom i nepa`njom golema (Mar{i} 2007). Najoptere}enije su koli~inom {umskoga goriva borove kulture, osobito ako se radi o mla|im sastojinama. Tako [panjol (1996) isti~e da u kulturama alepskoga bora u dobi od desetak godina mo`e biti i do milijun biljaka po hektaru. Prema tome, osim razumijevanja i poznavanja biolo{koekolo{kih posljedica {umskih po`ara i metoda sanacije i obnove opo`arenih povr{ina, poznavanje obilje`ja za nastanak {umskih po`ara te obilje`ja za po~etno {irenje vatre najva`niji su ~imbenici u borbi protiv {umskih po`ara. Ta najzna~ajnija obilje`ja su zapaljivost, gorivost i sadr`aj vlage mogu}ega {umskoga goriva. Upravo su ta navedena obilje`ja u mnogim zemljama, ponajprije u Sredozemlju, glavni predmet znanstvenoistra`iva~koga rada. Anderson (1970), Mak (1988), Hogenbirk i Sarrazin-Delay (1995) i Pellizzaro i dr. (2007) zapaljivost ozna~uju kao sposobnosti pojedinih goriva da se zapale, dok se gorivost definira kao sposobnost goriva da podr`ava vatru. Sadr`aj je vlage goriva prepoznat kao jedan od najkriti~nijih ~imbenika koji utje~u na nastanak i {irenje po`ara (Van Wagner 1977, Andre i dr. 1992, Agee i dr. 2002, Chuvieco i dr. 2004). Da postoji velika povezanost zapaljivosti sredozemnih vrsta i sadr`aja vlage u njima, utvrdili su Dimitrakopoulos i Papaioannou (2001) te Alessio i dr. (2008). Kako su {umski po`ari sna`an ekolo{ki destabilizator ekosustava te u znatnoj mjeri ugro`avaju biolo{ku raznolikost koja je u uskoj vezi sa trajno odr`ivim razvojem, biolo{ko-ekolo{ke posljedice {umskih po`ara kao i obnova opo`arenih povr{ina temelj su dosada{njih znanstvenih istra`ivanja provedenih u nas, stoga ova istra`ivanja predstavljaju jedan zaokret i potpuno novi smjer u znanstveno-istra`iva~kom radu iz problematike {umskih po`ara u Hrvatskoj.
2. Problematika istra`ivanja – Research issues Kako je istaknuto, {umski po`ari uzrokuju dugoro~ne, vrlo te{ke ekolo{ke, gospodarske i dru{tveno-ekonomske posljedice, koje su, uglavnom, mnogo ve}e i te`e od {teta nastalih zbog izgaranja drva. Tako|er, istaknuto je da su klimatske prilike i vegetacija odlu~uju}i ~imbenici u nastanku i {irenju po`ara. Kako na klimatske, geolo{ke, pedolo{ke i reljefne ~imbenike ne mo`emo imati izravan utjecaj, dostupnost mogu}ega {umskoga goriva, odnosno vegetacije prostor su za djelovanje u na{im nastojanjima da sprije~imo nastajanje i {irenje {umskih po`ara. Prema tomu, i uz povoljne klimatske prilike za nastajanje {umskih po`ara opasnost od njih bit }e sve-
122
dena na najmanju mogu}u mjeru ako njegom smanjimo koli~inu mogu}ega {umskoga goriva. Stoga pravodobno i prema pravilima struke obavljena njega sastojina i kultura uvelike utje~e na smanjenje broja po`ara i veli~inu izgorene povr{ine. Provedenim istra`ivanjima nastoji se upozoriti na va`nost njege kao jednoga od odlu~uju}ih ~imbenika u borbi protiv {umskih po`ara te utvrditi koliki je utjecaj osnovnih klimatskih ~imbenika (temperatura zraka, vlaga zraka i koli~ina oborina) na odgodu zapaljivosti i trajanje gorenja goriva.
3. Materijal i metode – Material and methods Testiranje odgode zapaljivosti, odnosno vremena potrebnoga da se uzorak upali, i trajanja gorenja, odnosno vremena koje protekne od trenutka zapaljenja pa do samostalnoga ga{enja uzorka, te utvr|ivanje sadr`aja vlage mrtvoga (odba~ene iglice) i `ivoga (zelene iglice) goriva obavljeno je u razdoblju od lipnja 2007. godine do lipnja 2009. godine na Rabu u NP[O Rab [umarskoga fakulteta Sveu~ili{ta u Zagrebu u 40-godi{njoj sastojini alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.). Za testiranje odgode zapaljivosti i trajanja gorenja `ivoga goriva primijenjena je metodologija koju je propisao Valette (1990). Prema spomenutoj metodologiji uzorci li{}a, odnosno `ivoga goriva, skupljani su uvijek na jednakim lokacijama. Za pojedinu se vrstu na lokaciji ubralo oko 150 g li{}a koje se stavljalo u posude s hermeti~kim zatvara~em radi spre~avanja vanjskih utjecaja. Testiranje se obavljalo u dvjema serijama, od kojih je svaka imala po 25 uzoraka. Te`ina jednoga uzorka iznosila je 1 gram. Samo testiranje odgode zapaljivosti i trajanja gorenja obavljeno je, prema metodologiji, kori{tenjem epiradijatora (laboratorijsko elektri~no grijalo), tip 534 Rc2, proizvo|a~a Quartz Saint-Gobain, snage 500 W. On se sastoji od metalnih spirala koje su smje{tene u disk od ~istoga silicija promjera 100 mm. Takav elektri~ni otpor daje infracrveno zra~enje od 3 m (3 × 10–6) uz 7,5 W (7,5 J/s) po cm2. Sadr`aj vlage testiranih uzoraka `ivoga i mrtvoga goriva dobiven je pomo}u standardizirane jednad`be za utvr|ivanje sadr`aja vlage (postotno od suhe te`ine) metodom su{enja u su{ioniku. Jednad`ba glasi: LFMC (DFMC) = ((FW – DW)/DW ´ 100
(1)
Gdje je: LFMC sadr`aj vlage testiranoga uzorka `ivoga goriva DFMC sadr`aj vlage testiranoga uzorka mrtvoga goriva FW masa svje`ega uzorka DW masa suhoga uzorka Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) (121–129)
@. [panjol i dr.
Slika 1. Zemljopisni polo`aj otoka Raba Fig. 1 Geographical position of the Island of Rab Dobiveni su rezultati statisti~ki obra|eni. Pritom su kori{teni statisti~ki paketi SAS i STATISTISA 7.1 (Clausen 1998, SAS Institute Inc. 1999, StatSoft, Inc. 2007).
4. Podru~je istra`ivanja – Area of research Otok Rab se nalazi u kvarnerskoj oto~noj skupini te zajedno s nekoliko okolnih oto~i}a, hridi i grebena ~ini rapsku oto~nu skupinu (slika 1). Morfolo{ka struktura reljefa otoka Raba odre|ena je longitudinalnim pru`anjem osnovnih reljefnih zona: kalifrontska zona niskih vapnena~kih zaravni, sredi{nja fli{na zona, vapnena~ki niz Kamenjaka, niska fli{na loparska zona. U gra|i otoka Raba sudjeluju gornjokredne paleogenske kvartarne naslage od kojih su naslage kvartara mnogo slabije razvijene, dok najve}u rasprostranjenost imaju naslage krede i paleogena. Naslage kvartara predstavljene su ~vr{}im ili slabije vezanim sipari{nim bre~ama te vapnenim drobi{tem pomije{anim s pijeskom i crvenicom, zatim poto~nim i buji~nim nanosima u poCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Slika 2. Walterov klimatski dijagram za Rab za razdoblje 1981– 2008. (Izvor: DHMZ) Fig. 2 Walter’s climatic diagram for Rab for the period 1981–2008 (Source: MHS) 123
Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) (121–129)
@. [panjol i dr.
lomitu. Za prikaz godi{njega hoda temperature zraka i koli~ine oborine upotrijebljen je Walterov klimatski dijagram (Walter 1955). On, me|u ostalim, pokazuje me|usobni odnos srednje mjese~ne temperature zraka i koli~ine oborine (slika 2). U~estalost pojedinih smjerova vjetra prikazan je ru`om vjetrova (slika 3). [umska vegetacija otoka Raba prema Trinajsti}u (1986) pripada mediteranskoj regiji, tj. mediteransko-litoralnom vegetacijskomu pojasu i eumediteranskoj vegetacijskoj zoni vazdazelenih {uma. Najva`niji je edifikator eumediteranske vegetacijske zone hrast crnika (Quercus ilex L.) ~ije su {ume temeljna {umska vegetacija, a to je na otoku Rabu {uma hrasta crnike i crnoga jasena (Fraxino orniQuercetum ilicis H-i} /1956/ 1958). Na Rabu ni jedna vrsta iz roda Pinus nije autohtona, a to zna~i da su borovi na Rabu alohtone vrste.
5. Rezultati istra`ivanja – Results of research Rezultati multivarijatne regresijske analize za odgodu zapaljivosti alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) na Rabu prikazani u tablici 1 pokazali su da nema statisti~ki zna~ajne ovisnosti odgode zapaljivosti o kori{tenim varijablama klimatskih ~imbenika. U tablici 2 prikazani su rezultati multivarijatne regresijske analize trajanja gorenja alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) na Rabu. Oni pokazuju da
Slika 3. Godi{nja ru`a vjetra za razdoblje 1981–2008. (Izvor: DHMZ) Fig. 3 Annual wind rose for the period 1981–2008 (Source: MHzS) dru~ju ve}ih jaruga ([panjol 1995). Vrankovi} je (1976) na Rabu u Kalifrontu utvrdio ove tipove tala: crvenica, eutri~no sme|e tlo i sme|e tlo na vapnencu i do-
Tablica 1. Rezultati regresijske analize odgode zapaljivosti alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) kao zavisne varijable Table 1 Regression results of ignition delay of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) as the dependent variable Model Model
DF
SS
MS
F
Pr > F
R²
Parc. R²
Koef. var. Var. coeff.
RMSE
6
3,61647
0,60274
0,18
0,9793
0,0561
–0,2585
13,92013
1,83840
DF
Procijenjeni parametri Estimated parameters
Standardna pogre{ka Standard Error
t
Pr > |t |
Odsje~ak – Intercept
1
9,15408
8,56190
1,07
0,2991
Srednja mjese~na vlaga zraka Mean monthly air humidity
1
0,01518
0,08498
0,18
0,8602
Srednja mjese~na temperatura zraka Mean monthly air temperature
1
1,10666
2,11468
0,52
0,6071
Srednja mjese~na maks. temperatura zraka Mean monthly max. temperature
1
–0,35631
1,14764
–0,31
0,7598
Srednja mjese~na min. temperatura zraka Mean monthly min. temperature
1
–0,80969
1,51922
–0,53
0,6006
Srednja mjese~na koli~ina oborina Mean monthly rainfall
1
0,00105
0,00804
0,13
0,8972
Varijabla – Variable
124
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) (121–129)
@. [panjol i dr.
Tablica 2. Rezultati regresijske analize trajanja gorenja alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) kao zavisne varijable Table 2 Regression results of duration of combustion of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) as the dependent variable Model Model
DF
SS
MS
F
Pr > F
R²
Parc. R²
Koef. var. Var. coeff.
RMSE
6
18,44877
3,07479
0,65
0,6875
0,1788
–0,0950
20,60565
2,16978
DF
Procijenjeni parametri Estimated parameters
Standardna pogre{ka Standard Error
t
Pr > |t |
Odsje~ak – Intercept
1
7,37497
10,10518
0,73
0,4749
Srednja mjese~na vlaga zraka Mean monthly air humidity
1
0,06901
0,10030
0,69
0,5002
Srednja mjese~na temperatura zraka Mean monthly air temperature
1
2,01928
2,49585
0,81
0,4290
Srednja mjese~na maks. temperatura zraka Mean monthly max. temperature
1
–1,11742
1,35450
–0,82
0,4202
Srednja mjese~na min. temperatura zraka Mean monthly min. temperature
1
–0,74598
1,79306
–0,42
0,6823
Srednja mjese~na koli~ina oborina Mean monthly rainfall
1
0,00376
0,00949
0,40
0,6962
Varijabla – Variable
Tablica 3. Rezultati regresijske analize sadr`aja vlage zelenih iglica alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) kao zavisne varijable Table 3 Regression results of moisture content of green needles of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) as the dependent variable Model Model
DF 5
SS
F
Pr > F
R²
Parc. R²
Koef. var. Var. coeff.
RMSE
0,59
0,7041
0,1354
–0,0922
10,30305
13,58272
MS
548,84111 109,76822 DF
Procijenjeni parametri Estimated parameters
Standardna pogre{ka Standard Error
t
Pr > |t |
Odsje~ak – Intercept
1
101,62564
58,80491
1,73
0,1002
Srednja mjese~na vlaga zraka Mean monthly air humidity
1
–0,03713
0,62779
–0,06
0,9535
Srednja mjese~na temperatura zraka Mean monthly air temperature
1
–19,10144
14,99677
–1,27
0,2181
Srednja mjese~na maks. temperatura zraka Mean monthly max. temperature
1
12,19459
8,00429
1,52
0,1441
Srednja mjese~na min. temperatura zraka Mean monthly min. temperature
1
6,77784
11,11626
0,61
0,5493
Srednja mjese~na koli~ina oborina Mean monthly rainfall
1
0,05830
0,05786
1,01
0,3263
Varijabla – Variable
nema statisti~ki zna~ajne ovisnosti DC o kori{tenim varijablama. U tablici 3 prikazani su rezultati multivarijatne regresijske analize za sadr`aj vlage zelenih iglica alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) na Rabu. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Oni pokazuju da nema statisti~ki zna~ajne ovisnosti njihova sadr`aja vlage i kori{tenih klimatskih varijabli. U tablici 4 prikazani su rezultati multivarijatne regresijske analize za sadr`aj vlage odba~enih iglica
125
Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) (121–129)
@. [panjol i dr.
Tablica 4. Rezultati regresijske analize sadr`aja vlage odba~enih iglica alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) kao zavisne varijable Table 4 Regression results of moisture content of discarded needles of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) as the dependent variable Model Model
DF 3
SS
F
Pr > F
R²
Parc. R²
Koef. var. Var. coeff.
RMSE
31,19
< 0,0001
0,8097
0,7837
4,40010
4,23133
MS
1675,43158 558,47719 DF
Procijenjeni parametri Estimated parameters
Standardna pogre{ka Standard Error
t
Pr > |t |
Odsje~ak – Intercept
1
71,85283
11,99923
5,99
< 0,0001
Srednja dnevna vlaga zraka Mean daily air humidity
1
0,39240
0,16877
2,33
0,0297
Srednja dnevna temperatura zraka Mean daily air temperature
1
–0,45723
0,15445
–2,96
0,0072
Dnevna koli~ina oborina Daily rainfall
1
2,39561
0,46594
5,14
< 0,0001
Varijabla – Variable
alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.). Statisti~ki zna~ajno sadr`aj vlage odba~enih iglica ovisi o svim kori{tenim varijablama.
6. Rasprava – Discussion Odgoda zapaljivosti, trajanje gorenja, sadr`aj vlage zelenih iglica i odba~enih iglica slo`eni su fenomeni koji se me|usobno razlikuju. Oni se u mjesnim `ivotnim uvjetima ne mogu adekvatno procijeniti i utvrditi zbog izravnoga utjecaja okoli{nih ~imbenika. Laboratorijsko testiranje pru`a mogu}nost razvijanja razli~itih modela pomo}u kojih bi se mogla procijeniti njihova vrijednost. Kako navode Renkin i Despan (1992), Viegas i dr. (1992) te Albini (1993), rezultati takvih istra`ivanja odra`avaju realnu odgodu zapaljivosti u prirodi, jer su vrijednosti sadr`aja vlage testiranih uzoraka unutar raspona koji se mo`e utvrditi u prirodnim okolnostima. Iz rezultata je istra`ivanja razvidno da osnovni klimatski parametri nemaju statisti~ki zna~ajan utjecaj na odgodu zapaljivosti, trajanje gorenja i sadr`aj vlage zelenih iglica, za razliku od odba~enih iglica gdje je taj utjecaj izrazito statisti~ki zna~ajan. Stoga je za po~etak po`ara presudna dostupnost mrtvoga goriva (odba~enih iglica) te stanje sadr`aja vlage u njima. Mrtvo je gorivo ~esto presudni ~imbenik u nastajanju po`ara. Uglavnom, po`ar uvijek zapo~inje na mrtvom gorivu. Sadr`aj vlage mrtvoga goriva br`e se i ~e{}e mijenja nego sadr`aj vlage `ivoga goriva. Kako navodi Simard (1968), otpu{tanje ili prihva}anje vlage svakako ovisi ponajprije o fizikalnim i kemijskim svojstvima, ali je, bez obzira na ta svojstva, presudna uloga klimatskih aktivnosti (ki{a, vjetar, sun~ana razdoblja, kondenzacija, zra~na vlaga i dr.). Njegove su spoznaje po-
126
tvrdili i Castro i dr. (2003). Sadr`aj vlage, odnosno vode, najbolje determinira sposobnost zapaljenja goriva, te ako se ono zapali, koliko }e biti u~inkovito izgaranje nakon paljenja. Zna~ajan utjecaj sadr`aja vlage na zapaljivost goriva mo`e se prikazati na isparavanju i isklju~ivanju kisika iz zone izgaranja (Brown i Davis 1973). Prema svemu sude}i energija zapaljenja manja je kod ve}ega sadr`aja vlage. S druge strane, sadr`aj vlage utje~e na pona{anje vatre, jer kad je gorenje smanjeno zbog vla`nosti goriva, i daljnja je zapaljivost ograni~ena.
7. Zaklju~ci – Conclusions Po`ari su prepoznati kao kriti~ni stalno prisutni ~imbenik naru{avanja prirodnih procesa. Iako se u mnogim zemljama tro{e znatna sredstva na znanstvena istra`ivanja ove problematike, ~injenica je da rezultati takvih istra`ivanja sigurno ne}e sprije~iti nastajanje {umskih po`ara. Rezultati dobivenih istra`ivanja trebaju poslu`iti kao podloga i smjernice u preventivnim aktivnostima kako bi se umanjio broj po`ara i smanjila izgorena povr{ina. Osim toga, ovakvi rezultati trebaju poslu`iti {to boljoj protupo`arnoj politici, a na korist potrajnoga gospodarenja i o~uvanja op}ekorisnih funkcija. Rezultati provedenih istra`ivanja potvr|uju ~injenicu da klimatski ~imbenici imaju zna~ajniji utjecaj na sadr`aj vlage odba~enih mrtvih iglica u odnosu na zelene iglice. To jasno govori o va`nosti provo|enja {umskouzgojnih radova, odnosno njege, kako bi se pravodobnim i adekvatnim zahvatima smanjila koli~ina mrtvoga goriva, odnosno odba~enih iglica kao potencijalnoga izvora za nastajanje i daljnje razvijanje po`ara. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) (121–129)
@. [panjol i dr.
8. Literatura – References
tial for integrated fire danger assessment. Can. J. For. Res., 34 (11): 2284–2293.
Agee, J. K., C. S. Wright, N. Williamson, M. H. Huff, 2002: Foliar moisture content of Pacific Northwest vegetation and its relation to wildland fire behaviour. For. Ecol. Manage, 167: 57–66.
Clausen, S. E., 1998: Applied Correspondence Analysis: An Introduction. Sage Publication Inc.
Albini, F. A., 1985: A model for fire spread in wildland fuels by radiation. Combust. Sci. Technol., 42 (5–6): 229–258.
Dimitrakopoulos, A. P., K. K. Papaioannou, 2001: Flammability Assessment of Mediterranean Forest Fuels. Fire Technol., 37 (2): 143–152.
Alessio, G. A., J. Penuelas, J. Llusia, R. Ogaya, M. Estiarte, M. de Lillis, 2008: Influence of water and terpenens on flammability in some dominant Mediterranean species. Int. J. Wild. Fire, 17 (2): 274–286.
Espelta, J. M., J. Retana, A. Habrouk, 2003: An economic and ecological multi-criteria evaluation of reforestation methods to recover burned Pinus nigra forests in NE Spain. For. Ecol. Manage, 180 (1–3): 185–198.
Anderson, H. E., 1970: Forest fuel ignitability. Fire Tehnology, 6 (4): 312–319.
Hogenbirk, J. C., C. I. Sarrazin-Delay, 1995: Using fuel characteristics to estimate plant ignitability or fire hazard reduction. Water, Air and Soil Pollution, 82 (1–2): 161–170.
Andre, J. C. S., A. G. Lopes, D. X. Viegas, 1992: Caderno Científico sobre Incêndios Florestais. Grupo de Mecânica dos Fluidos, Universidade de Coimbra, 148 str. Bar~i}, D., 2007: Odnosi stani{nih ~imbenika u sastojinama crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) u Hrvatskom primorju i u Istri (Interactions of site factors in stands of black pine /Pinus nigra J. F. Arnold/ in the Hrvatsko primorje and Istria). Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 114 str. Bessie, W. C., E. A. Johnson, 1995: The relative importance of fuels and weather on fire behaviour in subalpine forests. Ecology, 76: 747–762. Biland`ija, J., 1992: Prirodno optere}enje sastojina alepskog, primorskog i crnog bora {umskim gorivima (Natural load of aleppo pine, maritime pin and black pine by forest fuel). Radovi, 27 (2): 105–113. Biland`ija, J., V. Lindi}, 1993: Utjecaj strukture {umskog goriva na vjerojatnost pojave i razvoja po`ara u sastojinama alepskog bora (The influence of forest fuels and the likelihood of fire in Aleppo pine stands). Radovi, 28 (1–2): 215–224. Biland`ija, J., 1995: Struktura goriva, vjerojatnost pojave i razvoj po`ara u sastojinama primorskog i crnog bora na Biokovu (The structure of fuel, the probability of occurrence and development of fire in stands of coastal and pine on Biokovo). Prirodoslovna istra`ivanja Biokovskog podru~ja, Ekolo{ke monografije. 4, HED, Zagreb, str. 293–297. Brown, A. A., K. J. Davis, 1973: Forest fires: Control and use. Academic press, New York, 686 str. Calvo, L., 1993: Regeneración vegetal en comunidades de Quercus pyrenaica Willd. después de incendios forestales. Análisis especial de comunidades de matorral. Doctoral Thesis, University of León, Spain, 245 str. Casal, M., 1985: Cambios en la vegetación del matorral tras incendio en Galicia. Estudios sobre Prevención y Efectos Ecológicos de los Incen dios Forestales. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, Madrid, str. 93–101.
Le Houerou, H. N., 1993: Land degradation in Mediterranean Europe: can agroforestry be a part of the solution? A prospective review, Agroforestry Systems, 21 (1): 43–61. Mak, E. H. T., 1988: Measuring foliar flammability with the limited oxygen indeks method. Forest Science, 34 (2): 523– 529. Mar{i}, M., 2007: Po`ar kao ~imbenik promjena u mediteranskim {umama (Fire as a factor for change in Mediterranean forests). Magistarski rad, Prirodoslovno-matemati~ki fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 136 str. Naveh, Z., 1999: The role of fire as an evolutionary and ecological factor on the landscapes and vegetation of Mt. Carmel. Journal of Mediterranean Ecology, 1: 11–25. Pellizzaro, G., P. Duce, A. Ventura, P. Zara, 2007: Seasonal variations of live moisture content and ignitability in shrubs of the Mediterranean Basin. Int. J. Wild. Fire, 16 (5): 633–641. Pyne, S. J., P. L. Andrews, R. D. Laven, 1996: Introduction to Wildland Fire, 2nd edition. John Wiley and Sons, Inc, NY, 769 str. Renkin, R. A., D. G. Despain, 1992: Fuel Moisture, Forest Type and Lightning-Caused Fires in Yellowstone National Park. Can. J. for. Res., 22: 37–45. Rosavec, R., 2010: Odnos ~imbenika klime i zapaljivosti nekih mediteranskih vrsta kod {umskih po`ara (Relation between climate factors and the flammability of some Mediterranean species in forest fires). Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 175 str. Rosavec, R., D. Dominko, D. Bar~i}, D. Stare{ini}, @. [panjol, K. Biljakovi}, M. O`ura, N. Markovi}, D. Bognolo, 2009: Analiza raspodjele povr{ina zahva}enih {umskim po`arom na otocima Bra~u, Kor~uli i Rabu. [umarski list, 133 (5–6): 301–307. SAS Institute Inc., 1999: Cary, NC, USA: SAS Online Doc.
Castro, F. X., A. Tudela, M. T. Sebastia, 2003: Modeling moisture content in shrubs to predict fire risk in Catalonia (Spain). Agricultural and Forest Meteorology, 116: 49–59.
Simard, A. J., 1968: The mositure content of forest fuels – a review of the basic concepts. Forest Fire Research Institute, FF-X-14, Ottawa, Ontario, 47 str.
Chuvieco, E., I. Aguado, A. P. Dimitrakopoulos, 2004: Conversion of fuel moisture content values to ignition poten-
Statsoft, Inc., 2007: Electronic Statistics Textbook (Electronic Version): Tulsa, OK: StatSoft.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
127
@. [panjol i dr.
Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) (121–129)
[panjol, @., 1995: Prirodna obilje`ja Raba (Natural features of Rab). Barbat, Rab – Zagreb, 429 str. [panjol, @., 1996: Biolo{ko-ekolo{ke i vegetacijske posljedice po`ara u borovim sastojinama i njihova obnova (Biological and ecological effects of fire and vegetation in pine stands and their regeneration). Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 360 str.
{umama (Phytogeographical divides into forest vegetation of the East Mediterranean area – the starting base in the organization management of Mediterranean forests). Glas. {um. pokuse, pos. izd., 2: 53–67. Valette, J. C., 1990: Inflammabilite des especes forestieres mediterraneennes. Consequences sur la combustibilite des formations forestieres, Rev. For. Fr., 42: 76–92.
[panjol, @., 1997: Forest fires in the aleppo pine stands (Pinus halepensis Mill.) in Croatia. International Scientific Conference »Forest-Wood-Enviroment«, Zvolen, Working group No 2: Growth Processes and Silviculture in Present Ecological Conditions, str. 173–184.
Van Wagner, C. E., 1977: Conditions for the start and spread of crown fires. Can. J. For. Res., 7 (1): 23–34.
Trabaud, L., 1991: Le feu est-il un factor de changement pour les systèmes écologiques du bassin méditerranéen? Sécheresse, 3 (2): 163–174.
Vrankovi}, A., 1976: Osnovna pedolo{ka karta sekcije Senj 1M (Basic Soil Map section Senj 1M), 1:50000. VGI, Beograd.
Trinajsti}, I., 1986: Fitogeografsko ra{~lanjenje {umske vegetacije isto~nojadranskog sredozemnog podru~ja – polazna osnovica u organizaciji gospodarenja mediteranskim
Viegas, D., M. T. Viegas, A. D. Ferreira, 1992: Moisture content of fine forest fuels and fire occurrence in Central Portugal. Int. J. Wild. Fire, 2 (2): 69–86.
Walter, H., 1955: Die Klima-Diagramme als Mittel zur Beurteilung der Klimaverhaltnisse fur okologische, vegetationskundliche und landwirtschafliche Zwecke. Ber. Deutsch. Bot. Bes., 68: 331–344.
Abstract
Flammability and Combustibility of Aleppo Pine (Pinus halepensis Mill.) Stands In terms of its biodiversity, the Mediterranean area is one of the most important regions in the world. In recent years this area has often been affected by forest fires. Forest fires are the most important and most powerful environmental factor causing changes (Trabaud 1991, Casal 1985, 1993 Calvo, Le Houerou 1993, Pyne et al. 1996, Naveh, 1999). When talking about the occurrence and spread of forest fires, vegetation characteristics, fuel supplies and climate factors (mean atmospheric conditions) are the most decisive and important factors of natural origin (Rosavec 2010). Fuel is any substance or mixture of substances that can be ignited and burn. Forest fuels mostly come from pine culture, especially when speaking of younger stands. As we cannot have a direct impact on climate, geology, soil and relief factors, our efforts should be focused on potential availability of forest fuels and vegetation where we can prevent the occurrence and spread of wildfires. Accordingly, and with favorable climatic conditions for starting forest fire, fire risk can be reduced to a minimum if care measures are taken regulating the amount of the potential of forest fuels. Therefore, timely and according to professional standards of care measures derived stands and culture greatly influenced the reduction in the number and size of fire burn area. Testing of ignition delay, i.e. the time required to ignite the sample, and burning duration, or time elapsed from the moment of ignition to self-quenching of the sample, and determination of moisture content of dead (discarded needles) and living (green needles) fuel was carried out in the period from June 2007 to June 2009 at the educational center NP[O Rab, Faculty of Forestry, University of Zagreb, in a 40-year stand of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.). The methodology prescribed by Valette (1990) was used to test the ignition delay and burning of the living fuel. The moisture content of tested samples of living and dead fuels were obtained using a standard equation for determining the moisture content (percentage of dry weight), the drying method. Investigations were conducted on the island. It is located in the Kvarner group of islands, and along with several surrounding islands, islets and reefs makes the Rab archipelago. In the structure of the Island of Rab, Upper Paleogene Quaternary sediments are present but they are much less developed, while chalk and Paleogene sediments largely prevail. Walter climate diagram (Walter 1955) was used to view the annual variation of air temperature and precipitation was used. He, among other things, shows the relationship mean monthly temperature and precipitation (Fig. 2). The frequency of certain wind directions is shown in the wind rose (Fig. 3). According to Trinajsti} (1986), the forest vegetation of the Island of Rab belongs to the Mediterranean region, i.e. to the Mediterranean-littoral vegetation zone and eumediterranean vegetation zone of evergreen forests. The results of multivariate regression analysis of ignition delay of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) on Rab are shown in Table 1. There was no statistically significant dependence of the ignition delay on used variables of climate factors. Table 2 presents the results of multivariate regression analysis of the dura-
128
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zapaljivost i gorivost sastojina alepskoga bora (Pinus halepensis Mill.) (121–129)
@. [panjol i dr.
tion of combustion of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) on Rab. They show no statistically significant dependence of the DC on used variables. Table 3 presents the results of multivariate regression analysis of moisture content of green needles of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) on Rab. They show no statistically significant dependence of their moisture content and climatic variables used. Table 4 presents the results of multivariate regression analysis of moisture content of discarded needles of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) on the Island of Rab. There is a statistically significant dependence of moisture content of discarded needles on all variables. The results of research show that the main climatic parameters have no significant influence on the ignition delay, combustion duration and moisture content of green needles, as opposed to discarded needles where the impact is statistically highly significant. This clearly indicates the importance of conducting forest silvicultural and tending activities aimed at timely and properly reducing the amount of dead fuel, or discarded needles, as a potential source for the occurrence and further development of the fire. Keywords: inflammability, combustibility, moisture content, Aleppo pine
Adresa autorâ – Authors’ address: Izv. prof. dr. sc. @eljko [panjol e-po{ta: spanjol@sumfak.hr Dr. sc. Roman Rosavec e-po{ta: rosavec@sumfak.hr Doc. dr. sc. Damir Bar~i} e-po{ta: barcic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za ekologiju i uzgajanje {uma Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
Primljeno (Received): 21. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 22. 1. 2011. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Doc. dr. sc. Ivo Gali} e-po{ta: ivo.galic@rgn.hr Rudarsko-geolo{ko-naftni fakultet Zavod za rudarstvo i geotehniku Pierottijeva 6 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
129
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) na kr{kom submediteranskom podru~ju Damir Bar~i}, @eljko [panjol, Roman Rosavec Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract U radu je prikazano istra`ivanje na pokusnim plohama postavljenim u {umskim kulturama i manjim dijelom u prirodnim sastojinama crnoga bora. Cilj je istra`ivanja bio da se utvrde stani{ni ~imbenici koji imaju najve}i utjecaj na razvoj crnoga bora, odnos kultura crnoga bora na povratak klimatskozonske vegetacije lista~a i razlike s obzirom na po{umljavanje crnim borom, zatim razlike izme|u {umskih kultura u melioracijskom smislu, da se utvrde vrijednosti {umske prostirke u borovim sastojinama i odnos prema tlu i zaustavljanju degradacije stani{ta. Na terenu su izdvojene plohe veli~ine 625 m2 i napravljeni su vegetacijski snimci te istra`eni strukturni elementi crnoga bora. Laboratorijskim su analizama obra|eni uzorci {umske prostirke i humusno-akumulativni horizonti. Dobiveni su podaci analizirani statisti~kim metodama. Utvr|eno je multivarijantnom analizom da su nadmorska visina i nagib dvije varijable koje najvi{e pozitivno koreliraju s flornim sastavom vegetacije. [umska prostirka s obzirom na svoju koli~inu uglavnom ima pozitivan utjecaj na spre~avanje degradacije tla i zaustavljanje erozije. Negativan je utjecaj povezan sa su{nim razdobljem u kojem je {umska prostirka goriva tvar. Istra`ivanjem strukture sastojine utvr|ena je vrijednost sastojina crnoga bora ne samo u ekolo{kom i za{titnom smislu ve} na dijelu ploha i u gospodarskom. Klju~ne rije~i: po{umljivanje, {umske melioracije, po`ar, obnova, crni bor
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction [umski melioracijski radovi na kr{kom prostoru Hrvatske poja~avaju se osnivanjem Kraljevskoga nadzorni{tva za po{umljivanje krasa, tj. Inspektorata za po{umljivanje kr{eva, goleti i ure|enje bujica u Senju 1878. godine (Ivan~evi} 1978, 2003, 2005). Tijekom rada i uspostave Nadzorni{tva postignuti su osobiti uspjesi. Po{umljeno je 1738 ha te izgra|eno 166 konsolidacijskih pregrada, terasa i gra|evina u kamenu za spre~avanje buji~nih tokova. Biolo{kim radovima obuhva}eno je po{umljivanje ~etinja~ama (83,1 %) i lista~ama (16,9 %). Po{umljavalo se uglavnom sadnjom, a sjetva sjemena kao dodatak sadnji bila je ograni~ena karaktera. Crnim se borom po{umljavalo gotovo u cijeloj Istri i Hrvatskom primorju, ali naravno i izvan toga podru~ja. Ako se uzimaju u obzir ekolo{ke i socijalne uloge, a na dijelu kr{a i gospodarska uloga, crni je bor vjerojatno najva`nija vrsta za po{umljavanje kr{a. Istodobno ima nezamjenjivu ulogu u zaustavljanju degradacije stani{nih Croat. j. for. eng. 32(2011)1
uvjeta i {irenja razli~itih oblika erozije. Nadalje, crni je bor jedna od temeljnih vrsta za po{umljavanje tijekom velikoga {umskouzgojnoga projekta (po~etak prije 150 godina) hrvatskoga {umarstva (Martinovi} 2003). Stani{ni uvjeti u kojima se nalaze sastojine crnoga bora u Primorju i Istri odlikuju se heterogeno{}u jer se ispreple}u mediteransko i eurosibirsko-sjevernoameri~ko fitogeografsko podru~je. Tako|er raznolikost uvjeta podneblja, geolo{kih, geomorfolo{kih ~imbenika te edafskih uvjeta mo`e se povezati s ve}im stupnjem osjetljivosti na razli~ite erozijske procese. Definiranje tih odnosa na kr{u i uloge sastojina crnoga bora u tom procesu bitno je za istra`ivanja {umskih melioracija. Va`na je pretpostavka pozitivnoga utjecaja na stani{te u melioracijskom smislu namjena {umske kulture tijekom razvoja, to~nije ophodnje. Problemi nastaju ako se tijekom ophodnje ne mogu provoditi planirani {umskouzgojni radovi jer je tada uglavnom manja kvalitativna vrijednost sastojine na kraju ophodnje, javljaju se problemi pri obnovi, a i povratak klimatskozonske vegetacije ne
131
D. Bar~i} i dr.
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) ... (131–140)
zadovoljava. S tim u vezi u na{oj zemlji, ali i u drugim sredozemnim zemljama gdje postoje borove kulture, javljaju se sli~ni problemi. Na koji na~in gospodariti borovim kulturama ako nemaju ekonomsku ulogu, tj. ako nemaju kvalitetno drvo? U ovisnosti o stani{nim uvjetima i bonitetu koji se mogu u velikoj mjeri razlikovati, osobito na kr{u, i mogu}nosti su razli~ite. Prvo bi se rje{enje odnosilo na zamjenu stare borove kulture i podizanje nove, zatim na osnivanje i usmjeravanje prema mje{ovitoj sastojini ~etinja~a i lista~a ili na oplodne sje~e te postupnu obnovu klimatskozonske vegetacije lista~a. Prihva}anje bilo kojega rje{enja treba uzeti u obzir stanje na terenu, pri ~emu je posebno va`no procijeniti odnos prema erozijskim procesima te pokrovnost i zastupljenost vegetacije lista~a. ^injenica je da dosta velik broj borovih kultura nakon samo jedne ophodnje nije stvorio uvjete za obnovu klimatskozonske vegetacije ([panjol i dr. 2006), premda neka istra`ivanja na kvalitetnim stani{tima upu}uju na intenzivniju progresivnu sukcesiju raznih vrsta lista~a ispod kultura crnoga bora (Zlatanov i dr. 2010). Uz navedeno treba naglasiti i nastojanja u srednjoj Europi da se provede konverzija ~istih kultura ~etinja~a u stabilnije mje{ovite {ume (Spiecker i dr. 2004). Zerbe (2002) i Hasenauer (2003) smatraju konverziju va`nim zadatkom zbog ekolo{kih i ekonomskih razloga te tako|er zbog integracije procesa prirodne obnove u kulture i planta`e.
dok je sedam ploha izdvojeno u prirodnim sastojinama crnoga bora. Za svaku su pokusnu plohu odre|ene geografske koordinate sredi{ta uz pomo} GPS-ova ure|aja. Na pokusnim plohama povr{ine 625 m2 obavljeno je istra`ivanje strukture sastojine. Plohe su postavljene u sastojinama starijim od 40 godina. Za svaku plohu obavljena je izmjera stabala crnoga bora po debljinskim razredima, broju stabala, temeljnici i drvnoj zalihi. Drvna je zaliha izra~unata prema dvoulaznim volumnim tablicama (Bezak 1992). Vegetacijski su snimci napravljeni na svakoj pokusnoj plohi na povr{ini 25 × 25 m, tj. 625 m2 prema metodologiji biljne sociologije (Braun-Blanquet 1964, Dierschke 1994). Brojnost i pokrovnost vrsta procijenjene su pomo}u pro{irene skale prema Barkmanu i dr. 1964. Procjene su prije numeri~ke analize transformirane u ordinalnu skalu prema Van der Maarelu (1979). Biljna je nomenklatura uzeta prema Nikoli}u (1994, 1997, 2000). Povezanost okoli{nih varijabli i flornoga sastava vegetacije istra`ena je pomo}u Canonical Correspondence Analysis – CCA (Braak 1986, Jongman i dr. 1995, Gegout i Houllier 1996). Deskriptivna je statistika napravljena u statisti~kom paketu STATISTICA 7.0 (StatSoft, Inc. 2003). Na pokusnim su plohama uzeti uzorci za laboratorijske analize. Uzorci iz humusno-akumulativnoga horizonta formirani su iz pet pojedina~nih uzoraka unutar pokusne plohe. Obavljene su analize radi odre|ivanja reakcije tla, zatim sadr`aj humusa i ukup-
2. Problematika istra`ivanja – Research issues Na kr{u su se desetlje}ima nastojala raznim biolo{kim i tehni~kim mjerama zaustaviti degradacija i devastacija. Unato~ uspje{nim radovima na po{umljavanju posljednjih godina javili su se problemi s namjenom podignutih sastojina. Situacija se mo`e primijeniti gotovo na cijelo Sredozemlje. Osnovni je razlog problema povezan s na~inima i mogu}nostima obnove te s o~uvanjem ekolo{kih i za{titnih uloga {uma. Dvojbe se javljaju u vezi sa {umskim kulturama koje nemaju primarno gospodarsku ili isklju~ivo za{titnu ulogu. U takvim {umskim kulturama, ovisno o odnosu prema klimatskozonskoj vegetaciji lista~a, razvoj se tih kultura razli~ito usmjerava. Jasan cilj i pravodobni {umskouzgojni radovi potrebni su zbog velikih ulaganja u po{umljavanje i uvijek prisutne opasnosti od nastanka {umskih po`ara koji spore melioracijske procese vra}aju na po~etnu to~ku.
3. Materijal i metode – Material and methods Terenskim dijelom istra`ivanja postavljene su ~etrdeset i tri pokusne plohe u {umskim kulturama,
132
Slika 1. Shematski prikaz uzimanja uzoraka tla i {umske prostirke za analize Fig. 1 Shematic description of taking samples for pedological and forest litter analyses Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) ... (131–140)
noga du{ika te odnos C : N. Za izra~unavanje koli~ine {umske prostirke uzeta su tri uzorka po dijagonali pokusne plohe povr{ine 25 × 25 cm. Svi su uzorci prosu{eni na sobnoj temperaturi prije su{enja i zatim su su{eni na 55 °C u dva mjerenja. Su{enje uzoraka u svakom mjerenju trajalo je 48 sati, a razmak izme|u dvaju mjerenja bio je najmanje jedan sat. Nakon toga izra~unata je prosje~na te`ina uzorka i prera~unata u kg/ha. Kemijski je sastav odre|en nakon {to su uzorci homogenizirani i samljeveni te na taj na~in pripremljeni za kemijsku analizu. Postupak je ra|en prema priru~niku UNECU (2004).
D. Bar~i} i dr.
Pokusne su plohe postavljene u sastojinama crnoga bora u Istri i Hrvatskom primorju. Izbor je ploha odre|en na temelju podataka iz {umskogospodar-
skih osnova te pregleda geolo{kih, pedolo{kih i fitocenolo{kih karata uz uva`avanje nekih ~imbenika kao {to su dob sastojina, utjecaj ~ovjeka, mikroreljef, nadmorska visina, nagib i izlo`enost suncu. Klima je istra`ivanoga podru~ja prete`no tipa Cfsax (Seletkovi} i Katu{in 1992) i Cfa ([egota i Filip~i} 2003). To je umjereno topla ki{na klima s vru}im ljetima i srednjom mjese~nom temperaturom iznad 22 °C. Zimsko je ki{no razdoblje {iroko rascijepljeno u proljetni i jesensko-zimski maksimum. Najsu{i dio godine pada u toplo godi{nje doba. Za pregledni prikaz godi{njega hoda temperature zraka i koli~ine oborine kori{ten je Walterov klimatski dijagram. Istra`ivano podru~je obuhva}a eumediteransku, submediteransku i epimediteransku vegetacijsku zonu. Mediteranskoj vegetacijskoj regiji pripadaju termofilne vazdazelene i listopadne {ume jadranskoga podru~ja. Trinajsti} (1986) ra{~lanjuje regiju na dva
Slika 2. Klimatski dijagram za Senj prema H. Walteru (1955) za razdoblje od 1981. do 2005. godine Fig. 2 Climatodiagram for Senj according to H. Walter (1955), for the period from 1981 to 2005
Slika 3. Klimatski dijagram za Rijeku prema H. Walteru (1955) za razdoblje od 1981. do 2005. godine Fig. 3 Climatodiagram for Rijeka according to H. Walter (1955), for the period from 1981 to 2005
4. Podru~je istra`ivanja – Area of research
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
133
D. Bar~i} i dr.
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) ... (131â&#x20AC;&#x201C;140)
pojasa: mediteransko-litoralni i mediteransko-montanski vegetacijski pojas. Fitocenolo{kim je istra`ivanjima Horvati} (1963) dao ra{~lambu biljnogeografskoga primorskoga polo`aja. Autor je pokazao da su eumediteranska (vazdazelena) i submediteranska (listopadna) zona me|usobno u`e povezane nego submediteranska zona s kontinentalnim podru~jima eurosibirsko-sjevernoameri~ke regije. Na istra`ivanom podru~ju dolaze ovi tipovi tala: kamenjar, sirozem, rendzine, vapnena~ko-dolomitna crnica, sme|e tlo na vapnencu i crvenica (Martinovi} 2003, Bogunovi} i dr. 2002).
5. Rezultati istra`ivanja â&#x20AC;&#x201C; Research results 5.1 Istra`ivanje {umske prostirke â&#x20AC;&#x201C; Research of forest litter Istra`ivanje {umske prostirke kao bitnoga ~imbenika u borovim sastojinama va`no je u melioracijskom smislu. [umska prostirka (organski horizont tla) ima geokemijsku ulogu i predstavlja va`an ~imbenik u razmjeni tvari izme|u vegetacije, tla i atmosfere. Ona je prirodno organsko gnojivo bogato svim hranidbenim elementima u koli~inama i odnosima koje zahtijeva {umsko drve}e te mo`e bitno pobolj{ati stani{ne uvjete za obnovu klimatskozonske vegetacije, zaustavljaju}i i ograni~avaju}i erozijske procese, ali istodobno i utjecati na nastanak {umskoga po`ara. U sklopu tih istra`ivanja uzeti su uzorci tla iz humusno-akumulativnoga horizonta. Na slici 4 prikazane su koli~ine {umske prostirke koje se nalaze u
kulturama crnoga bora i prirodnim sastojinama. Uglavnom su razlike o~ekivane s obzirom na to da se radi o razli~itim stani{nim uvjetima i dobnom rasponu od 40 do 100 godina. Ovisno o uvjetima podneblja, velike koli~ine {umske prostirke mogu imati povoljan i nepovoljan utjecaj u melioracijskom smislu. U vi{im predjelima iznad 600 m n. v. ve}a je koli~ina oborine i vlage u tlu tako da se humifikacija
Slika 4. Koli~ine {umske prostirke na pokusnim plohama Fig. 4 Quantity of forest litter on experimental plots
Slika 6. Vrijednosti humusa u A-horizontu na pokusnim plohama Fig. 6 Values of humus in the A horizon on experimental plots
134
Slika 5. Prikaz pH-vrijednosti na pokusnim plohama Fig. 5 Overview of pH values on experimental plots
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) ... (131â&#x20AC;&#x201C;140)
D. Bar~i} i dr.
Slika 7. Prikaz odnosa ugljika i du{ika Fig. 7 An overview of C/N ratio
Slika 9. Prikaz drvne zalihe na pokusnim plohama Fig. 9 Overview of growing stock on experimental plots
i mineralizacija normalno odvijaju. U tipi~noj eumediteranskoj zoni ti su procesi usporeni te se listinac nagomilava. Sljede}im slikama (5, 6, 7) prikazane su neke pedofiziografske zna~ajke na istra`ivanom podru~ju. Analiziranje dobivenih rezultata upu}uje na srednje vrijednosti i najva`nije pokazatelje potrebne za definiranje stanja u sastojinama crnoga bora.
5.2 Istra`ivanje {umske prostirke â&#x20AC;&#x201C; Research of forest litter Rezultatima je prikazano stanje u sastojinama, {to mo`e biti pokazatelj gospodarskoga stanja i vrijednosti crnoga bora ponajprije s obzirom na drvnu zalihu (slike 8 i 9). Me|utim, to je samo jedan pokazatelj ili uloga koju ispunjavaju sastojine crnoga bora. Osobita se vrijednost pridaje op}ekorisnim ulogama {uma na kr{u uz naglasak na hidrolo{koj ulozi i za{titi od erozije. Temeljem fitocenolo{kih snimaka obra|eni su podaci da bi se dobio prikaz i odnos nekih sinekolo{kih ~imbenika i flornoga sastava vegetacije (slika 10). Tako se mo`e objasniti i utjecaj prema rasprostranjenosti vegetacije lista~a. Ako se uzima u obzir ekolo{ka uloga, ~injenica je da sastojine crnoga bora u sklopu povratka vegetacije lista~a najbolje rezultate imaju na granici izme|u medun~evih i bukovih {uma. Ovdje je i klimatski ~imbenik s obzirom na oborine, temperaturu i vla`nost najpogodniji za crni bor. Slika 10 pokazuje povezanost i ve}u zastupljenost lista~a s rastom nadmorske visine.
6. Rasprava â&#x20AC;&#x201C; Discussion
Slika 8. Distribucija broja stabala Fig. 8 Distribution of number of trees Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Crni bor u Istri i Hrvatskom primorju uglavnom dolazi na vapnencima, iako raste i na fli{noj podlozi. Najvi{e je rasprostranjen u submediteranskoj vegetacijskoj zoni gdje je i najzna~ajnija vrsta za po{um-
135
D. Bar~i} i dr.
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) ... (131â&#x20AC;&#x201C;140)
Slika 10. Kanoni~ka analiza korespondencije (CCA) za sve plohe Fig. 10 Canonical Correspondence Analysis for all plots ljavanje kr{a te ima va`nu ulogu na bonitetno lo{im stani{tima s degradiranim tlom i devastiranom vegetacijom. Razlog le`i u {irokoj ekolo{koj amplitudi borova. Naime, crni se bor u nekoliko podvrsta prostire od primorskih predjela u Sredozemlju do pretplaninskih krajeva u unutra{njosti kopna (Ku{an 1961). Sli~na je situacija i u nekim drugim sredozemnim zemljama (Gil i Aranzazu Prada 1993, Serrada Hierro 1990, Grau Corbi i dr. 1999). Trinajsti} (1976) navodi da podizanje kultura crnoga bora ima fitogeografsko opravdanje jedino na grani~nom dijelu izme|u medun~eva i bukova podru~ja. [to su te kulture bli`e potencijalnomu bukovu podru~ju, to }e rezultati biti bolji. Rezultatima je utvr|eno da su kulture crnoga bora s obzirom na sastav i zastupljenost klimatskozonske vegetacije lista~a najbolje u podru~ju medun~evih {uma na 440 m n. v. (Hreljin) te prema granici bukovih {uma na 715 m n. v. (Klana). S melioracijskoga gledi{ta tamo pokazuju najizravniji pozitivni utjecaj na stani{ne uvjete. Na istra`ivanom podru~ju po{umljavani su tereni razli~itih stupnjeva degradacije i devastacije, od kamenjarskih pa{njaka i to~ila do terena s ve} zapo~etim procesima progre-
136
sivne sukcesije. Me|utim, ako se promatra povratak klimatskozonske vegetacije lista~a na pokusnim plohama, uo~ava se njezin slabiji povratak {to se vi{e crni bor pribli`ava svojoj fitogeografskoj, a u pravilu i ekolo{koj granici. Na istra`ivanom podru~ju to se odnosi na plohe postavljene u eumediteranu, premda se ne smije izostaviti i antropogeni utjecaj te utjecaj stoke {to zasigurno ima nepovoljno djelovanje na zapo~ete procese sukcesije i kvalitetu tih sastojina. Crni bor kao pionirska vrsta s obzirom na svoja biolo{ka svojstva i ekolo{ke zahtjeve ima istaknutu ulogu u melioraciji jer ima u prvom redu protuerozijsku ulogu i stoga povoljno djeluje na stani{ne uvjete (mikroklimatske i edafske). Melioracijska je uloga kultura crnoga bora o~ita na kraju ophodnje u postojanju intenzivne progresivne sukcesije autohtone vegetacije (Toma{evi} i dr. 2003). Sastojine crnoga bora pridonose stvaranju organskoga horizonta tla, tj. {umske prostirke. Prema (Martinovi}u 2003) {umska je prostirka prirodno organsko gnojivo koje sadr`i sve hranidbene elemente koje zahtijeva {umsko drve}e. Ona je va`an ~imbenik reguliranja hidrolo{kih uvjeta tla, smanjuje evaporaciju i pove}ava infiltracijsku Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) ... (131–140)
sposobnost oborinske vode te povoljno djeluje na temperaturne odnose u tlu. Osim navedenoga treba istaknuti i utjecaj na odnos ugljika i du{ika u tlu. Povoljan odnos C : N za vi{e biljke smatra se izme|u 12 i 25. U ve}ini sastojina crnoga bora odnos je C : N na grani~nim vrijednostima (slika 7). Bitna je i povezanost {umske prostirke s op}im stanjem humusa u tlu, a njezin sastav i svojstva ovise o mnogim ~imbenicima i procesima. Jedan od elementarnih procesa je humizacija. Topi} (1992) navodi kako je koli~ina i sastav {umske prostirke mjerljiv pokazatelj stupnja meliorativnosti pojedinih {umskih vrsta. Me|utim, iz rezultata istra`ivanja tako|er je razvidno kako velika koli~ina {umske prostirke ne zna~i istodobno i povoljniji edafski u~inak. Aridniji uvjeti usporavaju i ograni~avaju transformaciju (mineralizaciju i humifikaciju) {umske prostirke. Nepovoljna okolnost o~ituje se koli~inom gorive tvari u borovim sastojinama, {to zajedno s klimom stvara povoljne uvjete za nastanak {umskoga po`ara. Prema Chandleru (1983) i Biland`iji (1992) goriva tvar ili {umsko gorivo cjelokupna je koli~ina biljnoga materijala, mrtvoga i `ivoga, koji se nalazi iznad mineralnoga dijela tla. Sva je nadzemna vegetacija potencijalno gorivo, a me|usobno se razlikuje po zapaljivosti i brzini gorenja u odre|enim vremenskim uvjetima. Iz rezultata ovoga istra`ivanja i Trinajsti}eva (1976) istra`ivanja mo`e se zaklju~iti da kulture crnoga bora imaju najbolju proizvodnost drva na organomineralnoj crnici, a zatim na sme|em tlu na vapnencu. To su plohe s najve}om drvnom zalihom, a nalaze se na podru~ju Klane (299,52 m3/ha, 251,84 m3/ha, 280,46 m3/ha), U~ke (330,08 m3/ha, 210,56 m3/ha, 246,56 m3/ha), Rijeke – Hreljina (421,44 m3/ha), Buzeta (196,32 m3/ha, 255,84 m3/ha) i Pazina (309,12 m3/ha, 351,04 m3/ha). [ume crnoga bora u Sredozemlju imaju podjednako gospodarsku va`nost i ekolo{ku vrijednost, stoga su i uklju~ene u europska ugro`ena stani{ta. Iznimno je vrijedna i pozitivna uloga sastojina crnoga bora u za{titi tla od erozije. Infiltracijska sposobnost, smanjeno povr{insko otjecanje oborinskih voda i smanjeni gubici tla neke su va`ne uloge crnoga bora (Topi} 2003). Me|utim, problem se javlja u izostanku uspje{ne obnove tih {uma (Espelta i dr. 2003). Osobito je izra`en u na{oj zemlji na podru~ju kr{a, a navodi ga i [afar (1962). Balen (1931) smatra da je crni bor najbolja vrsta za po{umljavanje kr{a i spominje nastajanje mladih sastojina naletom sjemena u blizini starijih sastojina. Nadalje, upozorava da pri podizanju kultura treba odlu~iti da li se radi o stalnoj ili o prolaznoj, tj. privremenoj sastojini. Postoje}e stanje na istra`ivanom podru~ju tra`i obnovu osobito u {umskim kulturama pri kraju ophodnje. Razlog provo|enja {umskouzgojnih radova nije samo u dobivanju kvalitetnije sastojine s gospoCroat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Bar~i} i dr.
darskoga gledi{ta ve} je bitno i ispunjavanje nagla{enih op}ekorisnih uloga {ume na kr{u (Tikvi} i Seletkovi} 2003), posebno hidrolo{ke i protuerozijske. [afar (1962) ukazuje na razli~ite uloge kultura crnoga bora {to se poslije mo`e povezati i s na~inima obnove. Takve kulture ~esto imaju zna~ajke prijelazne {ume. Isti autor razvrstava kulture u tri skupine. Prva skupina treba smanjiti lo{ utjecaj ekolo{kih ~imbenika (npr. zaustaviti erozijske procese), zatim druga je skupina namijenjena za estetsko oblikovanje krajobraza i rekreaciju, a tre}a je skupina namijenjena za stvaranje ekolo{kih preduvjeta za druge vrste drve}a (povratak klimatskozonske vegetacije lista~a). Da bi se obnovile prezrele {umske kulture crnoga bora na dijelu Senjske drage, Ani} (2003) daje prednost prirodnomu pomla|ivanju pod zastorom kro{anja starih stabala te oplodnim sje~ama na malim povr{inama u obliku krugova, uz napomenu da radovima na terenu treba prethoditi detaljan {umskouzgojni plan. [to se ti~e obnove, Lüpke i dr. (2003) navode razli~ite strategije u konverziji ~etinja~a. Prva mogu}nost uklju~uje primjenu ~iste sje~e, a nakon toga umjetnu obnovu. Druga je mogu}nost podr`avanje postupne obnove preko stvaranja jedne mje{ovite {ume ~etinja~a i lista~a. Tre}i je na~in tako|er primjena oplodnih sje~a na malim povr{inama koja uzima u obzir skupine stabala i neke sinekolo{ke stani{ne ~imbenike. Povezuju}i navedeno s rezultatima na{ih istra`ivanja, zaklju~ak je da stanje starijih sastojina, ovisno o stani{nim uvjetima, zahtijeva postupnu obnovu, u prvom redu konverziju i oplodne sje~e na malim povr{inama osobito u onim kulturama gdje postoji razvijena podstojna eta`a. Nadalje, potrebno je podr`avanje prijelaza prema mje{ovitoj {umi ~etinja~a i lista~a u slu~ajevima kada je nedovoljno razvijena podstojna eta`a, ali se javlja pomladak klimatskozonske vegetacije lista~a. Radi se o kulturama koje su na lo{im bonitetima. Daljnja mogu}nost odnosi se na kulture u kojima nema povratka klimatskozonskoj vegetaciji, a sastojina je na kraju ophodnje. U tom bi slu~aju bilo potrebno podizanje nove kulture, tj. jo{ jedna ophodnja crnoga bora.
7. Zaklju~ci – Conclusions [umske kulture crnoga bora posti`u najbolje rezultate u melioracijskom smislu na istra`ivanom podru~ju na nadmorskim visinama od 400 do 700 metara. Upravo na tom podru~ju najvi{e je izra`en njihov pozitivan utjecaj na povratak klimatskozonske vegetacije lista~a poglavito iz zajednice hrasta medunca i crnoga graba (Ostryo-Quercetum pubescentis Ht. 1938), ali i njihov povoljan edafski utjecaj preko {umske prostirke, premda su u eumediteranskoj zoni zbog klimatskih ~imbenika procesi mineralizacije
137
D. Bar~i} i dr.
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) ... (131–140)
i humifikacije usporeni. Osim toga ve}e koli~ine gorive tvari povoljno utje~u na nastanak i intenzitet {umskoga po`ara. Pozornost u svakom slu~aju treba usmjeriti na obnovu starih sastojina crnoga bora. Prijeko su potrebni {umskouzgojni radovi na konverziji kultura crnoga bora. Oni se mogu podijeliti na provo|enje oplodnih sje~a na malim povr{inama, zatim na poticanje prirodnoga pomla|ivanja i postupno prevo|enje u mje{ovitu sastojinu lista~a i ~etinja~a, te na kraju podizanje nove {umske kulture.
8. Literatura – References Ani}, I., 2003: Promjena sastojinskog oblika prirodnim pomla|ivanjem na primjeru {umske kulture crnoga bora (Pinus nigra Arn.) u Senjskoj dragi (Stand form conversion by natural regeneration – a case study in black pine (Pinus nigra Arn.) monoculture, Senjska draga). [umarski list, 127, Suplement, 41–49. Balen, J., 1931: Na{ goli kr{. Gospodarska pitanja s naro~itim obzirom na po{umljavanje. Zagreb, 291 str. Barkman, J. J., H. Doing, S. Segal, 1964: Kritische Bemerkungen und Vorschläge zur Quantitativen Vegetationsanalysen. Acta Bot. Neerl., 13: 394–419. Bezak, K., 1992: Tablice drvnih masa cera, crnog bora i obi~nog bora. Radovi, 5, izvanredno izdanje, 47–65. Biland`ija, J., 1992: Prirodno optere}enje sastojina alepskog, primorskog i crnog bora {umskim gorivima. Radovi, 27 (2): 105–113. Bogunovi}, M., @. Vida~ek, S. Husnjak, 2002: Poglavlje u okviru potprojekta: Ekolo{ki monitoring u~inka na okoli{ po{umljenih podru~ja, saniranih po`ari{ta te izvedenih protupo`arnih puteva. Projekt obnove i za{tite priobalnih {uma, IBRD, br. 4119 HR. A.C.T. d.o.o. Braak, C. J. F. ter, 1986: Canonical correspondence analysis: a new eigenvector technique for multivariate direct gradient analysis. Ecology, 67: 1167–1179. Braun-Blanquet, J., 1964. Pflanzensoziologie. Grundzüge der Vegetationskunde, ed. 3. Springer Verlag, Wien. Chandler, C., 1983: Fire in Forestry, Vol. 1, John Wiley & Sons. Inc. New York. Dierschke, H., 1994: Pflanzensoziologie. Grundlagen und Methoden. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart. Espelta, J. M., J. Retana, A. Habrouk, 2003: An economic and ecological multi-criteria evaluation of reforestation methods to recover burned Pinus nigra forests in NE Spain. Forest Ecology and Management, 180: 185–198. Gegout, J. C., F. Houllier, 1996: Canonical correspondence analysis for forest site classification. A case study. Ann. Sci. For., 53: 981–990. Gil, L., M. Prada Aránzazu, 1993: Los pinos como especies basicas de la restauracion forestal en el medio mediterraneo. Ecologia, 7: 113–125.
138
Grau Corbi, J. M., A. Cámara Obregón, J. L. Montoto Quinteiro, 1999: Fitoclimatología básica de los Pinus nigra Arn., Pinus sylvestris L. y Pinus pinaster Ait. Aplicación del modelo de idoneidad. Invest. Agr. Sist. Recur. For., 1: 37–51. Hasenauer, H., 2003: Terms and definitions relevant for conversion. Abstracts of the international conference The question of conversion of coniferous forests, Freiburg, Germany, 16 str. Horvati}, S., 1963: Biljnogeografski polo`aj i ra{~lanjenje na{eg primorja u svjetlu suvremenih fitocenolo{kih istra`ivanja. Acta Botanica Croatica, 22: 27–81. Ivan~evi}, V., 1978: Posebna namjena {uma crnog bora Senjske drage. Magistarski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 94 str. Ivan~evi}, V., 2003: 125. obljetnica osnutka »Kraljevskog nadzorni{tva za po{umljenje krasa kraji{kog podru~ja – Inspektorata za po{umljavanje kr{eva, goleti i ure|enje bujica« u Senju, na{e najstarije {umarske kr{ke organizacije 1878–2003. godine (The 125th anniversiry of the foundation »Royal inspectorate for the afforestation of karst in the krajina border region – the inspectorate for the afforestation of karst, bare areas and torrent control« in Senj, the oldest Croatian forest karst organisation, 1878–2003). [umarski list, 127, Suplement, 3–22. Ivan~evi}, V., 2005: Biolo{ko-tehni~ki radovi na sanaciji Senjske bujice »Torrente« i pove}anje vodnog kapaciteta (Biological and technical regulation of the Senj torrent »Torrente« and increase in water capacity). [umarski list, 129, Suplement, 91–109. Jongman, R. H. G., C. J. F. ter Braak, O. F. R. van Tongeren, 1995: Data analysis in community and landscape ecology. Cambridge University Press, Cambridge. Ku{an, F., 1961: Va`nost doma}ih borova za razvitak vegetacije u Hrvatskoj (Die bedeutung der einheimischen föhren für die vegetationsentwicklung in Kroatien). Biolo{ki glasnik, 14: 23–76. Lüpke, B., C. Ammer, M. Bruciamacchie, A. Brunner, J. Ceitel, C. Collet, C. Deuleuze, J. Placido, J. Huss, J. Jankovic, P. Kantor, J. Larsen, M. Lexer, M. Löf, R. Longauer, P. Madsen, J. Modrzynski, R. Mosandl, A. Pampe, A. Pommerening, I. Stefancik, V. Tesar, R. Thompson, J. Zientarski, 2003: Silvicultural strategies for conversion. Abstracts of the international conference »The question of conversion of coniferous forests«, Freiburg, Germany, 25–26. Maarel, E. van der, 1979: Transformation of cover-abundance values in phytosociology and its effect on community similarity. Vegetatio, 39: 97–114. Martinovi}, J., 2003: Gospodarenje {umskim tlima u Hrvatskoj. [umarski institut, Jastrebarsko i Hrvatske {ume d.o.o. Zagreb, 1–521. Nikoli}, T. (ur.) 1994: Index Florae Croaticae. Pars 1. Natura Croatica 3, Suppl. 2. Nikoli}, T. (ur.) 1997: Index Florae Croaticae. Pars 2. Natura Croatica 6, Suppl. 1. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) ... (131–140)
Nikoli}, T. (ur.) 2000: Index Florae Croaticae. Pars 3. Natura Croatica 9, Suppl. 1. Seletkovi}, Z., Z. Katu{in, 1992: Klima Hrvatske (Climate of Croatia). U: \. Rau{ (ur.), [ume u Hrvatskoj, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i »Hrvatske {ume«, p.o. Zagreb, Zagreb, str. 13–19. Serrada Hierro, R., 1990: Consideraciones sobre el impacto de la repoblacion forestal en el suelo. Ecologia, 1: 453–462. Spiecker, H., J. Hansen, E. Klima, J. Skovsgaard, H. Sterba, K. Teuffel, 2004: Norway spruce conversion – options and consequences. European Forest Institute Research Report, 18. STATSOFT, INC., 2003: Electronic Statistics Textbook. Tulsa, OK: StatSoft. [afar, J., 1962: Problem proizvodnosti kultura crnog bora u submeditranskoj zoni. [umarski list, 48-49 (1–2): 32–40. [egota, T., A. Filip~i}, 2003: Köppenova podjela klima i hrvatsko nazivlje (Köppen’s Classification of Climates and the problem of corresponding Croatian terminology). Geoadria, 8 (1): 17–37. [panjol, @., D. Bar~i}, R. Rosavec, D. Ugarkovi}, 2006: Ameliorative role of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) in the regeneration of climatozonal vegetation. Periodicum biologorum, 108 (6): 655–662. Tikvi}, I., Z. Seletkovi}, 2003: Utjecaj po{umljavanja kr{a na hidrolo{ku funkciju {uma (The effects of karst afforestation on the hydrological function of forests). [umarski list, 127, Suplement, 31–34. Toma{evi}, A., B. Kuli}, @. [panjol, T. Kru`i}, 2003: Razvoj sastojine i meliorativna uloga kulture crnog bora (Pinus nigra Arn.) na podru~ju {umskog predjela Lonja-Biljin, {umarije Rijeka (Development of the black pine stands (Pinus nigra Arn.) and meliorative role at forest district »Lonja-Biljin«, Forest office Rijeka). [umarski list, 127 (11–12): 579–596.
D. Bar~i} i dr.
Topi}, V., 1992: Koli~ina i kemizam {umske prostirke pod nekim {umskim kulturama na kr{u (Quantity and chemistry of forest layer under some forest cultures on the Karst). [umarski list, 116 (9–10): 407–414. Topi}, V., 2003: [umska vegetacija na kr{u kao zna~ajan ~imbenik za{tite tla od erozije (Forest vegetation on karst as an important factor of soil protection from erosion). [umarski list, 127, Suplement, 51–64. Trinajsti}, I., 1976: O utjecaju fitogeografskih granica na stupanj antropogene degradacije klimazonalne {umske vegetacije jadranskog primorja Jugoslavije. Zbornik radova, Uloga {ume i {umske vegetacije u za{titi ~ovjekove okoline u odnosu na Jadransko podru~je, Zadar, str. 496–504. Trinajsti}, I., 1986: Fitogeografsko ra{~lanjenje {umske vegetacije isto~nojadranskog sredozemnog podru~ja – polazna osnovica u organizaciji gospodarenja mediteranskim {umama. Glas. {um. pokuse, 2: 53–67. UNECU, 2004: Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. Part XI, Sampling and Analysis of Litterfall, str. 1–18. Walter, H., 1955: Die Klima-Diagramme als Mittel zur Beurteilung der Klimaverhältnisse für ökologische, vegetationskundliche und landwirtschafliche Zwecke. Ber. Deutsch. Bot. Ges., 68: 321–344. Zerbe, S., 2002: Restoration of natural broad-leaved woodland in Central Europe on sites with coniferous forest plantations. Forest Ecology and Management, 167: 27–42. Zlatanov, T., I. Velichkov, M. Lexer, T. Dubravac, 2010: Regeneration dynamics in aging black pine (Pinus nigra Arn.) plantations on the south slopes of the Middle Balkan Range in Bulgaria. New Forests, 40 (3): 289–303.
Abstract
Impact on Site and Development of Black Pine (Pinus nigra J.F.Arnold) Forest Cultures in the Submediterannean Karst Area The article deals with forest cultures of black pine. Experimental plots were taken in fourteen Forest Offices in the area of Senj Forest Administration, Delnice Forest Administration and Buzet Forest Administration. Climate conditions were shown with climatodiagrams for Senj and Rijeka (Fig. 2 and Fig. 3). This multiple research was aimed at: identifying the site factors that exert the greatest influence on the growth of black pine; analyzing the impact of black pine cultures on the return of climatozonal deciduous vegetation; studying the differences resulting from afforestation with black pine; determining differences between forest cultures in the ameliorative sense. Field plots of 625 m2 were selected, vegetational relevés were made and structural elements of black pine were investigated. Samples of the forest floor (Fig. 1) and the humus-accumulative horizon were analyzed in the laboratory. The obtained data were processed using statistical methods. The research results showed that forest litter and edafic factors have positive impact on amelioration process (Fig. 4, 5, 6, 7). Multivariate analyses revealed that altitude and slope were the two variables that correlated most Croat. j. for. eng. 32(2011)1
139
D. Bar~i} i dr.
Utjecaj na stani{te i razvoj {umskih kultura crnoga bora (Pinus nigra J. F. Arnold) ... (131–140)
positively with the floral composition of the vegetation (Fig. 10). Values of the forest floor in terms of quantity were found to have a positive effect on soil degradation and on decreasing erosion processes. Negative impacts were connected with dry periods when the forest floor represents flammable material. Research on the stand structure confirmed the value of black pine stands and not only in the ecological and protective sense but also in the economic sense (Fig. 8, 9). Economic role would be even bigger under conditions of regular silvicultural treatment. Regular thinnings may support successional processes from pine toward decidous vegetation by promoting already established decidous understorey. Nevertheless, silvicultural strategies for conversion of black pine are necessary in the Croatian Mediterannean karst area. In the chapter Conclusions three ways of silvicultural conversion of black pine forest cultures are presented: Þ Shelterwood system on small groups under the cover of tree crowns, left over as a shelter. Conversion focusing on structural change aiming at group selection method. Þ Conversion under continous cover schemes, focusing on mixed species forests between coniferous and broadleaves with rich structural diversity. Þ Plain conversion followed by artificial regeneration, situation in the field suggests new rotation period. Keywords: afforestation, forest amelioration, fire, regeneration, black pine
Adresa autorâ – Authors' address:
Primljeno (Received): 21. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 28. 12. 2010.
140
Doc. dr. sc. Damir Bar~i} e-po{ta: damir.barcic@zg.htnet.hr Izv. prof. dr. sc. @eljko [panjol e-po{ta: spanjol@sumfak.hr Dr. sc. Roman Rosavec e-po{ta: rosavec@sumfak.hr Zavod za ekologiju i uzgajanje {uma [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Sveto{imunska 25 HR–10 000 Zagreb Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja u klonskim sjemenskim planta`ama hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) Jozo Franji}, Krunoslav Sever, Sa{a Bogdan, @eljko [kvorc, Daniel Krstono{i}, Ivana Ale{kovi} Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract Istra`ivanje fenologije cvjetanja klonova hrasta lu`njaka provedeno je u prolje}e 2010. godine. Pokusna ploha na kojoj je istra`ivanje obavljeno osnovana je u prolje}e 2008. godine u rasadniku Brestje (U[P Zagreb, [umarija Dugo Selo). Pokusna je ploha osnovana s klonovima podrijetlom iz ve} postoje}ih proizvodnih klonskih sjemenskih planta`a (KSP) hrasta lu`njaka na podru~ju uprava {uma podru`nica Vinkovci, Na{ice i Bjelovar. Istra`ivanjem je utvr|ena protoginija kod velike ve}ine klonova. Od meteorolo{kih prilika koje negativno utje~u na receptivnost `enskih cvjetova posebno se isti~u veliko kolebanje dnevne temperature zraka i nagli pad relativne vla`nosti zraka. Negativan utjecaj meteorolo{kih prilika na tru{enje polena nije utvr|en. Velika kolebanja dnevne temperature zraka, uz istodobni pad relativne vla`nosti zraka, prekida receptivnost `enskih cvjetova, {to ujedno umanjuje i du`inu trajanja njihove receptivnosti. Zbog utjecaja nepovoljnih meteorolo{kih prilika razdoblje receptivnosti `enskih cvjetova nije bilo ujedna~eno s razdobljem tru{enja polena, {to uvelike umanjuje mogu}nost me|usobnoga slu~ajnoga opra{ivanja klonova podrijetlom iz istra`ivanih KSP. To se uglavnom odrazilo na na{i~ke klonove zato {to su bili vrlo ujedna~eni s obzirom na po~etak receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enje polena, {to nije bio slu~aj kod vinkova~kih i bjelovarskih klonova. Klonovi podrijetlom iz KSP Vinkovci i Bjelovar imali su bolju mogu}nost me|usobnoga slu~ajnoga opra{ivanja u odnosu na na{i~ke klonove, zahvaljuju}i onomu dijelu klonova koji je poslije zapo~eo s otvaranjem pupova i receptivno{}u `enskih cvjetova te na taj na~in izbjegao utjecaj nepovoljnih meteorolo{kih prilika. Unato~ dobromu potencijalu me|usobnoga opra{ivanja na{i~kih klonova te sposobnosti vinkova~kih i bjelovarskih klonova da djelomi~no izbjegnu nepovoljan utjecaj meteorolo{kih prilika, ne mo`emo re}i da su klonovi podrijetlom iz istra`ivanih KSP 2010. godine imali mogu}nost proizvodnje sjemena koje nosi zadovoljavaju}u razinu genetske raznolikosti. Stoga preporu~ujemo otvaranje rasprave o rekonstrukciji postoje}ih KSP i njihovu popunjavanju klonovima podrijetlom iz svih KSP. Tako rekonstruirane KSP ne bi bile pod tako izra`enim negativnim utjecajem meteorolo{kih prilika, a ujedno bi zadr`ale dobar potencijal me|usobnoga opra{ivanja onoga broja klonova koji bi osigurao proizvodnju genetski kvalitetnoga sjemena. Klju~ne rije~i: hrast lu`njak, klonska sjemenska planta`a, meteorolo{ke prilike, opra{ivanje, protoginija, receptivnost
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Poznavanje biologije cvjetanja {umskoga drve}a, pa tako i hrasta lu`njaka, izuzetno je va`no pri planiranju masovne proizvodnje genetski kvalitetnoga sjeCroat. j. for. eng. 32(2011)1
mena u klonskim sjemenskim planta`ama (KSP) za potrebe pririodne i umjetne ubnove {umskih sastojina (Ostrogovi} i dr. 2010). Proizvodnja genetski kvalitetnoga sjemena u KSP, {to razumijeva visok stupanj genetske raznolikosti, mo`e biti osigurana jedino ako
141
J. Franji} i dr.
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
u me|usobnom opra{ivanju sudjeluje ve}i broj roditeljskih stabala. Prema dosada{njim spoznajama preporu~uje se da KSP sadr`i izme|u 20 i 60 genotipski razli~itih klonova, ovisno o spoznajama vezanim uz njihovu genetsku raznolikost, oplemenjiva~ku vrijednost i koli~inu uroda (White i dr. 2007). Osim zadovoljavaju}ega broja genotipski razli~itih klonova unutar KSP, za uspje{nu oplodnju koja bi osigurala `eljenu kakvo}u i koli~inu sjemena va`na je i njihova fenolo{ka ujedna~enost cvjetanja. Povoljna je fenolo{ka ujedna~enost cvjetanja sposobnost `enskih cvjetova odre|enoga broja maj~inskih stabala da u danom trenutku na nju{ku tu~ka prime polen koji je otpu{ten iz polenovnica mu{kih cvjetova zadovoljavaju}ega broja o~inskih stabala. Nadalje, polen koji je primljen na nju{ku tu~ka `enskoga cvijeta mora neometano zapo~eti s razvojem polenove mje{inice (klijanjem), koja uz dovoljno energije mo`e uspje{no prora{tati kroz vrat tu~ka i naposljetku oploditi jajnu stanicu, nakon ~ega zapo~inje razvoj sjemenke. Hrast lu`njak je listopadna, jednodomna i anemofilna vrsta {umskoga drve}a s vrlo izra`enom varijabilno{}u fiziolo{kih i morfolo{kih svojstava (Krstini} 1996), koja lista i cvjeta tijekom travnja i svibnja. Cvjetovi su hrasta lu`njaka jednospolni i smje{teni su u resama. Mu{ke se rese pojavljuju u prolje}e, neposredno prije listanja na vrhu pro{logodi{njih izbojaka, dok se `enski cvatovi pojavljuju pri vrhu ovogodi{njih izbojaka (Vidakovi} 1996). Pod utjecajem povoljnih meteorolo{kih prilika mu{ke rese polen po~inju trusiti 1 – 2 tjedna nakon otvaranja pupova, a tru{enje polena zavr{ava za 2 – 4 dana. Nekoliko dana nakon otvaranja pupova po~inje izdu`ivanje stapki `enskih cvatova koji na sebi nose 1 – 5 cvjetova. Za vrijeme izdu`ivanja cvatnih stapki trodjelne nju{ke tu~ka `enskih cvjetova punu receptivnost (sposobnost `enskoga cvijeta da na nju{ku tu~ka prima polen koji ondje neometano mo`e zapo~eti klijati) posti`u u trenutku kada nabubre i postanu »ljepljive« te poprime sjajnocrvenu boju (Bacilieri i dr. 1994). Receptivnost `enskoga cvata traje 10 – 14 dana, dok receptivnost pojedinoga cvijeta unutar cvata traje najvi{e do {est dana (Dacauso i dr. 1993). Po~etak otvaranja pupova kod hrasta lu`njaka pod velikom je genetskom kontrolom (Stojkovi} 1991), {to pru`a mogu}nost pravovaljanoga odabira plus stabala radi postizanja trajne fenolo{ke ujedna~enosti cvjetanja i listanja klonova kojima se osniva KSP. Me|utim, utjecaj nepovoljnih meteorolo{kih prilika kao {to su obilne oborine (Fornaciari i dr. 1997, Galan i dr. 2001), visoka relativna zra~na vlaga (Wolgast 1972), mraz i niska temperatura zraka (Garcia-Mozo i dr. 2001), visoka temperatura zraka (Hedhly i dr. 2003), tu~a (Cecich 1997) i dr. ponekad mogu naru{iti povoljnu fenolo{ku ujedna~enost cvjetanja unutar
142
KSP, {to tako|er umanjuje kakvo}u i koli~inu proizvedenoga sjemena. U prija{njem istra`ivanju fenolo{ke ujedna~enosti klonova hrasta lu`njaka iz KSP u Hrvatskoj utvr|ena je prili~no visoka fenolo{ka neujedna~enost klonova u KSP s podru~ja uprava {uma podru`nica (U[P) Vinkovci i Bjelovar, dok je fenolo{ka ujedna~enost klonova u KSP s podru~ja U[P Na{ice bila zadovoljavaju}a (Franji} i dr. 2009). Svrha je ovoga rada da razmotri mogu}e posljedice fenolo{ke neujedna~enosti cvjetanja u na{im KSP hrasta lu`njaka, utjecaj meteorolo{kih prilika na du`inu trajanja receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enje polena te da utvrdi stupanj podudarnosti pojedinih fenofaza listanja i cvjetanja.
2. Materijal i metode – Material and methods Istra`ivanje je provedeno na pokusnoj plohi osnovanoj u prolje}e 2008. godine u rasadniku Brestje (U[P Zagreb, [umarija Dugo Selo; 45° 50' 20,25'' N, 16° 06' 14,10'' E, 128 m n.v.). Prema Köppenovoj klimatskoj klasifikaciji podru~je u kojem se nalazi pokusna ploha pripada klimi tipa Cfwbx“. Prema 13-godi{njem nizu podataka (1990 – 2003) s meteorolo{ke postaje Maksimir, udaljene oko 6,0 km od pokusne plohe, prosje~na godi{nja temperatura zraka iznosi 10,6 °C, prosje~na godi{nja koli~ina oborina 871 mm, a srednja godi{nja relativna vlaga zraka 78 %. Pokusna je ploha osnovana sadnjom rameta sukladno eksperimentalnomu dizajnu randomiziranoga blok- sustava s tri ponavljanja (bloka). Svaki je klon zastupljen s po jednom rametom u svakom bloku. Ramete su podrijetlom s klonova od kojih su osnovane ve} postoje}e klonske sjemenske planta`e na podru~ju U[P Vinkovci (VK), Na{ice (NA) i Bjelovar (BJ). Ukupan je broj klonova selekcioniranih plus stabala na podru~ju tih U[P-a 150. Prilikom osnivanja pokusne plohe predvi|eno je da svaki klon u pokusu bude zastupljen s tri ramete, ukupno 450 rameta (150 klonova puta 3 ramete). Me|utim, zbog neuspjeha cijepljenja i su{enja odre|enoga broja rameta nakon sadnje u pokusu se 2010. godine nalazilo 145 klonova s 375 rameta. Vi{e informacija o na~inu i razlozima osnivanja pokusne plohe donose Franji} i dr. (2009). U prve dvije godine fenolo{ka motrenja cvjetanja nisu obavljana jer su istra`ivani klonovi bili premladi i nisu cvjetali, dok su 2010. godine obavljena na rametama (156 rameta) svih klonova koji su cvjetali (103 klona). Fenolo{ka motrenja listanja i cvjetanja obavljana su istodobno, dva puta tjedno, dok se na svim klonovima listovi nisu potpuno razvili, odnosno dok svi mu{ki cvjetovi nisu prestali trusiti polen ili dok svi `enski cvjetovi nisu prestali biti receptivni. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
J. Franji} i dr.
Slika 1. Prikaz fenofaza listanja i cvjetanja (L1 do L7 – fenofaze listanja; PT i ZT – po~etak i zavr{etak tru{enja polena; PR i ZR – po~etak i zavr{etak receptivnosti `enskoga cvijeta) Fig. 1 Overview of flushing and flowering phenophases (L1 to L7 – phenophases of flushing; PT and ZT – beginning and end of pollen shedding; PR and ZR – beginning and end of receptivity of female flowers) Tablica 1. Opis fenofaza listanja i cvjetanja Table 1 Description of flushing and flowering phenophases Fenofaza – Phenophases Opis fenofaze – Description of phenophase Pupovi miruju L1 Buds are dormant and protected by scales Pupovi su jo{ uvijek zatvoreni, ali su produ`eni i (ili) nabubreni L2 Buds are still closed but swollen Pupovi se po}inju otvarati i mogu}e je uo~iti vrhove lista L3 Buds start opening, and apexes of the leaves can be noted Razvijaju se prvi listovi koji se jo{ uvijek ve}im dijelom nalaze u pupu L4 First leaves are developed still mostly within the bud Formirani su prvi vidljivi listovi L5 First leaves are formed Listovi su formirani, ali jo{ uvijek uzdu`no savijeni L6 Leaves are formed but still longitudinally curved Listovi su potpuno formirani i glatki L7 Leaves are fully formed and smooth Neki cvjetovi na mu{kim resama po~inju otpu{tati polen PT Some flowers on male catkins start with pollen shedding Mu{ke rese poprimaju tamno sme|u boju i po~inju otpadati ZT Male catkins are getting browinsh and start falling off Cvjetovi na `enskim resama postaju samostalni, ~ije su trodijelne nju{ke tu~ka razdvojene i nabubrene, sjajno crvene boje i jedre PR Flowers on female catkins become autonomous, with stigmas in clear divergent position, with shining red and viscous pattern Nju{ke tu~ka `enskih cvjetova izgubile su sjajno crvenu boju i jedrinu te postale tamno sme|e ZR All stigmas lose red color and become dark brown
Fenologija listanja pra}ena je sukladno metodologiji koja listanje hrasta lu`njaka dijeli u sedam fenofaza (Peri} 2001), dok je fenologija cvjetanja pra}ena suCroat. j. for. eng. 32(2011)1
kladno metodologiji na primjeru hrasta plutnjaka (Quercus suber L.) opisanoj prema Varela i Valdiviesso (1996). U ovom istra`ivanju prilikom fenolo{kih
143
J. Franji} i dr.
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
Tablica 2. Po~etak, trajanje i zavr{etak receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enja polena Table 2 Beginning, duration and end of receptivity of female flowers and pollen shedding KSP CSO
Receptivnost `enskih cvjetova Receptivity of female flowers
Tru{enje polena Pollen shedding
Po~etak (datum) Beginning (date)
Zavr{etak (datum) Ending (date)
Trajanje (dan) Duration (day)
Po~etak (datum) Beginning (date)
Zavr{etak (datum) Ending (date)
Trajanje (datum) Duration (day)
Bjelovar
21.4. (±5,7)a
27.4. (±7,8)a
5,9 (±3,5)a
26.4. (±7,7)a
2.5. (±8,1)a
5,6 (±1,9)a
Na{ice
17.4. (±1,9)b
21.4. (±1,3)b
4,4 (±1,7)a
22.4. (±2,1)b
28.4. (±2,4)b
6,1 (±1,3)a
Vinkovci
22.4. (±5,0)a
2.5. (±7,1)a
8,3 (±4,2)b
29.4. (±6,5)a
5.5. (±5,9)a
5,3 (±1,7)a
Prosijek – Average
20.4. (±5,0)
26.4. (±7,1)
6,2 (±3,6)
27.4. (±6,7)
2.5. (±6,5)
5,6 (±1,6)
Podaci ozna~eni s istim slovom zna~ajno se ne razlikuju pri razini P < 0,01, {to je potvr|eno Tuky post hock testom; ± SD – Standardna devijacija Data marked with the same letter are not significant at the level P < 0.01 according to Tuky’s post hock test; ± SD – Standard deviation
motrenja cvjetanja posebna je pa`nja bila usmjerena prema fenofazama razvoja mu{kih cvjetova koji predstavljaju po~etak i zavr{etak tru{enja polena, odnosno `enskih cvjetova koji predstavljaju po~etak i zavr{etak njihove receptivnosti. Opisni i fotografski prikaz istra`ivanih fenofaza listanja i cvjetanja prikazani su na slici 1 i u tablici 1. Na temelju fenolo{koga motrenja za svaku je rametu utvr|eno vrijeme potrebno za »ulazak« u pojedinu fenofazu kao broj dana od 1. sije~nja teku}e godine pa do dana kada je rameta bila u odre|enoj fenofazi. Ako za neku rametu nije zabilje`en to~an dan odre|ene fenofaze, »presko~ena« je fenofaza izra~unata metodom interpolacije. Na opisan smo na~in utvrdili broj dana od 1. sije~nja koji je pojedinoj rameti bio potreban da po~ne (PT) odnosno zavr{i (ZT) s tru{enjem polena, dok je trajanje tru{enja polena (TT) utvr|eno kao razlika u broju dana izme|u zavr{etka i po~etka tru{enja polena (ZT – PT). Na isti je na~in utvr|en i broj dana potreban pojedinoj rameti za po~etak receptivnosti `enskoga cvijeta (PR), trajanje receptivnosti (TR) i zavr{etka receptivnosti (ZR). Fenolo{ke zna~ajke listanja i cvjetanja svakoga klona, kao {to su L1, L2..., PT, ZT... i dr., ~ine prosje~ne vrijednosti onoga broja rameta unutar svakoga klona koji se u vrijeme istra`ivanja nalazio u pokusu (najvi{e 3, a najmanje 1 rameta). Podaci o meteorolo{kim prilikama 2010. godine za vrijeme cvjetanja (od 7. 4. do 23. 5.) zabilje`eni su pomo}u automatske meteorolo{ke postaje postavljene na pokusnoj plohi, koja bilje`i temperaturu zraka, relativnu vla`nost zraka i koli~inu oborina svakih sat vremena. Prikupljeni podaci statisti~ki su obra|eni pomo}u programskih paketa SAS (SAS 2000), Statistica 7.1. (StatSoft, Inc. 2006) i Microsoft Excel 2007.
144
3. Rezultati – Results Na temelju fenolo{kih motrenja koja su obavljana dva puta tjedno dobili smo detaljnu sliku o cvjetanju klonova od kojih su osnovane istra`ivane KSP. Na pokusnoj plohi 2010. godine od ukupno 145 klonova cvjetala su 103 klona, od toga osam samo s mu{kim cvjetovima, 31 samo sa `enskim cvjetovima te 63 s mu{kim i `enskim cvjetovima. Za sve klonove koji su cvjetali s mu{kim i `enskim cvjetovima utvr|ena je protoginija, izuzev klona VK 43 za koji je utvr|ena protandrija. Receptivnost `enskih cvjetova protogini~nih klonova u prosjeku je nastupala sedam dana prije nego {to su mu{ki cvjetovi po~eli trusiti polen, dok je klon VK 43 polen po~eo trusiti jedan dan prije po~etka receptivnosti `enskih cvjetova. U tablici 2 prikazani su podaci koji se odnose na po~etak, trajanje i zavr{etak tru{enja polena i receptivnosti `enskih cvjetova s obzirom na pripadnost klonova pojedinim KSP.
3.1 Receptivnost `enskih cvjetova – Receptivity of female flowers Na slici 2 prikazani su podaci o po~etku, trajanju i zavr{etku receptivnosti `enskih cvjetova kod klonova koji pripadaju istra`ivanim KSP. Na slici 2 isti~u se dva »kriti~na« razdoblja (prvo izme|u 19. i 22. 4. te drugo oko 3. 5.) u kojima je zabilje`en nagli prestanak receptivnosti `enskih cvjetova velikoga broja klonova. U prvom i nagla{enijem razdoblju prestala je receptivnost `enskih cvjetova svih klonova iz KSP Na{ice i velike ve}ine klonova u ostalim dvjema KSP. Zajedni~ko je obilje`je tih klonova raniji po~etak otvaranja pupova, a samim time i raniji po~etak receptivnosti `enskih cvjetova, koji su postali receptivni prije 22. 4. Prosje~no trajanje receptivnosti `enskih cvjetova svih klonova koji su prestali biti receptivni u tom razdoblju iznosilo je 4,2 dana. Izuzetak ~ine Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
J. Franji} i dr.
Slika 2. Po~etak, trajanje i zavr{etak receptivnosti `enskih cvjetova s obzirom na pripadnost klonova KSP. Na lijevoj strani slike prikazane su oznake klonova s obzirom na pripadnost klonskim sjemenskim planta`ama: VK (Vinkovci), NA (Na{ice), BJ (Bjelovar). Dvosmjerna strelica pokazuje zavr{etak receptivnosti tijekom prvoga »kriti~noga« razdoblja. Jednosmjerna strelica pokazuje prestanak receptivnosti tijekom drugoga »kriti~noga« razdoblja Fig. 2 Beginning, duration and end of receptivity of female flowers with regard to clones originating from respective CSO. On the left side of the graph, designations of clones are shown with regard to clonal seed orchards; VK (Vinkovci), NA (Na{ice), BJ (Bjelovar). The two-headed arrow indicates the end of receptivity in the first »critical« period. The one-way arrow indicates the end of receptivity in the second »critical« period Croat. j. for. eng. 32(2011)1
145
J. Franji} i dr.
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
klonovi VK 1, VK 2, VK 17 i VK 35 kod kojih receptivnost `enskih cvjetova nije prestala 22. 4. unato~ tomu {to su im cvjetovi postali receptivni nekoliko dana ranije. Receptivnost njihovih cvjetova prosje~no je trajala 14,1 dan, a statisti~ki se zna~ajno razlikovala (P < 0,001) od trajanja receptivnosti `enskih cvjetova svih ostalih klonova. U drugom i manje nagla{enom razdoblju prestala je receptivnost `enskih cvjetova polovice vinkova~kih klonova ~ija je receptivnost zapo~ela uglavnom nakon 22. 4. Kod bjelovarskih klonova tijekom drugoga razdoblja prestanak receptivnosti zabilje`en je samo za klon BJ 6. Prosje~na du`ina trajanja receptivnosti `enskih cvjetova kod klonova ~ija je receptivnost zavr{ila 3. 5. iznosila je 9,2 dana. Du`ina trajanja receptivnosti `enskih cvjetova kod klonova ~ija je receptivnost zavr{ila nakon 3. 5. u prosjeku je iznosla 10,4 dana. S obzirom na du`inu trajanja receptivnosti `enskih cvjetova utvr|ena je statisti~ki zna~ajna razlika (P < 0,001) izme|u klonova ~ija je receptivnost `enskih cvjetova zavr{ila tijekom prvoga »kriti~noga« razdoblja i onih klonova ~iji su `enski cvjetovi prestali biti receptivni tijekom i nakon drugoga »kriti~noga« razdoblja.
3.2 Tru{enje polena mu{kih cvjetova – Pollen shedding of male flowers Na slici 3 prikazan je po~etak, trajanje i zavr{etak tru{enja polena kod klonova koji pripadaju istra`ivanim KSP. Sli~no kao i kod receptivnosti `enskih cvjetova, i u ovom je slu~aju mogu}e uo~iti dva »kriti~na« razdoblja (prvo od 27. do 29. 4. i drugo oko 10. 5.) kada je prestalo tru{enje polena ve}ega broja klonova. U prvom je razdoblju prestalo tru{enje polena kod ve}ine na{i~kih klonova te samo tri vinkova~ka i ~etiri bjelovarska klona. Tijekom drugoga razdoblja nagli prestanak tru{enja polena zabilje`en je kod gotovo svih vinkova~kih klonova, koji su polen zapo~eli trusiti nakon 3. 5., te kod tri bjelovarska klona. Trajanje tru{enja polena ne razlikuje se s obzirom na razdoblje u kojem je prestalo tru{enje te za sve klonove prosje~no iznosi 5,6 dana. U tablici 2 prikazani su podaci o po~etku, trajanju i zavr{etku tru{enja polena s obzirom na pripadnost klonova istra`ivanim KSP.
3.3 Ujedna~enost cvjetanja – Synchronization of flowering Nakon pregleda po~etka, trajanja i zavr{etka receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enja polena razmatranjem samo onih klonova koji su cvjetali s mu{kim i `enskim cvjetovima dobili smo sliku njihove
146
me|usobne ujedna~enosti cvjetanja (slika 4). Spomenuta »kriti~na« razdoblja utjecala su na razdvajanje klonova podrijetlom iz KSP Vinkovci i Bjelovar u tri skupine, dok su u slu~aju KSP Na{ice svi klonovi pripadali jednoj skupini. 3.3.1 KSP Vinkovci – CSO Vinkovci Klonovi podrijetlom iz KSP Vinkovci, s obzirom na po~etak i trajanje receptivnosti `enskih cvjetova, jasno su razdvojeni u tri skupine (slika 4). Kod prve je skupine utvr|ena prosje~na razlika od 1,2 dana izme|u zavr{etka receptivnosti `enskih cvjetova i po~etka tru{enja polena (izuzev klona VK 43 kod kojega je utvr|ena protandrija), {to upu}uje na njihovu lo{u fenolo{ku ujedna~enost cvjetanja. Kod druge skupine klonova, za razliku od prve, nije utvr|ena razlika ve} preklapanje receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enja polena koje u prosjeku za sve klonove iznosi 1,6 dana, {to je pokazatelj ne{to povoljnije fenolo{ke ujedna~enosti cvjetanja. U tre}u skupinu pripadaju klonovi VK 44, VK 49 i VK 9, kod kojih prosje~na razlika izme|u zavr{etka receptivnosti `enskih cvjetova i po~etka tru{enja polena iznosi 0,7 dana, {to je tako|er posljedica i pokazatelj fenolo{ke neujedna~enosti cvjetanja. Receptivnost `enskih cvjetova kod klonova unutar prve skupine bila je potpuno ili djelomi~no ujedna~ena samo s tru{enjem polena od tri klona (VK 43, VK 15 i VK 38). Receptivnost `enskih cvjetova kod klonova iz druge skupine bila je gotovo potpuno ujedna~ena s tru{enjem polena od svih klonova iz prve skupine i tru{enjem polena od klonova VK 51, VK 33 i VK 35 koji su pripadali drugoj skupini. Kod ve}ine klonova u drugoj skupini tru{enje polena bilo je samo djelomi~no ujedna~eno s receptivno{}u `enskih cvjetova, dok je potpuno ujedna~eno s receptivno{}u klona VK 9 koji pripada tre}oj skupini. Tru{enje polena klonova iz tre}e skupine nije ujedna~eno s receptivno{}u `enskih cvjetova ni jednoga klona koji pripada prvoj ili drugoj skupini. 3.3.2 KSP Na{ice – CSO Na{ice Kod klonova iz KSP Na{ice prosje~na razlika izme|u prestanka receptivnosti `enskih cvjetova i po~etka tru{enja polena iznosi 0,7 dana. S obzirom na protoginiju i prestanak receptivnosti `enskih cvjetova svih klonova gotovo u istom razdoblju (od 20. do 22. 4.) za na{i~ke je klonove utvr|ena samo djelomi~na ujedna~enost tru{enja polena i receptivnosti `enskih cvjetova za mali broj klonova (slika 4). Sve skupa upu}uje na posebno lo{u fenolo{ku ujedna~enost cvjetanja na{i~kih klonova. 3.3.3 KSP Bjelovar – CSO Bjelovar Kod klonova podrijetlom iz KSP Bjelovar, kao i kod onih iz KSP Vinkovci, izra`eno je razdvajanje s Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
J. Franji} i dr.
Slika 3. Po~etak, trajanje i zavr{etak tru{enja polena s obzirom na pripadnost klonova KSP. Na lijevoj strani slike prikazane su oznake klonova s obzirom na pripadnost klonskim sjemenskim planta`ama: VK (Vinkovci), NA (Na{ice), BJ (Bjelovar). Dvosmjerna strelica pokazuje zavr{etak tru{enja polena u prvom »kriti~nom« razdoblju. Jesnosmjerna strelica pokazuje zavr{etak tru{enja polena tijekom drugoga »kriti~noga« razdoblja Fig. 3 Beginning, duration and end of pollen shedding with regard to clones originating from respective CSO. On the left side of the graph, designations of clones are shown with regard to clonal seed orchards; VK (Vinkovci), NA (Na{ice), BJ (Bjelovar). The two-headed arrow indicates the end of pollen shedding in the first »critical« period. The one-way arrow indicates the end of pollen shedding in the second »critical« period Croat. j. for. eng. 32(2011)1
147
J. Franji} i dr.
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141â&#x20AC;&#x201C;156)
Slika 4. Ujedna~enost cvjetanja s obzirom na pripadnost klonova KSP. Na lijevoj strani slike prikazane su oznake klonova s obzirom na pripadnost klonskim sjemenskim planta`ama: VK (Vinkovci), NA (Na{ice), BJ (Bjelovar). Bijeli poligoni ozna~uju trajanje receptivnosti `enskih cvjetova, a crni poligoni tru{enje polena. Preklapanje receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enja polena ozna~eno je sivom bojom unutar bijelih poligona Fig. 4 Synchronization of flowering with regard to clones originating from respective CSO. On the left side of the graph, designations are shown of clones with regard to clonal seed orchards; VK (Vinkovci), NA (Na{ice), BJ (Bjelovar). White poligons indicate the duration of receptivity of female flowers, while black poligons indicate pollen shedding. Overlapping of receptivity of female flowers and pollen shedding is colored gray inside white poligons 148
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
obzirom na po~etak i trajanje receptivnosti `enskih cvjetova u tri skupine (slika 4). U prvoj je skupini klonova utvr|ena prosje~na razlika od 0,7 dana izme|u zavr{etka receptivnosti `enskih cvjetova i po~etka tru{enja polena, {to pokazuje lo{u fenolo{ku ujedna~enost cvjetanja. U drugoj skupini, koju ~ine klonovi BJ 12, BJ 6 i BJ 26, tru{enje polena i receptivnost `enskih cvjetova samo su djelomi~no ujedna~eni, a prosje~no vrijeme preklapanja tru{enja polena i receptivnosti `enskih cvjetova iznosi 1,7 dana, {to je posljedica ne{to povoljnije fenolo{ke ujedna~enosti cvjetanja. Kod klonova BJ 14, BJ 13 i BJ 9, koji ~ine tre}u skupinu, tako|er je utvr|ena djelomi~na ujedna~enost receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enja polena, ali u ovom slu~aju prosje~na razlika izme|u zavr{etka receptivnosti `enskih cvjetova i po~etka tru{enja polena iznosi 2,7 dana, {to tako|er pokazuje lo{u fenolo{ku ujedna~enost cvjetanja. Tru{enje polena od klona BJ 9 nije ujedna~eno s receptivno{}u `enskih cvjetova ni jednoga drugog klona. Receptivnost `enskih cvjetova iz prve skupine samo je djelomi~no ujedna~ena s tru{enjem polena od klonova BJ 37, BJ 19, BJ 22, i BJ 16 koji tako|er pripadaju prvoj skupini. Receptivnost `enskih cvjetova klonova iz druge skupine gotovo je potpuno ujedna~ena s tru{enjem polena klonova iz prve skupine, dok je receptivnost `enskih cvjetova iz tre}e skupine bila djelomi~no ujedna~ena s tru{enjem polena klonova iz druge skupine. Preklapanje receptivnosti `enskih cvjetova klonova iz tre}e skupine s tru{enjem polena od klonova iz prve skupine nije utvr|ena.
3.4 Meteorolo{ki podaci – Meteorological data Na slici 5 prikazano je kretanje temperature zraka, relativne vla`nosti zraka i koli~ine oborina s obzirom na dva istaknuta »kriti~na« razdoblja koja se pojavljuju za vrijeme receptivnosti `enskih cvjetova (poglavlje 3.1) i tru{enja polena (poglavlje 3.2), uz napomenu kako je posebna pa`nja posve}ena analizi meteorolo{kih podataka koji se podudaraju s razdobljem trajanja i trenutkom prestanka receptivnosti `enskih cvjetova i s tru{enjem polena. 3.4.1 Prvo razdoblje trajanja receptivnosti `enskih cvjetova (13. do 22. 4.) – The first duration period of female flower receptivity (April 13 to 22) Prosje~na dnevna temperatura zraka iznosila je 11,5 °C, s prosje~nim minimumom od 6,0 °C, a maksimumom od 17,2 °C. Ukupna koli~ina oborina iznosila je 5,9 mm, a prosje~na minimalna vrijednost relativne vla`nosti zraka 35,2 % (oznaka I. na slika 5). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
J. Franji} i dr.
3.4.1.1 Prvo »kriti~no« razdoblje prestanka receptivnosti `enskih cvjetova (izme|u 19. i 22. 4.) – The first »critical« termination period of female flower receptivity (between April 19 and 22) U prvom razdoblju receptivnosti `enskih cvjetova meteorolo{ki podaci zabilje`eni 19. 4. (strelica A na slici 5) znatno se razlikuju u odnosu na nekoliko prethodnih i idu}ih dana. Na taj je dan zabilje`ena najvi{a vrijednost relativne vla`nosti zraka koja je iznosila 8,7 %. Istoga dana zabilje`en je apsolutni maksimum temperature zraka koji je iznosio 23,3 °C te apsolutni minimum od 5,1 °C, {to zna~i da je dnevno kolebanje temperature zraka iznosilo 18,2 °C. Od ukupne koli~ine oborina tijekom prvoga razdoblja receptivnosti (oznaka I. na slici 5) na razdoblje od 19. do 22. 4. otpada 47 %. 3.4.2 Drugo razdoblje trajanja receptivnosti `enskih cvjetova (22. 4. do 3. 5.) – The second duration period of female flower receptivity (April 19 to May 3) Prosje~na dnevna temperatura zraka iznosila je 16,3 °C, s prosje~nim minimumom od 10,2 °C, a maksimumom od 22,6 °C. Ukupna koli~ina oborina iznosila je 7,0 mm, a prosje~na minimalna vrijednost relativne vla`nosti zraka 33,1 % (oznaka II. na slici 5). 3.4.2.1 Drugo »kriti~no« razdoblje prestanka receptivnosti `enskih cvjetova (nekoliko dana prije 3. 5.) – The second »critical« termination period of female flower receptivity (several days before May 3) Na gotovo jednak na~in kao i tijekom prvoga razdoblja receptivnosti `enskih cvjetova u drugom razdoblju meteorlo{ki podaci zabilje`eni 29. 4. (strelica B na slici 5) znatno se razlikuju u odnosu na nekoliko prethodnih i idu}ih dana. Na 29. 4. zabilje`ena je apsolutna minimalna vrijednost relativne vla`nosti zraka koja je iznosila 10,1 %. Istoga dana zabilje`en je apsolutni maksimum temperature zraka koji je iznosio 28,3 °C te apsolutni minimum od 6,0 °C pa je dnevno kolebanje temperature zraka iznosilo 22,3 °C. Od ukupne koli~ine oborina tijekom drugoga razdoblja receptivnosti (oznaka II. na slici 5) ~ak je 96 % koncentrirano u razdoblju od 1. do 3. 5. 3.4.3 Razdoblje tru{enja polena (15. 4. do 22. 5.) The period of pollen shedding (April 15 to May 22) Prosje~na dnevna temperatura zraka iznosila je 14,4 °C, s prosje~nim minimumom od 9,2 °C, a maksimumom od 19,6 °C. Prosje~na minimalna vrijednost relativne vla`nosti zraka iznosila je 40,2 %, a ukupna koli~ina oborina 116,4 mm (oznaka III. na slici 5).
149
J. Franji} i dr.
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
Slika 5. Prikaz meteorolo{kih prilika za razdoblje cvjetanja s nazna~enim razdobljima receptivnosti `enskih cvjetova (I. i II.), te razdobljem tru{enja polena (III.). (Strelica A – pokazuje meteorolo{ke prilike koje su obilje`ile prvo »kriti~no« razdoblje prestanka receptivnosti `enskih cvjetova; strelica B – ujedno pokazuje meteorolo{ke prilike koje su obilje`ile drugo »kriti~no« razdoblje prestanka receptivnosti `enskih cvjetova i prvo »kriti~no« razdoblje prestanka tru{enja polena; strelica C – pokazuje meteorolo{ke prilike koje su obilje`ile drugo »kriti~no« razdoblje prestanka tru{enja polena.) Fig. 5 Meteorological data in the period of flowering with marked periods of female flower receptivity (1st and 2nd), and period of pollen shedding (3rd). (Arrow A – indicates meteorological data that marked the first »critilal« termination period of receptivity of female flowers; Arrow B – indicates meteorological data that marked the second »critilal« termination period of receptivity of female flowers and the first termination period of pollen shedding; Arrow C – indicates meteorological data that marked the second »critical« termination period of pollen shedding) 3.4.3.1 Prvo »kriti~no« razdoblje prestanka tru{enja polena oko 29. 4. – The first »critical« termination period of pollen shedding, around April 29 Oko 29. 4. (strelica B na slici 5) minimalna vrijednost relativne vlage zraka zadr`avala se ispod 25 %, a na 29. 4. iznosila je samo 10,1 %, {to je mnogo ni`e u odnosu na prethodno i idu}e razdoblje od nekoliko dana, kao i u odnosu na cjelokupno razdoblje tru{enja polena od 15. 4. do 22. 5. Najvi{e vrijednosti apsolutnih i prosje~nih maksimalnih temperatura zraka za vrijeme razdoblja tru{enja polena zabilje`ene su upravo oko 29. 4., uz napomenu kako u navedenom razdoblju nije bilo ni oborina. 3.4.3.2 Drugo »kriti~no« razdoblje prestanka tru{enja polena oko 10. 5. – The second »critical« termination period of pollen shedding, around May 10 U razdoblju od nekoliko dana prije 10. 5. tako|er nije bilo oborina. U odnosu na dane koji su prethodili 10. 5. va`no je uo~iti prili~no ustaljene vrijedno-
150
sti relativne vlage i maksimalne dnevne temperature zraka ~ije su se vrijednosti kretale ne{to iznad 20 °C (strelica C na slici 5).
3.5 Usporedna analiza fenologije cvjetanja i listanja – Comparative analysis of flushing and flowering phenology Na temelju usporedbe prosje~noga broja dana koji je klonovima bio potreban za ulazak u svaku od istra`ivanih fenofaza listanja i cvjetanja, utvr|eno je kako po~etak receptivnosti `enskih cvjetova nastupa gotovo istodobno kada i fenofaza listanja L4, po~etak tru{enja polena i zavr{etak receptivnosti `enskih cvjetova istodobno kada i fenofaza listanja L6, dok se fenofaza listanja L7 podudara sa zavr{etkom tru{enja polena. U tablici 3 prikazan je datum kada su klonovi u{li u svaku od navedenih fenofaza te koeficijenti korelacije koji upu}uju na me|usobnu povezanost nastupa navedenih fenofaza listanja i cvjetanja. Uz sve navedeno valja istaknuti i vrlo izra`enu korelaciju (r2 = 0,84; P < 0,001) izme|u nastupa fenofaze listanja L3 koja opisuje po~etak otvaranja pupova Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
J. Franji} i dr.
Tablica 3. Ujedna~enost fenofaza listanja i cvjetanja Table 3 Sinchronization of flushing and flowering phenophases Fenofaza – Phenophases Datum (± SE) Date (± SE) Koeficijent korelacije, r2 Correlation coefficient, r2
L4
PR
L6
ZR
L6
PT
18. 4 (±0,82) 19. 4 (±0,56) 26. 4 (±0,70) 25. 4 (±0,77) 26. 4 (±0,70) 26. 4 (±0,69) 0,85**
0,92**
0,93**
L7
ZT
1. 5 (±0,82)
1. 5 (±0,69)
0,91**
** razina zna~ajnosti P < 0,001; **significance level P < 0,001. ± SE – Standardna pogre{ka; ± SE – Standard error.
i po~etka receptivnosti `enskih cvjetova. Receptivnost `enskih cvjetova u prosjeku nastupa 4 dana nakon otvaranja pupova. Isto tako utvr|ena je i visoka koralacija (r2 = 0,92; P < 0,001) izme|u fenofaze listanja L3 i po~etka tru{enja polena, {to u prosjeku nastupa 13 dana nakon otvaranja pupova.
4. Rasprava – Discussion Rezultati istra`ivanja potvr|uju protoginiju svih klonova hrasta lu`njaka podrijetlom iz istra`ivanih KSP koji su cvjetali 2010. godine, izuzev klona VK 43 za koji je utvr|ena protandrija. U dosada{njim istra`ivanjima utvr|eno je kako se kod roda Quercus protoginija pojavljuje vrlo rijetko, dok je protandrija ~e{}a (Ducousso i dr. 1993, Bacilieri i dr. 1994, Gómez-Casero i dr. 2007). Me|utim, istra`ivanja biologije cvjetanja pojedinih vrsta iz roda Populus i Corylus potvr|uju kako se protandrija i protoginija od godine do godine izmjenjuju ovisno o temperaturi zraka u razdoblju prije otvaranja pupova (Van den Brocken i dr. 2003). U na{em istra`ivanju, ukupno gledaju}i za sve klonove 2010. godine, trajanje i prestanak receptivnosti `enskih cvjetova odvijali su se od 13. 4. do 13. 5. U tom su vremenu zabilje`ena dva »kriti~na« razdoblja koja su obilje`ena specifi~nim meteorolo{kim prilikama nakon kojih je primije}en nagli prestanak receptivnosti `enskih cvjetova. Trajanje receptivnosti `enskih cvjetova kod klonova na ~iji je prestanak utjecalo prvo »kriti~no« razdoblje u prosjeku je iznosilo 4,2 dana. Trajanje receptivnosti `enskih cvjetova kod klonova na ~iji je prestanak receptivnosti utjecalo drugo »kriti~no« razdoblje u prosjeku je iznosilo ne{to vi{e od 9 dana. Ducousso i dr. (1993) navode kako pri optimalnim vremenskim prilikama receptivnost `enskih cvatova kod hrastova mo`e maksimalno trajati 10 do 14 dana, a svakoga pojedinoga cvijeta u cvatu do 6 dana. Bacilieri i dr. (1994) utvrdili su na temelju trogodi{njih istra`ivanja da receptivnost `enskih cvjetova kod hrasta lu`njaka prosje~no traje od 9,2 do 10,1 dana, a kod hrasta kitnjaka od 7,6 do 11,7 dana. U na{em su istra`ivanju oba »kriti~na« razdoblja u kojima je zabilje`en nagli prestanak receptivnosti Croat. j. for. eng. 32(2011)1
`enskih cvjetova obilje`ena gotovo identi~nim meteorolo{kim prilikama koje se ogledaju u naglom pove}anju apsolutnih maksimalnih te sni`enju apsolutnih minimalnih dnevnih temperatura zraka, kao i minimalnih vrijednosti relativne vla`nosti zraka u jednom danu (usp. poglavlje 3. 4 i sliku 5). S obzirom na to da su apsolutne maksimalne i minimalne temperature zraka za vrijeme oba »kriti~na« razdoblja zabilje`ene istoga dana, te{ko je bilo razlu~iti koje imaju zna~ajniji utjecaj na prestanak receptivnosti `enskih cvjetova. Prema rezultatima istra`ivanja koja je proveo Minina (1954) niska temperatura zraka ne utje~e negativno na cvjetanje hrasta lu`njaka, uz napomenu kako usporava i odga|a razvoj `enskih cvjetova, ali ne utje~e na smanjenje njihova broja. Sharp (1958) i Goodrum i dr. (1971) tako|er zaklju~uju da niska temperatura zraka u prolje}e ne utje~e negativno na cvjetanje te navode da je jedini negativni utjecaj niske temperature ako mraz o{teti mlade izbojke, cvjetove i listove. Rezultati novijih istra`ivanja potvr|uju ~injenicu kako temperatura zraka od 10 °C daleko povoljnije utje~e na du`inu trajanja receptivnosti `enskih cvjetova nego od 20 °C i vi{e (Hedhly i dr. 2003). Uspore|uju}i stoga na{e rezultate s literaturnim podacima, mo`emo pretpostaviti da je visoka maksimalna dnevna temperatura zraka za vrijeme trajanja receptivnosti `enskih cvjetova imala odlu~uju}i utjecaj na prekid njihove receptivnosti. Uz to {to su oba »kriti~na« razdoblja obilje`ena istodobnim pove}anjem razlika izme|u apsolutnih maksimalnih i minimalnih dnevnih temperatura zraka, ona su obilje`ena i naglim padom relativne vla`nosti zraka (slika 5). S obzirom na to da je prestanak receptivnosti `enskih cvjetova utvr|en na temelju promjene boje i izgleda nju{ki tu~ka od sjajno crvene, nabubrene, jedre i ljepljive do tamno sme|e i sasu{ene (slika 1), mogu}e je pretpostaviti kako su i vrlo niske minimalne vrijednosti relativne vlage zraka u znatnoj mjeri mogle pridonijeti prestanaku receptivnosti `enskih cvjetova. Prema Cosmulescu i Baciu (2002) na po~etku vegetacijskoga razdoblja, kada lisna povr{ina nije u potpunosti razvijena, glavni organi
151
J. Franji} i dr.
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
preko kojih se odvija transpiracija su cvjetovi. Stoga je vrlo sigurno da se zbog nagloga pada minimalnih vrijednosti relativne vlage zraka, koja je u na{em slu~aju pala vrlo nisko (oko 10 %), potpuno isu{i nje`no stani~je koje tvori nju{ku tu~ka `enskoga cvijeta te da prestane njegova receptivnost (slika 5). Uza sve do sada navedeno valja istaknuti kako, za razliku od prvoga, drugo »kriti~no« razdoblje prestanka receptivnosti `enskih cvjetova nije imalo tako fatalan u~inak na fenolo{ku ujedna~enost cvjetanja (preklapanje receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enje polena) i mogu}nost me|usobnoga opra{ivanja onih klonova koji su ne{to kasnije zapo~eli otvarati pupove vjerojatno zato {to je nastupilo tek 8 dana nakon po~etka receptivnosti njihovih `enskih cvjetova. Trajanje tru{enja polena za sve klonove prosje~no je iznosilo 5,6 dana i nije se zna~ajno razlikovalo izme|u pojedinih klonova ni izme|u KSP s obzirom na vrijeme po~etka ili zavr{etka tru{enja. To pokazuje kako su vremenske prilike u razdoblju od 15. 4. do 22. 5., kada se polen trusio, uglavnom ujedna~eno djelovale na njegovo tru{enje. Tru{enje polena kod hrastova pod utjecajem povoljnih meteorolo{kih prilika zavr{ava za 2 do 4 dana (Ducoussu i dr. 1993). U na{em istra`ivanju dva istaknuta »kriti~na« razdoblja unutar razdoblja tru{enja polena mogu}e je povezati s niskim vrijednostima relativne vlage zraka, visokom temperaturom zraka i izostankom oborine u danima netom prije nego {to je zabilje`en nagli prestanak tru{enja (usp. poglavlje 3.4 i slika 3). Ovi su rezultati u skladu s rezultatima istra`ivanja koja su proveli Ramashov (1975) i Vásquez (1998), koji su utvrdili kako se razvoj mu{kih resa i tru{enje polena ubrzava s porastom temperature zraka i sni`enjem relativne vla`nosti zraka. U prija{njem istra`ivanju fenolo{ke ujedna~enosti klonova iz istra`ivanih KSP koje su proveli Franji} i dr. (2009) klonovi su bili premladi za pra}enje fenologije cvjetanja, stoga se pretpostavilo kako je razdoblje listanja od fenofaze L4 do fenofaze L6 sukladno razdoblju cvjetanja, odnosno receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enju polena. Rezultati ovoga istra`ivanja pokazuju kako se receptivnost `enskih cvjetova vrlo dobro podudara s pretpostavljenim razdobljem listanja, dok je tru{enje polena sukladno razdoblju listanja od fenofaze L6 do fenofaze L7 (tablica 3). Budu}i da je u ovom istra`ivanju utvr|ena visoka korelacija izme|u po~etka receptivnosti `enskih cvjetova, odnosno tru{enja polena i otvaranja pupova, mo`emo pretpostaviti kako su rasprava i zaklju~ci prija{njega istra`ivanja koje su proveli Franji} i dr. (2009) dobro utemeljeni. Zahvaljuju}i dobroj ujedna~enosti prilikom otvaranja pupova i listanja, {to su tako|er utvrdili Franji} i dr. (2009), te prilikom po~etka receptivnosti `en-
152
skih cvjetova i tru{enja polena, na {to upu}uju rezultati ovoga istra`ivanja, na{i~ki klonovi imaju bolji potencijal panmiksije (isklju~ivo spolni na~in razmno`avanja s potpunom i slu~ajnom stranooplodnjom biljaka) u odnosu na vinkova~ke i bjelovarske klonove. Tako dobar potencijal panmiksije i proizvodnje genetski kvalitetnoga sjemena u KSP Na{ice opravdavamo ~injenicom kako bi pod utjecajem povoljnih meteorolo{kih prilika i du`ine trajanja receptivnosti `enskih cvjetova od 10 dana sva 32 klona podrijetlom iz KSP Na{ice ukju~ena u ovo istra`ivanje bila u mogu}nosti sudjelovati u me|usobnom slu~ajnom opra{ivanju. Lo{iji potencijal panmiksije u odnosu na na{i~ke imaju klonovi podrijetlom iz KSP Vinkovci i Bjelovar zbog izra`ene neujedna~enosti prilikom otvaranja pupova i listanja (Franji} i dr. 2009) te neujedna~enosti u po~etku receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enju polena (slike 2 i 3). Na njihov lo{iji potencijal panmiksije upu}uje ~injenica kako bi ~ak i pod utjecajem povoljnih meteorolo{kih prilika i du`ine trajanja receptivnosti `enskih cvjetova od 10 dana klonovi koji ranije zapo~inju s receptivno{}u `enskih cvjetova mogli biti opra{eni od vrlo maloga broja klonova. S druge strane klonovi koji najkasnije zapo~inju s tru{enjem polena ne bi mogli opra{iti ni jedan klon koji je ranije zapo~eo s otvaranjem pupova, odnosno s receptivno{}u `enskih cvjetova (slika 4). Utjecaj nepovoljnih meteorolo{kih prilika u prolje}e 2010. godine uglavnom se odrazio na klonove s ranijim po~etkom otvaranja pupova i receptivnosti `enskih cvjetova. To se posebno negativno odrazilo na na{i~ke klonove zato {to se svi odlikuju svojstvom ranijega otvaranja pupova. Zbog toga njihov dobar potencijal panmiksije nije do{ao do izra`aja (slike 2 i 4). S druge strane, vinkova~ka KSP i bjelovarska KSP osnovane su klonovima s vrlo ranim po~etkom otvaranja pupova, ~iju su receptivnost `enskih cvjetova tako|er prekinule nepovoljne meteorolo{ke prilike, te klonovima s kasnijim po~etkom otvaranja pupova koji su uglavnom uspjeli izbje}i nepovoljan utjecaj meteorolo{kih prilika i koji su se mogli neometano opra{ivati. Uz to, zahvaljuju}i vrlo izra`enoj protoginiji, receptivnost `enskih cvjetova vinkova~kih i bjelovarskih klonova koji su kasnije zapo~eli s otvaranjem pupova bila je dobro ujedna~ena s tru{enjem polena onih klonova koji su ranije zapo~eli s otvaranjem pupova (usp. poglavlje 3.3 i slika 4). Stoga, zahvaljuju}i upravo fenolo{koj neujedna~enosti, unato~ lo{emu potencijalu panmiksije klonovi podrijetlom iz KSP Vinkovci i Bjelovar imali su bolju mogu}nost me|usobnoga opra{ivanja od klonova podrijetlom iz KSP Na{ice. Prema dosada{njim spoznajama preporu~uje se da KSP sadr`i izme|u 20 i 60 genotipski razli~itih Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
klonova koji me|usobno sudjeluju u opra{ivanju, {to osigurava proizvodnju sjemena koje sadr`i visok stupanj genetske raznolikosti u obliku heterozigotnosti i ukupne raznolikosti alela, koje tek tada mo`emo nazivati »genetski kvalitetnim sjemenom«. Na{im istra`ivanjem nije utvr|en zadovoljavaju}i broj klonova (minimalno 20 klonova) koji me|usobno mo`e sudjelovati u opra{ivanju ni u jednoj na{oj KSP. Kod klonova podrijetlom iz KSP Na{ice dobra fenolo{ka ujedna~enost i dobar potencijal panmiksije naru{eni su nepovoljnim meteorolo{kim prilikama. Kod klonova podrijetlom iz KSP Vinkovci i Bjelovar zbog neujedna~enosti u po~etku otvaranja pupova klonovi se razdvajaju u skupine ili subpopulacije (usp. poglavlje 3.3 i slika 4), {to predstavlja opasnost od smanjenja efektivne veli~ine populacije i posljedica povezanih s tom pojavom. Stoga proizvedeno sjeme 2010. godine od klonova podrijetlom iz na{ih KSP vjerojatno ne bi imalo zadovoljavaju}u genetsku kakvo}u.
5. Zaklju~ci – Conclusions Velika kolebanja dnevne temperature zraka i nagli pad relativne vla`nosti zraka uvelike utje~u na prestanak receptivnosti `enskih cvjetova, {to je umanjilo mogu}nost me|usobnoga opra{ivanja klonova podrijetlom iz istra`ivanih KSP u prolje}e 2010. godine. Klonovi podrijetlom iz KSP Na{ice imaju dobar potencijal panmiksije, zahvaljuju}i prili~no dobroj ujedna~enosti s obzirom na po~etak receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enje polena. Unato~ tomu samo je mali broj na{i~kih klonova mogao sudjelovati u me|usobnom slu~ajnom opra{ivanju zbog nepovoljnoga utjecaja meteorolo{kih prilika. Zbog toga razloga dobar potencijal panmiksije na{i~kih klonova nije do{ao do izra`aja. Klonovi podrijetlom iz KSP Vinkovci i Bjelovar prili~no su neujedna~eni s obzirom na po~etak receptivnosti `enskih cvjetova i tru{enje polena te zato imaju ne{to lo{iji potencijal panmiksije. Unato~ tomu zahvaljuju}i fenolo{koj neujedna~enosti jedan dio vinkova~kih i bjelovarskih klonova koji se odlikovao kasnijim po~etkom otvaranja pupova izbjegao je nepovoljan utjecaj meteorolo{kih prilika te je mogao neometano sudjelovati u me|usobnom slu~ajnom opra{ivanju. Klonovi podrijetlom iz KSP Na{ice unato~ dobromu potencijalu panmiksije nisu imali mogu}nost proizvodnje genetski kvalitetnoga sjemena, ponajprije zbog nepovoljnoga utjecaja meteorolo{kih prilika, kao ni klonovi podrijetlom iz KSP Vinkovci i Bjelovar unato~ tomu {to su djelomi~no izbjegli nepovoljan utjecaj meteorolo{kih prilika. Zbog navedenih Croat. j. for. eng. 32(2011)1
J. Franji} i dr.
razloga jedan od mogu}ih na~ina pobolj{anja koli~ine i kakvo}e proizvedenoga sjemena u istra`ivanim KSP je njihova rekonstrukcija. Stoga preporu~ujemo otvaranje rasprave o rekonstrukciji KSP hrasta lu`njaka na podru~ju U[P Vinkovci, Na{ice i Bjelovar radi njihova popunjavanja s klonovima podrijetlom iz svih istra`ivanih KSP. Tako rekonstruirane KSP, gdje bi svaka sadr`avala svih 150 postoje}ih klonova bez obzira na to s podru~ja koje U[P oni potje~u, vjerojatno ne bi bile pod tako izra`enim utjecajem nepovoljnih meteorolo{kih prilika. Na taj bi na~in bio osiguran dobar potencijal panmiksije, a posljedice povezane sa smanjenjem efektivne veli~ine populacije bile bi svedene na minimum. Drugim rije~ima, unato~ utjecaju nepovoljnih meteorolo{kih prilika za vrijeme cvjetanja te razdvajanju klonova u nekoliko skupina ili subpopulacija proizvodnja sjemena koje nosi zadovoljavaju}u razinu genetske raznolikosti i dalje bi bila osigurana. Posebno napominjemo kako bi takav na~in rekonstrukcije KSP bio potpuno u skladu s velikom ve}inom dosada{njih istra`ivanja ekotipske varijabilnosti hrasta lu`njaka u Hrvatskoj, a djelomi~no i s va`e}im Pravilnikom o podru~ju provenijencija svojti {umskog drve}a od gospodarskog zna~aja (NN, 107/08). Naposljetku navodimo kako je prijeko potrebno i dalje nastaviti s pra}enjem utjecaja meteorolo{kih prilika na cvjetanje hrasta lu`njaka. Ciljevi budu}ih istra`ivanja trebaju biti usmjereni prema utvr|ivanju uzajamnoga utjecaja meteorolo{kih prilika i fenolo{ke ujedna~enosti cvjetanja na uspjeh opra{ivanja i oplodnje. To je osnovni preduvjet za pove}anje koli~ine i kakvo}e proizvodnoga sjemena u KSP te za razumijevanje pojave punoga uroda u prirodnim sastojinama hrasta lu`njaka.
6. Literatura – References Bacilieri, B. R., A. Dusousso, A. Kremer, 1994: Genetic, Morphological, Ecological and phenological Differentiation between Quercus petreae (Matt.) Liebel. and Quercus robur L. in a mixed Stand of Northwest of France. Silvae genetica, 44 (1): 1–10. Broecken, A. V., K. Cox, P. Quataert, E. van Bockstaele, J. van Slycken, 2003: Flowering Phenology of Populus nigra L., P. nigra cv. italica and P. × canadensis Moench. and the Potential for Natural Hybridisation in Belgium. Silvae Genetica, 52: 5–6. Cecich, R. A., 1997: The cotinuum between flowers and acorns. Diversity and Adaptation in Oak Species. College of agricultural Sciences, 220–234. Cosmulescu, S., A. Baciu, 2002: Climatic factors effect on flowering of fruit tree species. Journal of Enviromental Protection and Ecology, 3 (4): 856–862.
153
J. Franji} i dr.
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
Ducousso, A., H. Michaud, R. Lumaret, 1993: Reproduction and gene flow in the genus Quercus L. Ann. Sci. For., 50 (1): 91–106. Fornaciari, M., L. Pieroni, P. Ciuchi, B. Romano, 1997: A statistical model for correlating airborne pollen grains (Olea europaea L.) with some meteorological parameters. – agr. Med., 127: 134–137. Franji}, J., S. Bogdan, @. [kvorc, K. Sever, D. Krstono{i}, 2008: Fenolo{ka sinkroniziranost klonova hrasta lu`njaka iz klonskih sjemenskih planta`a u Hrvatskoj. U: S. Mati}, I. Ani} (ur.), [ume hrasta lu`njaka u promijenjenim stani{nim i gospodarskim uvjetima, Zbornik radova sa znanstvenoga savjetovanja, HAZU, Zagreb, str. 153–168. Galan, C., M. J. Fuillerant, P. Comtois, E. Domingez, 2001: Bioclimatic factors affecting daily Cupressacea flowering in suthwest Spain. Int. J. Biometerol., 41: 95–100. García-Mozo, H., P. J. Hidalgo, C. Galán, M. T. GómezCasero, E. Domínguez, 2001: Catkin frost damage in Mediterranean cork-oak (Quercus suber L.). Israel Journal of Plant Sciences, 49: 41–47.
Ostrogovi}, M. Z., K. Sever, I. Ani}, 2010: Utjecaj svjetla na prirodno pomla|ivanje hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) u park-{umi Maksimir u Zagrebu. [um.list, 134 (3–4): 115– 123. Peri}, S., 2001: [umsko-uzgojna svojstva razli~itih provenijencija hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) u Hrvatskoj. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb. Romashov, N. V., 1957: Laws govering fruiting in oak. Botanicheskii Zhurnal, 42: 41–56. SAS 2000. SAS Institute Inc. SAS OnlineDoc®, Version 8. http://v8doc.sas.com/sashtml StatSoft, Inc., 2006: STATISTICA (data analysis software system), version 7.1. . Sharp, V. M., 1958: Evaluating mast yields in the oaks. Penn. Agric. Expt. Sta. Bull. 635, 22 str. Stojkovi}, M., 1991: Varijabilnost i nasljednost listanja hrasta lu`njaka (Quercus robur L.). Glas. {um. pokuse, 27: 227–259.
Goodrum, P. D., V. H. Reid, C. E. Boyd, 1971: Acorn yields, characteristics, and management criteria of oaks for wildlife. J. Wwildl. Manage, 35: 520–523.
Varela, M. C., T. Valdiviesso, 1996: Phenologycal phases of Quercus suber L. Flowering. Forest Genetics, 3 (2): 93–102.
Gómez-Casero, M. T., C. Galán, E. Domíniguez-Vilches, 2007: Flowering phenology of Mediterranean Quercus species in different locations (Córdoba, SW Iberian Peninsula). Acta Botánica Malacitana, 32: 127–146.
Varela, M. C., R. Brás, I. R. Barros, P. Oliveira, C. Meierrose, 2008: Opportunity for hybridization between two oak species in mixed stands as monitored by the timing and intensity of pollen production. Forest ecology and management, 256: 1546–1551.
Headhly, A., J. I. Hormaza, M. Herrero, 2003: The effect of temperature on stigmatic receptivity in sweetcherry (Prunus avium L.). Plant, cell and environment, 26: 1673–1680. Krstini}, A., 1996: Unutarpopulacijska i me|upopulacijska varijabilnost hrasta lu`njaka. U: D. Klepac (ur.), Hrast lu`njak (Quercus robur L.) u Hrvatskoj. HAZU, Centar za znanstveni rad u Vinkovcima i Hrvatske {ume p. o. Zagreb, Zagreb – Vinkovci, str. 112–118. Minina, E. G., 1954: Biological bases of flowering and fruit-bearing in oak. Trudy Instituta lesa, Akademija nauk SSSR, 17: 5–97.
Vidakovi}, M., 1996: Oplemenjivanje hrasta lu`njaka u Hrvatskoj. U: D. Klepac (ur.), Hrast lu`njak (Quercus robur L.) u Hrvatskoj, HAZU, Centar za znanstveni rad u Vinkovcima i Hrvatske {ume p. o. Zagreb, Zagreb – Vinkovci, str. 95–143. White, T. J., W. T. Adams, D. B. Neale, 2007: Forest Genetics. CAB International. Wallingford, UK, 682 str. Wolgast, L. J., 1972: Mast production in scrub oak (Quercus ilicifolia) on the costal plain in New Yersey. New Brunswick, NJ: Dissertation – Rutgers University, 137 str.
Abstract
Phenological Asynchronization as a Restrictive Factor of Efficient Pollination in Clonal Seed Orchads of Pedunculate Oak (Quercus robur L.) The knowledge of the flowering biology of forest trees, and thus also of Pedunculate Oak, is exceptionally important when planning to mass-produce genetically high-quality seeds at clonal seed orchards (CSO) for the purpose of reforestation and restoration of forest cultures. The production of genetically high-quality seeds at CSOs, which assumes a high degree of genetic diversity, can only be guaranteed if 20 to 60 clones of different genotypes contribute to pollination (transferring of pollen from stamen to stigma). However, for a successful fertilization, which would guarantee the desired quality and quantity of seeds, phenological synchronization of the clone flowering within CSOs is also important. The beginning of pedunculate oak bud burst is under significant genetic con-
154
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
J. Franji} i dr.
trol, which opens up the possibility to make the right selection of plus trees, with the goal of achieving a permanent phenological synchronization of flowering and flushing of clones with which the CSOs have been established. However, the effect of poor weather, such as heavy rainfall, too high or too low relative humidity of air, low temperatures, frosts, hail, etc., can sometimes disrupt favorable phenological synchronization of clones, also lowering the quality and quantity of seeds produced. The objectives of this study were (i) to determine the phenological synchronization of clone flowering within CSOs, (ii) to look into the possible effect of weather on the duration of receptivity of female flowers and pollen shedding, (iii) to determine the degree of correspondence between particular phenophases of flushing and flowering. The study has been conducted at the experimental field founded in the spring of 2008 within Rasadnik Brestje (Forest Administration Zagreb, Forest Office Dugo Selo). The experimental field has been founded by planting ramet in accordance with the experimental design of randomized section system with repetitions (sections). Each clone is represented with one ramet in each section. Ramets originate from the clones of pedunculate oak, from which clonal seed orchards were founded in the regions under respective Forest Administrations (FAs) Vinkovci (VK), Na{ice (NA) and Bjelovar (BJ). Phenological observations of flushing and flowering were performed simultaneously, twice a week, until the leaves were fully developed on all clones, i.e. until all male flowers ceased to shed pollen or until all female flowers ceased to be receptive. The phenology of flushing was monitored in accordance with the methodology which distinguishes 7 phenophases in the flushing of pedunculate oak, while the phenology of flowering was monitored according to the methodology developed on the example of cork oak (Quercus suber L.). In this study, during the phenological monitoring of flowering, special attention was given to phenophases of male flower development, which describe the beginning and the end of pollen shedding, i.e. to phenophases of female flowers, which describe the beginning and the end of their receptivity. Microclimatic conditions during flowering (from April 7 to May 23) in 2010 were measured via automatic meteorological station set up at the experimental field. From a total of 145 clones, 103 were flowering at the experimental field in 2010, 8 of which only with male flowers, 31 only with female flowers, and 63 with both male and female flowers. Protogyny was established for the clones flowering with both male and female flowers, except for the clone VK 43 where protandry was established. The receptivity of female flowers of protogynous clones occurred on average 7 days before the male flowers began shedding pollen, while the VK 43 clone started releasing pollen a day before female flowers started to be receptive. Generally speaking for all the clones represented at the experimental field and flowering in 2010, pollen shedding started on April 15, and ended on May 22. The receptivity of female flowers started on April 13, and ended on May 13. From the moment the first clone started shedding pollen untill shedding stopped, 37 days have elapsed, while the receptive period of female flowers lasted 30 days. The receptive period of female flowers for the clones in the region of FA BJ and VK started on April 14, while this period started on April 13 for the clones in the region of FA NA. The end of the receptive period for BJ clones was recorded on May 13, for NA clones on April 20, and for VK clones on May 11. The receptive period of BJ female flowers lasted for 29 days, of NA for 9 days, and of VK for 28 days. There were two »critical» periods (the first from April 19 to 22, and the other on May 3) during which a sudden termination of receptivity in female flowers was recorded in a great number of clones. During the first period with a more pronounced effect, the termination of receptivity occurred in almost all of the clones within all three CSOs where flowers started to be receptive before April 22. The average duration of the receptive period of female flowers in all of the clones that stopped being receptive in this period amounted to 4.2 days. In the second and less pronounced period, there was a termination of receptivity of female flowers in a half of VK clones, whose receptivity mostly began after April 22. The average duration of the receptive period of female flowers, where clones stopped being receptive after May 3, amounted to 9.2 days. Considering the duration of the receptive period of female flowers, statistically significant difference has been determined among the clones whose receptivity of female flowers ended before April 22 and the clones whose female flowers stopped being receptive after April 22. The above-mentioned critical periods occurred in both cases after a sudden drop in the relative humidity of air, which was recorded on April 19 and 29, and low values of minimum air temperatures, which were recorded on April 19, 28 and 29. Shortly before or during the occurrence of »critical» periods, precipitation was also recorded. The shedding of pollen started on April 19 for the clones in the region of FA BJ and NA, while the clones in the region of FA VK started shedding pollen on April 15. BJ clones stopped shedding pollen on May 20, NA clones on May 3, and VK clones on May 13. Pollen shedding lasted 31 days in BJ clones, 14 days in NA clones, and 28 days in VK clones. Similarly to the receptivity of female flowers, two »critical» periods, when a significant number of clones stopped shedding pollen, can also be noted (the first from April 27 to 29, and the second on May 10). During the first period, most of the NA clones stopped shedding pollen. During the second period, a sudden halt in shedding pollen was recorded in almost all VK clones that started shedding pollen after May 3. The duration of pollen shedding does not differ with respect to »critical« periods when cessation of shedding occurred, and it amounts to
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
155
J. Franji} i dr.
Fenolo{ka neujedna~enost kao ograni~avaju}i ~imbenik uspje{noga opra{ivanja ... (141–156)
5.6 days for all the clones, on average. The abovementioned »critical« periods, in both cases connected with shedding of pollen, occurred during a period with high temperatures and low relative humidity of air, without precipitation. Phenological synchronization of flowering is the result of bud-burst synchronization in clones within CSOs and weather conditions, at the moment of receptivity of female flowers and shedding of pollen. In that respect, a combination of phenological synchronization of flowering and unfavorable weather conditions, which caused the sudden termination and short receptive period of female flowers, was most drastically reflected through the clones from CSO NA. Only a smaller number of clones from CSO NA could have participated in mutual pollination in 2010, while in CSOs VK and BJ most of the clones had this opportunity thanks to the unsynchronized bud burst, which had in turn enabled a number of clones to avoid unfavorable weather conditions. Based on the comparison between an average number of days that clones needed to enter each of the studied phenophases of flushing and flowering, it has been determined that the onset of the receptive period of female flowers occurred almost at the same time with phenophase of flushing L4 (first leaves are developed still mostly in the bud), the onset of pollen shedding, and the termination of receptive period of female flowers at the same time with phenophase L6 (the leaves are formed but still longitudinally curved), while the flushing phenophase L7 (the leaves are fully formed and smooth) coincided with the termination of receptivity of female flowers. The results showed that the phenological synchronization of flowering in 2010 was significantly affected by unfavorable weather conditions, which shortened the duration of the receptive period of female flowers to a greater degree, while they had no significant effect on the duration of pollen shedding period. Such course of events most severely affected the clones originating from CSO NA, which had started the period of receptivity of female flowers and pollen shedding of male flowers approximately at the same time, in contrast to the clones originating from CSOs Vinkovci and Bjelovar, which started their receptive periods of female flowers and pollen shedding periods of male flowers at different times. Keywords: pedunculate oak, clonal seed orchard, meteorological data, pollination, protogyny, receptivity
Adresa autorâ – Authors' address:
Received (Primljeno): 22. 10. 2010. Accepted (Prihva}eno): 07. 12. 2010.
156
Prof. dr. sc. Jozo Franji} e-po{ta: franjic@sumfak.hr Krunoslav Sever, dipl. in`. e-po{ta: ksever@sumfak.hr Doc. dr. sc. Sa{a Bogdan e-po{ta: sasa.bogdan@zg.htnet.hr Doc. dr. sc. @eljko [kvorc e-po{ta: skvorc@sumfak.hr Daniel Krstono{i}, dipl. in`. e-po{ta: dkrstonosic@sumfak.hr Ivana Ale{kovi}, dipl. in`. e-po{ta: aleskovic@sumfak.hr Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet Zavod za {umarsku genetiku, dendrologiju i botaniku Sveto{imunska 25 HR–10 000 Zagreb Hrvatska Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije @eljko [kvorc, Jozo Franji}, Daniel Krstono{i}, Krunoslav Sever, Ivana Ale{kovi} Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract Slavonsko gorje ima vrlo va`no mjesto u floristi~koj i vegetacijskoj slici kontinentalnoga dijela Republike Hrvatske. Najve}i dio {umskoga pokrova toga podru~ja ~ine sastojine obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.). Cilj je ovoga rada analizirati florni sastav bukovih {uma na Psunju, Papuku i Krndiji koji dosad nije dovoljno istra`en, a nakon toga na temelju vlastitih i literaturnih snimaka definirati i razgrani~iti biljne zajednice bukovih {uma, te na kraju analizirati neke od ekolo{kih i fitogeografskih obilje`ja koja odre|uju njihov pridolazak. Tijekom terenskih istra`ivanja napravljeno je 88 fitocenolo{kih snimaka prema standardnoj srednjoeuropskoj metodi. Napravljena je numeri~ka usporedba sa snimcima bukovih {uma sa {irega geografskoga podru~ja, te su utvr|ene ove biljne zajednice: Luzulo-Fagetum, Festuco drymeiae-Fagetum (luzuletosum i caricetosum pilosae) i Cardamino savensi-Fagetum. As. Cardamino savensi-Fagetum zabilje`ena je prvi put u Republici Hrvatskoj, i to u vr{nom dijelu Papuka na karbonatnoj podlozi. [umske biljne zajednice istra`ivanoga podru~ja dolaze u finom mozaiku razli~itih vegetacijskih tipova koji se ~esto izmjenjuju i ~ije granice naj~e{}e nisu o{tre, {to zna~ajno utje~e na njihov florni sastav i ote`ava njihovo razgrani~avanje. Za rje{avanje ostalih otvorenih pitanja i bolje definiranje biljnih zajednica potrebno je istra`iti i druga podru~ja slavonskoga gorja koja nisu obuhva}ena ovim istra`ivanjem. Klju~ne rije~i: {ume, Fagus sylvatica, vegetacijska ekologija, slavonsko gorje, Hrvatska
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Slavonsko gorje ima vrlo va`no mjesto u floristi~koj i vegetacijskoj slici kontinentalnoga dijela Republike Hrvatske. Zahvaljuju}i svomu polo`aju na granici razli~itih klimatskih utjecaja (sa zapada alpskoga, s juga dinarskoga, s istoka i sjevera panonskoga), na tom je podru~ju prisutno veliko bogatstvo i raznolikost flore i vegetacije. Najve}i dio {umskoga pokrova toga podru~ja ~ine sastojine obi~ne bukve. Definiranjem i razgrani~enjem biljnih zajednica obi~ne bukve sjevernoga dijela Republike Hrvatske posljednjih desetak godina bavili su se razli~iti autori (Bari~evi} 2002, Vukeli} i Bari~evi} 2002, 2003, 2007, Trinajsti} i dr. 2003, Trinajsti} i Cerove~ki 2005, 2009, [kvorc 2006, Trinajsti} 2008, Vukeli} i dr. 2008, Bari~evi} i dr. 2009). Iako je to znatno pridonijelo njihovu boljemu poznavanju, brojna su pitanja ostala otvorena. Razlog tomu je {to su istra`ivanja uglavnom provo|ena na manjem geografskom prostoru gdje lokalne prilike (specifi~no mikrostani{te, antropogeni utjecaj i sl.) jako utje~u na fitocenolo{ke anaCroat. j. for. eng. 32(2011)1
lize. S druge strane vrlo je te{ko napraviti analize na ve}em geografskom prostoru jer su mnoga podru~ja i/ili vegetacijski tipovi jo{ uvijek vrlo slabo pokriveni s fitocenolo{kim snimcima. Kako su fitocenolo{ki snimci osnova za bilo kakva istra`ivanja u vegetacijskoj ekologiji, bez dovoljnoga broja snimaka i njihova dobroga rasporeda vrlo je te{ko donositi jasne zaklju~ke o definiranju i razgrani~enju pojedinih vegetacijskih tipova na {irem podru~ju (usp. Dengler i dr. 2008). Prva detaljanija vegetacijska istra`ivanja bukovih {uma slavonskoga gorja proveo je Pelcer (1979). Na`alost, sam autor navodi da je zbog maloga broja snimaka ve}ina vegetacijskih tipova definirana samo okvirno. Nakon toga pojedini autori donose mali broj snimaka koji su uglavnom ograni~eni na manje geografsko podru~je (usp. Mati} i dr. 1979, Rau{ 1995, Medak i dr. 2006). Sustavnim istra`ivanjem vegetacije bukovih {uma na Po`e{koj i Babjoj gori bavio se Bari~evi} (2002) te na Dilju [kvorc (2006). Vukeli} i Bari~evi} (2007) dali su detaljan prikaz bukovo-jelo-
157
@. [kvorc i dr.
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157–176)
vih {uma panonskoga prostora Hrvatske, u {to su uklju~eni i snimci sa slavonskoga gorja. Slavonsko je gorje zbog svega navedenoga vrlo nejednoliko pokriveno fitocenolo{kim snimcima. Najbolje su istra`eni ju`ni dijelovi (Po`e{ka i Babja gora, Dilj) te bukovo-jelove {ume na Papuku. Osobito su slabo istra`ene bukove {ume na ve}im nadmorskim visinama (iznad 500 m n.v.) i acidofilne bukove {ume. Zbog toga je u ovim terenskim istra`ivanjima bio naglasak upravo na tim sastojinama. Cilj je ovoga rada analizirati florni sastav bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije, osobito podru~ja i vegetacijskih tipova koji dosad nisu dovoljno istra`eni, nakon toga na temelju vlastitih i literaturnih snimaka definirati i razgrani~iti biljne zajednice bukovih {uma, te na kraju analizirati neke od ekolo{kih i fitogeografskih zna~ajki koje odre|uju njihov pridolazak.
2. Metode – Methods Tijekom terenskih istra`ivanja bukovih {uma na Psunju, Papuku i Krndiji napravljeno je 88 fitocenolo{kih snimaka prema standardnoj srednjoeuropskoj metodi (Braun-Blanquet 1964, Westhoff i Van der Maarel 1973) (slika 1). Mjerilo je za izbor mjesta izrade vegetacijskoga snimka homogenost vegetacije. Pri tome je ra|en i opis stani{ta koji uklju~uje odre|ivanje geografskih koordinata uz pomo} ure|aja GPS, te odre|ivanje inklinacije, ekspozicije i sl. Na terenskim istra`ivanjima prikupljen je obilan herbarski materijal. Herbarski su primjerci obra|eni, determinirani i pohranjeni u Herbarskoj zbirci Zavoda za {umarsku genetiku, dendrologiju i botaniku [umarskoga fakulteta. Za odre|ivanje taksona biljnih vrsta kori{teni su ovi taksonomski klju~evi: Tutin i dr. (1964 – 1980), Pignatti (1982), Javorka i Csapody (1991), Martin~i~ i dr. (1999), Domac (1994), Oberdorfer (1994) i Rothmaler (2000). Nomenklatura vrsta uskla|ena je s Nikoli}em (2010). Radi utvr|ivanja vegetacijskih tipova i njihova sintaksonomskoga statusa snimci su s istra`ivanoga podru~ja uspore|eni s odgovaraju}im vegetacijskim snimcima bukovih {uma okolnoga podru~ja Hrvatske, iz Slovenije i Ma|arske. Pri tome su kori{teni literaturni snimci ovih asocijacija: Lamio orvale-Fagetum, Cardamine savensi-Fagetum, Isopyro-Fagetum, Vicio oroboidi-Fagetum, Hacquetio-Fagetum, Helleboro odori-Fagetum, Carici pilosae-Fagetum, Festuco drymeiae-Fagetum, Galio odorati-Fagetum, Polysticho setiferi-Fagetum, Luzulo-Fagetum, Castaneo-Fagetum i Blechno-Fagetum. Ukupno je analizirano 1597 snimaka. Od toga su 872 snimka iz Slovenske baze fitocenolo{kih snimaka ([ilc 2006), 617 snimaka iz Hrvatske baze fitocenolo{kih snimaka {umske vegetacije (Krstono{i} i dr.
158
2007), 20 neobjavljenih snimaka iz ju`ne Ma|arske te 88 snimaka s istra`ivanoga podru~ja. Vegetacijski su snimci pohranjeni u bazu podataka TURBOVEG (Hennekens i Schaminée 2001). Pri analizi su izostavljene mahovine jer ih ve}ina autora na snimcima nije bilje`ila. Kombinirana ocjena brojnosti i pokrovnosti transformirana je u ordinalnu skalu prema Van der Maarelu (1979). Za klasifikaciju snimaka kori{tena je klasterska analiza pomo}u programskoga paketa PC-ORD (McCune i Mefford 1999). Pri tome je kori{ten Wardov klasifikacijski algoritam i Sorensenov koeficijent udaljenosti. Izbor klasifikacijskoga algoritma ovisio je o vrijednostima postotka ulan~avanja dendrograma (McCune i Mefford 1999). Rezultati klasifikacije snimaka s istra`ivanoga podru~ja projicirani su na ordinacijski dijagram dobiven nemetri~kim multidimenzionalnim skaliranjem (NMDS). Za NMDS analizu kori{ten je programski paket R s potprogramom Vegan (Oksanen i dr. 2006). Za obradu snimaka i izradu fitocenolo{kih tablica kori{ten je program JUICE 6.5 (Tichý 2002). Multivarijantna ordinacijska analiza obavljena je s programskim paketom CANOCO 4.5 (Ter Braak i [milauer 2002). Detrended correspondence analiza (DCA) izabrana je na temelju duljine najdu`ega gradijenta koji je bio ve}i od 4 (Lep{ i [milauer 2007). Pri tome su prosje~ne Ellenbergove indikatorske vrijednosti i okoli{ne varijable pasivno projicirane na dijagram (Supplementary environmental variables). Za opis ekolo{kih uvjeta kori{tene su Ellenbergove indikacijske vrijednosti prema Pignattiju (2005). Ellenbergove su vrijednosti izra~unate prosje~no za svaki snimak uz pomo} programskoga paketa JUICE 6.3 (Tichý 2002). Vrijednosti orijentacije terena transformirane su prema Beersu i dr. (1966). Deskriptivna statisti~ka analiza okoli{nih varijabli provedena je programskim paketom STATISTICA (Statsoft, Inc. 2005). U radu su prikazani samo dijagrami Box&Whiskers za okoli{ne varijable kod kojih je ustanovljena statisti~ki zna~ajna razlika izme|u vegetacijskih tipova.
3. Istra`ivano podru~je – Research area Psunj, Papuk i Krndija u geografskom je smislu dio slavonskoga gorja koje je smje{teno na ju`nom rubu Panonske nizine. Ome|eno je sa sjeverozapada i sjevera Papukom (953 m n.v.) i Krndijom, a s juga i jugoistoka Psunjem (989 m n.v.), Po`e{kom gorom (616 m n.v.) i Diljem (471 m n.v.). Zapadni su dijelovi gorja najvi{i i najstrmiji, dok prema istoku teren postupno pada i postaje blago valovit i bre`uljkast. Prema Köppenovoj klasifikaciji klime istra`ivano podru~je pripada klimatskomu podru~ju s oznakom Cfwb »x«, {to zna~i da je klima umjereno topla i ki{na, da se mraz i snijeg javljaju u hladnom dijelu Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176)
@. [kvorc i dr.
Slika 1. Istra`ivano podru~je s lokalitetima fitocenolo{kih snimaka Fig. 1 Research area with relevĂŠ localities godine, da nema su{noga razdoblja, da su oborine jednoliko raspore|ene tijekom cijele godine, a najsu{i dio godine pada u hladno godi{nje doba (Seletkovi} i Katu{in 1992). Op}enito gledaju}i, od zapada prema istoku klima sve vi{e poprima obilje`ja kontinentalnosti te su uvjeti za rast i razvoj biljnoga svijeta sve nepovoljniji. Tako se prosje~na godi{nja temperatura zraka prema istoku pove}ava, a prosje~na godi{nja koli~ina oborina smanjuje. Amplituda se temperature tako|er pove}ava prema istoku (Rogli} 1975). Reljef je vrlo razveden. Bre`uljci su rasje~eni gustom mre`om dolina i jaruga koje dijele {iroko zaobljeni hrptovi. Geolo{ka je struktura vrlo raznolika. Ve}ina je gorja izgra|ena od silikatnih stijena i pje{~enjaka, dok su dijelovi Papuka, Po`e{ke gore i Dilja izgra|eni od vapnenca i lapora. Vi{i su dijelovi gorja pokriveni kontinuiranim komplekosom bukovih i bukovo-jelovih {uma, dok su u ni`im podru~jima {ume pod puno ve}im antroCroat. j. for. eng. 32(2011)1
pogenim utjecajem pa su ~esto isprekidane naseljima i poljoprivrednim povr{inama. U posljednje vrijeme u mnogim dijelovima biv{e oranice, livade i pa{njaci zara{}uju {umskom vegetacijom te se nalaze u razli~itim sukcesijskim stadijima.
4. Rezultati â&#x20AC;&#x201C; Results Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma na Psunju, Papuku i Krndiji istra`ivana su na temelju 88 fitocenolo{kih snimaka. Na njima su zabilje`ene ukupno 183 vrste vaskularnih biljaka. Prosje~an broj vrsta po snimku je 20, a kre}e se od 5 do 43. Radi lak{ega definiranja asocijacija i smje{tanja u postoje}i sintaksonomski sustav provedena je usporedba s literaturnim snimcima susjednih podru~ja Hrvatske, Slovenije i ju`ne Ma|arske. Snimci su se s istra`ivanoga podru~ja rasporedili u ~etiri klastera koji odgovaraju ovim asocijacijama, kako su ih naveli autori snimaka:
159
@. [kvorc i dr.
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157–176)
Slika 2. Dendrogram dobiven klasterskom analizom fitocenolo{kih snimaka bukovih {uma. Navedene su asocijacije koje su zastupljene s vi{e od pet snimaka u pojedinom klasteru. Zaokru`eni su brojevi klastera u kojima se nalaze snimci s istra`ivanoga podru~ja Fig. 2 A dendrogram obtained by cluster analysis of relevés of beech forests. These are the associations represented with more than five relevés in each cluster. The marked numbers indicate the clusters containing the relevés from the studied area Þ Festuco drymeaie-Fagetum, Carici pilosae-Fagetum, Vicio oroboidi-Fagetum Þ Festuco drymeaie-Fagetum, Polysticho setiferi-Fagetum Þ Cardamino savensi-Fagetum Þ Luzulo-Fagetum, Castaneo-Fagetum, Blechno-Fagetum. Navedene su samo asocijacije koje su zastupljene s vi{e od pet snimaka unutar klastera. Navedeni redoslijed asocijacija unutar klastera sukladan je zastupljenosti pojedine asocijacije (slika 2). Odvojeno je provedena klasifikacija samo snimaka s istra`ivanoga podru~ja koja je snimke grupirala na sli~an na~in (usp. sliku 3). Usporedbom tih dviju analiza ustanovljeno je da se snimci s istra`ivanoga podru~ja mogu podijeliti u ~etiri klastera koji odgovaraju ovim biljnim zajednicama: Luzulo-Fagetum, Festuco drymeiae-Fagetum luzuletosum, Festuco drymeiae-Fagetum caricetosum pilosae i Cardamino savensi-Fagetum. Snimci as. Luzulo-Fagetum i Cardamino savensi-Fagetum prema svim provedenim analizama jasno se razlikuju od svih drugih vegetacijskih tipova, dok je razgrani~enje subas. Festuco drymeiae-Fagetum luzuletosum i caricetosum pilosae ovisno o tipu analize pa ih tako klasterska analiza razdvaja na visokoj razini, a ordinacijska analiza pak ukazuje na njihovo vrlo nejasno razgrani~enje (usp slika 2 i 3).
160
Acidofilne bukove {ume (Luzulo-Fagetum) isti~u se u prvom redu vrlo siroma{nim flornim sastavom u kojem prevladavaju acidofilne vrste, kao {to su Luzula luzuloides, Hieracium murorum, Vaccinium myrtillus i dr. (usp tablica 1). Prosje~an je broj vrsta po snimku ove asocijacije 8, a kre}e se od 5 do 13. U sloju drve}a subas. Festuco drymeiae-Fagetum luzuletosum osim obi~ne bukve dolaze i vrste Quercus petraea, Carpinus betulus i Prunus avium. Sloj je grmlja slabo razvijen, a u njemu su naj~e{}e vrste Fagus sylvatica, Prunus avium, Quercus petraea i dr. Sloj niskoga ra{}a ima veliku pokrovnost ponajprije zahvaljuju}i velikoj pokrovnosti vrste Festuca drymeia. Zna~ajno je zastupljena vrsta Luzula luzuloides, a vrste sveze Aremonio-Fagion relativno su slabo zastupljene. Od vrsta reda Fagetalia najzastupljenije su Galium odoratum, Cardamine bulbifera, Dryopteris filix-mas, Viola reichenbachiana, Lathyrus vernus, Mycelis muralis i dr. Sloj drve}a i grmlja subas. Festuco drymeiae-Fagetum caricetosum pilosae razlikuje se od subas. luzuletosum po zna~ajnijoj zastupljenosti vrste Carpinus betulus, ali i vrste Tilia tomentosa. Sli~no kao vrsta Festuca drymeia u subas. luzuletosum ovdje vrsta Carex pilosa ima veliku brojnost i pokrovnost. Na cijelom podru~ju rasprostranjenosti asocijacije na vla`nijim mikrostani{tima, osobito na padinama jaraka, u ve}oj mjeri dolaze paprati – Dryopteris filix-mas, Athyrium Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176)
@. [kvorc i dr.
Slika 3. Ordinacijski dijagram dobiven NMDS metodom s projiciranim rezultatima klasterske analize Fig. 3 NMDS ordination diagram with projected results of cluster analysis
Slika 4. Ordinacijski dijagram dobiven DCA metodom. Ellenbergove su indikatorske vrijednosti pasivno projicirane Fig. 4 DCA ordination diagram. Ellenberg indicator values are passively projected Croat. j. for. eng. 32(2011)1
161
162 |F.d.-F. car.| Cardamino-Fagetum
Aremonio-Fagion Lonicera alpigena B Ruscus hypoglossum C Epimedium alpinum Aremonia agrimonoides
..............|+.+...+..............+...++.............|.+..+....+..|......................
..............|........................................|...11+......|......................
..............|++..+++.+.+..++.......+.++..............|..+.........|....++.......+........
..............|........................................|............|.....+....+...........
..............|..+.....+...........................+...|............|......................
+...........++|.....................................+..|............|......................
..............|..+.....+........................+..+...|.+..........|......................
...+..........|+.++++++..++.+.++++++++++++1++++++++....|+..1++++++++|+...++......+.++.+..++
..+.++........|........++...................+1...+.+1..|............|......................
.....+...+.+.+|...+..++.+...++.++++.+..+.+......++++...|..+.....++1.|......................
+.+1++2+++..+.|........+.....................+..+...+..|...........+|......................
..............|.+.........++...........................|............|+555555+++555544254555
f. alliosum Allium ursinum
Luzulo-Fagenion Hieracium murorum Pteridium aquilinum Hieracium racemosum Rubus hirtus Genista tinctoria Melampyrum pratense Chamaecytisus hirsutus
.......+......|...+.+..++..............................|......++....|......+.....+.++...+..
..............|++++++11++.++.112.+111+..1+......1.++.3.|333533344553|+...................+.
subas.caricetosum pilosae Carex pilosa
..............|.............+..........................|............|+......111.+....+...++
...123.+...+.+|555355111115534235223+225531553342352313|21+.2++..+12|..................+.++
Festuco drymeaie-Fagetum Festuca drymeia
Cardamino savensi-Fagetum Cardamine waldsteinii Veronica montana
44244351+++.21|+..+...+..2..+..r...+..++.+1.+..232+34.1|.........++1|+.....................
12345678901234|5678901234567890123456789012345678901234|567890123456|7890123456789012345678
11111|1111122222222223333333333444444444455555|555556666666|6667777777777888888888
Luzulo-Fagetum|Festuco drymeaie-Fagetum luzuletosum
11111111111111|2222222222222222222222222222222222222222|333333333333|4444444444444444444444
Luzulo-Fagetum Luzula luzuloides C
Broj snimka
Asocijacije
Tablica 1. Novi fitocenolo{ki snimci s istra`ivanoga podru~ja. Brojevi asocijacija odgovaraju brojevima na slici 3. Table 1 New relevĂŠs from the researched area. Ass. numbers correspond to Fig. 3
I
I I
IV
V
III
2
.
. I
V
IV
II
3
V
II II
I
I
I
4
. . . .
. II . I
. I II II
I I . .
IV I I . II III II . II I . . I IV IV III . I I . I I . . . I . .
.
. I
.
III
V
1
. . . I
. . . . . . .
.
V III
.
.
.
III . . II
. . . II . . .
V
V II
.
.
III
Ko{ir 62 79
@. [kvorc i dr. Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176)
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Fagetalia sylvaticae Fagus sylvatica A1 Acer platanoides Acer pseudoplatanus Carpinus betulus Prunus avium Ulmus glabra Fraxinus excelsior Tilia platyphyllos Fagus sylvatica A2 Carpinus betulus Acer platanoides Acer pseudoplatanus Fagus sylvatica B Carpinus betulus Prunus avium Acer pseudoplatanus Acer platanoides Daphne mezereum Euonymus latifolius Acer campestre Ulmus glabra Fraxinus excelsior Melica uniflora C Galium odoratum Anemone nemorosa Cardamine bulbifera
Isopyrum thalictroides Euphorbia dulcis Helleborus odorus Knautia drymeia Cyclamen purpurascens Vicia oroboides Lamium orvala Cardamine trifolia
Asocijacije |F.d.-F. car.| Cardamino-Fagetum
..............|.+++......12112+1++.+2++++.+.+.++1.+..++|.+++++++++++|1+++++++++++11+++11+11
..............|+..........1.+1+..+.............++......|.+.++..+..1+|5...+.+555.1..+.......
..............|++.++++..+1+1.+12212+.1++1...+.+1.++..++|+.111+2+++.1|+..+++.++++.+.11+.+11+
..............|.....+5445...2+1.+.211.....+++.+.+..+.31|.1+.+..+++.2|+.....................
..............|.....+..................................|............|....................++
..............|.+.........+............................|........+...|.+..................+.
..............|...............................+........|...+..+++...|......................
..............|1+..........+.......+...................|.........+..|+..++.........+...+.+.
..............|+...++..................................|.......++...|....++.++.++....+.....
..............|...++.....++...+.+.......+.......+..+...|........+..+|............+..++.+.+.
..............|++.++.....++.....................+.....+|.......++.+.|+.....+........+...++.
..............|.+++..+...+++.....+.++..+.+.++...+..++..|++++........|..+.+++..........+....
..............|.+....+......+.....+++..........+1..+++.|.+.++.....++|......+...............
++++2+11++.+++|1..+1++++++++++++++2+1+1+++11+++111+11+1|++++++12++++|+...+.+++.++.+.++...++
..............|............+.......................+...|..+.........|.............++....++.
..............|..........+.............................|............|.......+...+..1.......
..............|..1+................+......+..++.+..+.2.|.1+11+++..1.|.................+....
++3222...111++|..1.++11+1211+11121112233332223111221221|.1111+1++111|......11..++1211121+1+
..............|............+...........................|............|..................+...
..............|........................................|............|.........+.........+..
..............|........................................|............|.....+...+++.+.......+
..............|+..+...........+....+......+.++.........|+.++........|.....++..+...........+
..............|........................................|++.11.......|......2+..............
..............|....++....++............................|.........+..|+1+++1++++11+12+11..+.
..............|+.........1++...........................|............|.+++12+++141+131.11.++
55455555544455|5525553345555545555553535554553434451335|445335544545|5455423554135525545555
..............|........................................|............|......................
..............|........................................|............|......................
..............|........................................|.....+......|......................
..............|......+.................................|............|......................
..............|+.+.....................................|............|......................
..............|.+...................+..................|..+.........|......................
..............|.+...+...+.......................+......|............|+.....................
..............|.+......................................|............|...++.+.+..+........+.
Luzulo-Fagetum|Festuco drymeaie-Fagetum luzuletosum
11111111111111|2222222222222222222222222222222222222222|333333333333|4444444444444444444444
V . . . . . . . IV . . . V . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
1
V I I . I . . I V II I I V II III I II I I I I I III IV I IV
I I I I I . . .
2
Ko{ir 62 79 II . II I . II . . . . . . . I II . . II . I . . IV III
4
V V V V . V . . I V . IV II I . . II I . . . II . . . I . . . I . . V IV . . IV I . . . I . . I I . . V III . V III I . . II II . . II II . V I II . I I II V IV I II . I II . . . I I . . . I . . III I . . V IV V V III II III III V V V V
. . I . . I . .
3
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176) @. [kvorc i dr.
163
164
Mercurialis perennis Dryopteris filix-mas Hedera helix Fagus sylvatica Athyrium filix-femina Viola reichenbachiana Prenanthes purpurea Lathyrus vernus Mycelis muralis Symphytum tuberosum Lamium galeobdolon Circaea lutetiana Polygonatum multiflorum Pulmonaria officinalis Euphorbia amygdaloides Polystichum aculeatum Fraxinus excelsior Hepatica nobilis Stellaria holostea Polystichum setiferum Carex sylvatica Paris quadrifolia Corydalis bulbosa Arum maculatum Cardamine enneaphyllos Acer platanoides Epilobium montanum Anemone ranunculoides Sanicula europaea Glechoma hirsuta Cruciata glabra Prunus avium Aposeris foetida Actaea spicata Carex digitata Carpinus betulus
Asocijacije |F.d.-F. car.| Cardamino-Fagetum
..............|.............+...................+......|....++......|......................
..............|...+.........................+..........|+.....+.....|......................
..............|......................+.................|............|...+++..............+.
..............|..................+......++.+.+.........|.+..........|......................
..............|.....+.........................+...+....|.+...+....+.|......................
..............|..+..............................++.+.+.|..........+.|......................
..............|.++.....................................|+...........|.+.....+..+...........
..............|+..+.+..................................|............|........+.........++..
..............|........................................|............|+..+.++++.+...........
..............|........+.+.....+...............+......+|.........+.+|......................
..............|....++....+......................+..+...|..........+.|.................+.+..
..............|++........+.+..+.......+................|............|+...................++
..............|.+.+....................................|............|+......+++++..++......
..............|........................................|............|++++++++++++..........
..............|........................................|............|+..+++.+++..+++++.+...
..............|.....+....+........++.+................+|..++..++..+.|+..................+..
..............|............+...........................|............|............+..+1..+.+
..............|.+++...+.+......++.+.....++....+....+.+.|..+.......+.|......................
..............|.+...................+..................|.+......+...|.........+++....1.+...
..............|....++......+...........................|............|..............++..+2.+
..............|....+......+............................|............|+++++..+..++......1.+.
..............|.+............+...........+...........+.|..+.+..+.++.|+..++.....++..+.+.+++.
..............|+.....+.........+.++.....++.++..........|..++.++++...|+......+.......+..+...
..............|.+........+....+.+.......+..............|..+.........|+..++++++..++.+++++.++
..............|+..............1+..++.+..+...+..+......+|..+...+++...|............+...+..+..
..............|.+....+...+..+.+...+1.+..+.+...+1.......|..+++++++...|.1+++.+++.++1++++1++1+
..............|.+++...........+++++.+.+++.....+.+..+...|+++.+....++.|+.......++....+.......
..++..........|......+.+++..+.++++++++......+..+.++++.+|..+..++....+|............+....+++..
..............|+++.+++++...++.+.+++..+.+++.......+++.+.|.+..+.++++.+|+...............+.+...
....+++.....++|...+....+.+...++++.....+++.+.+.......1..|............|+.....................
..............|++.+.++..+.+++.++.+++++..+..++..++.+...+|+++++++++++.|+.....++++..+....+++.+
..............|+.........+.........1...........++++++.+|+..+.....+..|+.+...+.+..+1++1.+..+.
+.++....+++.+.|...+++++++.++.+................1..+.....|.....+1..++.|............+......+..
..............|11..++....+11.......+......1..+.........|++.++.+++...|....................++
..............|...+++....++.+.+.++++.+1..+..+..+..+.+.+|..+++++.++.+|............+11+.+.1++
..............|.+.............+........................|..+......+..|+..1++.++.1+.+2.2.1.+.
Luzulo-Fagetum|Festuco drymeaie-Fagetum luzuletosum
11111111111111|2222222222222222222222222222222222222222|333333333333|4444444444444444444444
. . . III . . II . I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
3
4
I I III III IV II II III I II II I II II III III V III II . I III III I III II I II III I II III V II II I I I IV II III I I III III I . III I . II I I II II I . I . II I III I . . III . . III I . II I . I I I I I I . . . II I . I I I I I I . I II . I I . I . I I I . I I .
2
Ko{ir 62 79 . II V V . . . I V V II II V V . . I . V V I II . III II . I . II I II I . . . . . . . . I I V V . . . . I V . . . I . . I II . . . . . II . II II III . . . .
@. [kvorc i dr. Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176)
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Querco-Fagetea Quercus petraea A1 Quercus petraea A2 Sorbus torminalis Fraxinus ornus Sambucus nigra B Fraxinus ornus Quercus petraea Castanea sativa Corylus avellana Crataegus monogyna Pyrus pyraster Sorbus torminalis Quercus petraea C Cephalanthera longifolia Galium sylvaticum Sambucus nigra
Geranium robertianum Asarum europaeum Campanula trachelium Heracleum sphondylium Moehringia trinervia Salvia glutinosa Stachys sylvatica Acer campestre Digitalis grandiflora Neottia nidus-avis Lilium martagon Rosa pendulina Galanthus nivalis Senecio ovatus Ranunculus lanuginosus Veratrum album Polygonatum verticilla. Adoxa moschatelina
Asocijacije |F.d.-F. car.| Cardamino-Fagetum
..............|........................................|.........+..|.++++............+....
....+.........|+++..+..............................+...|+...........|+......+..............
..............|.....+...+.......++..+...........+..+.+.|.+.......++.|......................
..............|......++++....+......1........+.....+...|.+....++....|......................
.............+|........................................|......+.....|......................
..............|+..............................+........|............|......................
..............|............................+...........|.........+..|......................
..............|................................+...++..|............|......................
.........++...|.....................................+..|............|......................
....++........|......+..........+.+..........+..+...++.|..+.....+..+|......................
....++........|..+...++.+.............+...+.....+..1++.|.....+++..++|......................
............+.|+..+....+++.+..2.++2+.+....1++.....+....|..+..+.+....|+1++++++.+++1++++++..+
..............|.......+............................+...|............|......................
..............|....................................+.+.|....+.......|......................
..............|....................+..+............1...|............|......................
........+..+..|+.3+..221+...12..++..3.3.111..31.1..3.2.|11+.++++++.+|........++.+..........
..............|........................................|............|......................
..............|........................................|............|......................
..............|........................................|............|......................
..............|........................................|............|......+.......+.......
..............|+.........+............+................|............|............+...+..+..
..............|.+......................................|............|+..+.++..+............
..............|........................................|............|+.....................
..............|..........+.............................|............|......................
..............|................+.......................|.........+..|......................
..............|....................................+...|...........+|......................
..............|...+....................................|.+..........|......................
..............|...............+........................|..+.........|...................+..
..............|......................+.................|............|............+.......+.
..............|.............+........................++|............|......................
..............|........................................|............|.........+....+...+...
..............|....................................+.+.|.........+..|......................
..............|....+...................................|.+..........|..................+...
..............|...................+....................|..+.........|..............+..+....
Luzulo-Fagetum|Festuco drymeaie-Fagetum luzuletosum
11111111111111|2222222222222222222222222222222222222222|333333333333|4444444444444444444444
I . . . I I I I . . . I . . I .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
III I I I II II I I I I I . I I I .
I I I . I I I I I I I . I I . . . .
2
V . I . II III II . . I . I II II I I
I I I . . . I I I I . . . . . . . .
3
I . . . V . . . . . . . . . I II
. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . I . . . I . . . . . . .
Ko{ir 62 79 I . II I . . . . . I I II . . . I . . I . . . . . . . . . . . . V V I III III II II I I V III I IV V . V V . IV IV . IV V
4
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176) @. [kvorc i dr.
165
166
Ostale vrste Pinus nigra A1 Abies alba Picea abies Quercus cerris Tilia tomentosa Betula pendula Abies alba A2 Picea abies B Abies alba Ilex aquifolium Tilia tomentosa Rubus fruticosus Staphylea pinnata Vaccinium myrtillus C Festuca heterophylla Dactylis glomerata Potentilla micrantha Melittis melissophy. Campanula persicifolia Platanthera bifolia Oxalis acetosella Galeopsis speciosa Scrophularia nodosa Viola hirta Lonicera sp. Ajuga reptans Corydalis solida Veronica chamaedrys Euphorbia polychroma Gentiana asclepiadea
Cephalanthera damasonium Fraxinus ornus Lathyrus niger Polypodium vulgare
Asocijacije |F.d.-F. car.| Cardamino-Fagetum
..............|+...+...............................+...|.........+..|...................+..
..............|........................................|............|....+++.++............
..............|.............+....+..............+..+...|...........+|...................+..
..............|........................................|............|+..+.++.++.+..........
..............|.............+..+..+..................+.|..+........+|......................
.........1.+..|........................................|............|......................
..............|........++............................+.|.+...+....++|......................
..............|......+.+......+r.+.r.+......+.........+|..+++++.....|..................++..
..............|......+.........+++.+.........+........+|...........+|.....+................
..............|+...............................+.......|......+.....|.......+....+.....++..
....+.........|+++............................+.++.....|..........+.|+.....................
...+.+........|.............+.........+........+..+++..|..........++|......................
..............|+.....+......+.+++......++......+...+...|.+..+......+|......................
..............|...+..+.+....+...+++.....+.......+.++.+.|..+..+++..++|+......+..............
..............|.................................++.1...|..........+1|......................
++.....212+++.|+................................++.1...|..........+.|......................
++.....5523345|.......................+................|............|......................
..............|........................................|......+.+...|................+.....
..............|......++.+.................+............|............|......................
..............|....................................+...|...++++++...|......................
.+......+.....|....++....++............................|............|......+....+.++..++...
....+.........|....+...........................1....+..|............|......++...+..........
....+.........|.....................................+..|............|......................
..............|.+..............................1.......|.........1..|.......+...+..........
..............|........................................|............|......+.+.............
..............|........................................|...++..+....|......................
..............|...............................+........|...+....+...|......................
..1...........|.....................................+..|............|......................
..............|................................1....1..|............|......................
.............+|................................+....2..|............|......................
......+.+.....|........................................|............|......................
..............|.............+......................+...|............|......................
..............|...+...............................+....|............|......................
..............|........................................|.........+..|..............+.......
Luzulo-Fagetum|Festuco drymeaie-Fagetum luzuletosum
11111111111111|2222222222222222222222222222222222222222|333333333333|4444444444444444444444
I . I . . . . I I I . . . IV III . . . I I . . . . I . . . . .
. . . I
1
I I I I . . I I I I I I . I I I II II I I I I II I . I . I . I
. I I .
2
. . . I II . I . . . III . I . I I III II I I I I III II . I . I . I
I . . .
3
. . . . . I I . I II . . I . . . I . . I I I I . . . II I II I
I . . .
4
. . . II . II . . . . . . . . . . . II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III . IV IV I . . IV . . . . . . . . . . . . . III
Ko{ir 62 79 . . . . . . . .
@. [kvorc i dr. Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176)
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Croat. j. for. eng. 32(2011)1 |F.d.-F. car.| Cardamino-Fagetum
..............|........................................|............|......................
..............|.................................+..+...|............|......................
..............|........................................|............|........++............
..............|......+...+..................+...+......|............|......................
..............|........................................|....++......|......................
..............|........................................|.+..........|..................+...
........+.....|..................................+.....|............|......................
..............|........................................|............|......+...+...........
..............|.............................+...+......|............|......................
..............|......+.+...............................|............|......................
..............|........................................|.......+....|...................+..
..............|........................................|............|..........+...+.......
..............|...+....................................|............|................+.....
..............|.......+............................++..|............|......................
..............|........................................|............|+........++...........
..............|+.+.....................................|............|......................
..............|.................................+..+...|.........+..|......................
..............|........................................|............|...............++..+..
..............|........................................|............|.+....+...+...........
..............|..........+.............................|............|............+.......+.
..............|......+...........................+.....|............|...................+..
..............|........................................|............|.............+..+.+...
..............|.+......................................|............|+...+.+...............
..............|+..............+....+...................|.........+..|......................
..............|......................+.............+.+.|..+.+.....+.|......................
..............|......++++..............................|............|......................
..............|........................................|............|...++........+..+.....
...+..+.......|........+.........+.....................|...........+|......................
......+.......|.....+.........+.................+..+...|............|......................
Luzulo-Fagetum|Festuco drymeaie-Fagetum luzuletosum
11111111111111|2222222222222222222222222222222222222222|333333333333|4444444444444444444444
I I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I . . . . . .
1 I I . I I I I . I I . . I I . I I . . I I . I . . I . I .
2 . I . . II I . . . . . . I . . . . . I . . . . I I . . . .
3 . . I . . . I I I I I I . . I . I I I . . I . I . . I . .
4
Ko{ir 62 79 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I II . . . II . . . . I .
A – sloj drve}a / tree layer, B – sloj grmlja / shrub layer, C – sloj niskoga ra{}a / herb layer Vrste koje pridolaze samo na jednom snimku – Species appearing in only one relevé Chaerophyllum hirsutum [C] 48: +; Luzula pilosa [C] 65: +; Euphorbia carniolica [C] 85: +; Acer campestre [A2] 59: +; Prunus avium [A2] 12: +; Ulmus glabra [A2] 21: +; Daphne laureola [B] 17: +; Rosa arvensis [B] 21: +; Tilia platyphyllos [B] 67: +; Vinca minor [C] 17: +; Geum urbanum [C] 53: +; Castanea sativa [A1] 10: +; Sorbus torminalis [A1] 17: +; Pyrus pyraster [A2] 15: +; Cornus sanguinea [B] 51: +; Hieracium umbellatum [C] 20: +; Crataegus monogyna [C] 64: +; Clematis vitalba [C] 87: +; Pinus sylvestris [A1] 52: 1; Larix decidua [A1] 14: +; Ilex aquifolium [A2] 25: +; Tilia tomentosa [A2] 51: +; Pinus sylvestris [B] 5: +; Picea abies [B] 5: +; Callunavulgaris [B] 12: +; Frangula alnus [B] 14: +; Cornus mas [B] 15: +; Quercus frainetto [B] 46: +; Tilia sp. [B] 87: +; Veronica urticifolia [C] 8: +; Rubus fruticosus [C] 8: +; Lathyrus linifolius [C] 15: +; Ilex aquifolium [C] 20: +; Calamagrostis varia [C] 23: +; Ambrosia artemisiifolia [C] 23: +; Solidago virgaurea [C] 38: +; Luzula forsteri [C] 41: +; Galeopsis pubescens [C] 14: +; Dryopteris carthusiana [C] 14: +; Verbascum nigrum [C] 51: +; Astragalus glycyphyllos [C] 51: +; Aruncus dioicus [C] 52: +; Valeriana montana [C] 67: +; Crocus vernus ssp. vernus [C] 67: +; Chelidonium majus [C] 68: +; Ranunculus acris [C] 48: +; Urtica dioica [C] 77: +
Hypericum montanum Veronica officinalis Aconitum lycoctonum Calystegia sepium Tamus communis Carex pendula Erythronium dens-canis Asplenium scolopendri. Atropa bella-donna Dryopteris dilatata Galium aparine Lunaria rediviva Rosa canina Rosa sp. Senecio sp. Tanacetum corymbosum Alliaria petiolata Asperula taurina Carex remota Eupatorium cannabinum Fragaria vesca Lamium maculatum Melampyrum sylvaticum Phyteuma ovatum Quercus cerris Rubus idaeus Scilla bifolia Vicia sp. Myosotis sylvatica
Asocijacije
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157–176) @. [kvorc i dr.
167
@. [kvorc i dr.
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176)
Slika 5. Dijagrami Box&Whiskers analiziranih ekolo{kih zna~ajki Fig. 5 Box&Whiskers diagrams of ecological variables 168
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157–176)
filix-femina i Polystichum setiferum. Prosje~an je broj vrsta po snimku ove asocijacije 22, a kre}e se od 12 do 43. U sloju drve}a as. Cardamine savensi-Fagetum osim obi~ne bukve redovito je s ve}om ili manjom pokrovno{}u prisutan javor (Acer pseudoplatanus, A. platanoides), a ~est je i gorski brijest (Ulmus glabra). U sloju grmlja naj~e{}e su vrste Fagus sylvatica i Sambucus nigra. Na ve}ini lokaliteta vrsta Allium ursinum gotovo u potpunosti prekriva tlo. Ostale naj~e{}e vrste u sloju niskoga ra{}a su Cardamine bulbifera, Lamium galeobdolon, Polygonatum multiflorum, Galium odoratum, Corydalis bulbosa, Paris quadrifolia, Mercurialis perennis, Cardamine savensis i dr. Prosje~an je broj vrsta po snimku ove asocijacije 23, a kre}e se od 11 do 40. Analiza okoli{nih svojstava pokazala je da rasprostranjenost {umskih biljnih zajednica na istra`ivanom podru~ju ovisi o kombinaciji razli~itih ~imbenika (usp slika 5). Na najve}im nadmorskim visinama dolazi as. Cardamino savensi-Fagetum. Subas. Festuco dyrmeiae-Fagetum caricetosum pilosae razlikuje se od subas. luzuletosum po tome {to dolazi na ni`im nadmorskim visinama. Acidofilne bukove sastojine rastu na najve}im nagibima (uglavnom iznad 30°). Subas. Festuco dyrmeiae-Fagetum caricetosum pilosae razlikuje se od subas. luzuletosum po tome {to uspijeva na ne{to bla`im nagibima (usp. slika 4 i 5). Izra~unate prosje~ne vrijednosti Ellenbergovih indikatorskih vrijednosti (EIV) vrlo dobro diferenciraju istra`ivane biljne zajednice. Najni`e EIV za reakciju tla imaju sastojine as. Luzulo-Fagetum, a najvi{e sastojine as. Cardamino savensi-Fagetum. EIV za vlagu i hraniva na vrlo sli~an na~in diferenciraju biljne zajednice. Na najsu{im i najsiroma{nijim stani{tima dolaze acidofilne bukove {ume, a na najvla`nijim i najbogatijim stani{tima dolazi as. Cardamino savensi-Fagetum (usp. slike 4 i 5).
5. Rasprava – Discussion Definiranje i sistematika bukovih {uma je pitanje o kojem se najvi{e raspravljalo u na{oj fitocenolo{koj literaturi (usp. Vukeli} i Bari~evi} 2002). Razgrani~enje pojedinih asocijacija ponekad je vrlo te{ko jer se te {ume (osobito one sjeverno od Save) odlikuju malim brojem vrsta (u usporedbi s drugim vegetacijskim tipovima), te je ~esto te{ko ustanoviti diferencijalne vrste za pojedine ekolo{ki odijeljene vegetacijske tipove (usp. Horvat 1938, 1962). Zboga toga su ~esto za svojstvene vrste asocijacija birane vrste koje imaju {iroku ekolo{ku amplitudu i koje dolaze u razli~itim biljnim zajednicama (npr. Galium odoratum, Carex pilosa, Festuca drymeia i dr.). Mnoge od tih vrsta lako se i brzo vegetativno razmno`avaju pa svojom Croat. j. for. eng. 32(2011)1
@. [kvorc i dr.
brojno{}u stvaraju nepovoljne uvjete za pridolazak drugih vrsta, {to problem ~ini jo{ kompleksnijim. Sve navedeno do{lo je do izra`aja i pri provedenoj klasifikaciji snimaka bukovih {uma sa slavonskoga gorja (usp. slike 2 i 3), {to }e biti detaljnije obrazlo`eno pri opisu pojedinih biljnih zajednica. Usporedbom flornoga sastava istra`ivanih sastojina s literaturnim snimcima odgovaraju}ih asocijacija bukovih {uma okolnoga podru~ja Hrvatske, Slovenije i Ma|arske (slika 2), kao i provedenom klasifikacijskom i ordinacijskom analizom flornoga sastava istra`ivanih sastojina (slika 3) utvr|ene su biljne zajednice prema ovoj sintaksonomskoj shemi: Sintaksonomska shema – Syntaxonomic scheme Razred: Querco-Fagetea Braun-Blanquet et Vlieger 1937 Red: Fagetalia sylvaticae Pawlowski in Pawlowski et al. 1928 Sveza: Luzulo-Fagion Lohmeyer et R. Tüxen in R. Tüxen. 1954 Þ As. Luzulo luzuloidi-Fagetum Meusel 1937 Sveza: Aremonio-Fagion (Horvat 1938) Borhidi in Török et al. 1989 Podsveza Epimedio-Fagenion Marin~ek et al. 1993 Þ As. Festuco drymeiae-Fagetum Magic 1978 ü subas. luzuletosum Bari~evi} 2002 ü subas. caricetosum pilosae Bari~evi} 2002 Podsveza: Lamio orvalae-Fagenion Borhidi ex Marin~ek et al. 1993 As. Cardamino savensi-Fagetum Ko{ir 1962 As. Luzulo luzuloidi-Fagetum Ova je asocijacija ve} prije zabilje`ena na istra`ivanom podru~ju (usp. Pelcer 1979, Bari~evi} 2002, Vukeli} i dr. 2008). To su sastojine koje rastu na kiselim podlogama, na strmim padinama razli~itih ekspozicija (usp. slike 4 i 5). Odlikuju se vrlo siroma{nim flornim sastavom. Osim tipi~no razvijenih sastojina u kojima prevladava vrsta Luzula luzuloides i koje uglavom dolaze na sjevernim padinama, prisutne su i sastojine u kojima prevladava vrsta Vaccinium myrtillus koje dolaze na ne{to toplijim stani{tima (usp. tablice 1 i 2). As. Festuco drymeiae-Fagetum Na istra`ivanom podru~ju unutar ove asocijacije mogu se razlikovati dvije skupine snimaka, iako granica izme|u njih nije o{tra (usp. sliku 2). Acidofilnija skupina (subas. luzuletosum) s dominacijom vrste Festuca drymeia i zna~ajnim udjelom vrste Luzula luzuloides dolazi u velikim kompleksima na vi{im nadmorskim visinama i prisutnija je u zapadnom i sjevernom dijelu gorja. U ju`nom i isto~nom dijelu gorja nalazi se na manjim povr{inama, uglavnom u
169
@. [kvorc i dr.
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157–176)
Tablica 2. Podaci o fitocenolo{kim snimcima s istra`ivanoga podru~ja. Brojevi snimaka odgovaraju brojevima u tablici 1 Table 2 Relevés description. Relevés numbers correspond to numbers in Tab 1 Broj snimka Relevé number
Datum – Date
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42
05. 09. 2003. 05. 09. 2003. 6. 2008 6. 2008 02. 07. 2008. 02. 07. 2008. 02. 07. 2008. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 23. 05.2002. 23. 05. 2002. 23. 05. 2002. 16. 06.2009. 16.06. 2009. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 23. 05. 2002. 05. 09. 2003. 05. 09. 2003. 05. 09. 2003. 05. 09. 2003. 05. 09. 2003. 05. 09. 2003. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 16. 06. 2009. 16. 06. 2009. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010.
170
Povr{ina snimka, m2 Nadmorska visina, m Ekspozicija, ° Altitude, m Exposition, ° Relevé area, m2 400 400 400 400 400 400 400 400 400 300 300 300 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400
520 520 466 493 395 455 557 430 500 480 500 560 443 571 410 620 540 620 550 598 380 380 455 478 737 613 624 571 592 606 646 592 583 559 541 554 525 659 661 602 606 616
270 270 360 45 45 45 360 315 360 300 300 220 360 270 315 270 270 280 360 45 135 135 270 270 270 90 270 270 135 125 220 210 240 120 90 170 360 20 280 240 280 260
Nagib, ° Slope, ° 35 35 45 40 40 40 45 30 25 35 40 40 50 30 25 25 15 20 30 20 10 10 10 5 25 30 10 50 5 35 10 8 50 40 20 5 5 20 10 5 15 35
Koordinate – Coordinates X Y 17.68757 45.52049 17.68716 45.52113 17.36347 45.35333 17.36906 45.35881 17.37222 45.34694 17.35667 45.34806 17.36139 45.36694 17.64842 45.48779 17.68640 45.52144 17.85179 45.49999 17.85212 45.49948 17.85222 45.49874 17.70495 45.47552 17.73091 45.47534 17.64752 45.48626 17.64067 45.50300 17.64798 45.49886 17.87215 45.48105 17.68383 45.51588 17.68372 45.51734 17.69708 45.47430 17.69625 45.47389 17.70428 45.47366 17.70557 45.47375 17.66296 45.51216 17.69098 45.51582 17.69267 45.51469 17.73168 45.47624 17.73539 45.47605 17.84684 45.46815 17.82946 45.46746 17.81846 45.47668 17.80295 45.46944 17.79879 45.46799 17.78542 45.46778 17.77340 45.45675 17.87062 45.46751 17.83171 45.46745 17.83026 45.46827 17.81801 45.47179 17.80347 45.47018 17.79632 45.47182
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176)
43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88
02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 02. 07. 2010. 24. 05. 2002. 6. 2008. 6. 2008. 6. 2008. 6. 2008. 6. 2008. 02. 07. 2008. 02. 07. 2008. 02. 07. 2008. 20. 04. 2002. 16. 06. 2009. 02. 07. 2010. 21. 08. 2010. 21. 08. 2010. 24. 05. 2002. 24. 05. 2002. 24. 05. 2002. 24. 05. 2002. 6. 2008. 6. 2008. 02. 07. 2008. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 20. 04. 2002. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009. 15. 06. 2009.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 300 300 400 300 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400
574 568 554 215 386 695 501 527 633 379 503 621 525 474 559 205 210 228 203 223 181 697 686 505 690 720 730 740 740 670 740 830 815 860 855 860 743 749 832 779 800 682 625 635 699 688
240 20 360 90 360 225 45 45 180 45 45 45 270 225 220 135 45 90 360 360 315 225 225 45 270 90 270 270 360 360 68 90 45 45 360 360 270 360 135 270 315 360 90 315 270 315
@. [kvorc i dr.
10 25 5 5 45 17 10 30 45 45 30 45 10 30 10 20 15 5 10 15 10 32 12 25 20 25 20 20 7 15 0 5 2 2 2 5 5 10 10 10 45 20 45 15 15 30
17.79752 17.78437 17.77416 18.06192 17.37447 17.34481 17.37408 17.37578 17.36678 17.38500 17.37017 17.35861 17.64797 17.72678 17.86258 18.16792 18.16683 18.05985 18.02936 18.03149 18.02593 17.33783 17.34214 17.37222 17.64301 17.64984 17.66172 17.66165 17.66441 17.66532 17.66896 17.62282 17.62413 17.62941 17.62913 17.62888 17.66262 17.66623 17.64104 17.65292 17.65356 17.67007 17.69264 17.69323 17.70327 17.69859
45.46866 45.46718 45.45745 45.37078 45.34728 45.35308 45.36664 45.36931 45.36864 45.34750 45.35694 45.36222 45.49782 45.47230 45.46947 45.37423 45.37636 45.37225 45.37947 45.38175 45.37978 45.35567 45.35381 45.35639 45.50828 45.51114 45.51021 45.50950 45.51106 45.51469 45.50810 45.51793 45.51764 45.51694 45.51782 45.51740 45.51098 45.51063 45.52058 45.51416 45.51368 45.51181 45.51419 45.51284 45.51264 45.51240
171
@. [kvorc i dr.
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157â&#x20AC;&#x201C;176)
jarcima. Za drugu skupinu (subas. caricetosum pilosae) zna~ajna je prevlast vrste Carex pilosa. Ona raste na manjim nadmorskim visinama i prisutnija je u isto~nom i ju`nom dijelu gorja. U floristi~kom smislu razlikuje se od subas. luzuletosum s ve}im udjelom vrsta kao {to su Carpinus betulus, Quercus petraea, Tilia tomentosa i dr. U opsegu asocijacije, u jarcima i uvalama zna~ajna je prisutnost vrsta kao {to su Polystichum setiferum, Dryopteris filix-mas, Acer pseudoplatanus, Sambucus nigra i dr. (usp. tablicu 1, slike 4 i 5). Nakon provedenih analiza snimaka submontanih bukovih {uma koje su analizirane u ovom radu ostaje pitanje radi li se tu o dvjema asocijacijama ili o razli~itim subasocijacijama unutar iste asocijacije. Za rje{avanje sintaksonomskoga statusa i odnosa prema srodnima asocijacijama potrebno je napraviti posebnu studiju u koju }e biti uklju~ene sve submontane bukove {ume na {irem geografskom podru~ju, {to prelazi okvire ovoga rada. Opis i sistematski polo`aj ove asocijacije predmet su brojnih rasprava u fitocenolo{koj literaturi (Trinajsti} i Franji} 1999, Zupan~i} i dr. 2000, Bari~evi} 2002, Vukeli} i Bari~evi} 2002, [kvorc 2006, Vukeli} i dr. 2008, Bari~evi} i dr. 2009, Trinajsti} i Cerove~ki 2009). Na temelju svih analiza smatramo da nijedna od predlo`enih nomenklaturnih kombinacija nije zadovaljavaju}a pa se u ovom radu pridr`avamo rje{enja kojima su se koristili Bari~evi} (2002), [kvorc (2006) i Trinajsti} i Cerove~ki (2009), iako smo svjesni da, kako to navode i Vukeli} i Bari~evi} (2002), njezine fitocenolo{ke karakteristike i sistematski polo`aj nisu rije{eni na zadovoljavaju}i na~in. As. Cardamino savensi-Fagetum U vr{nom dijelu Papuka (iznad 700 m n.v.) na karbonatnoj podlozi rastu bukove sastojine koje se po flornom sastavu jasno razlikuju od svih drugih istra`ivanih sastojina. Usporedbom sa snimcima bukovih {uma iz literature nedvojbeno je utvr|eno da je tu rije~ o brdskim bukovim {uma podsveze Lamio orvalae-Fagetum (usp. sliku 1). Po flornom sastavu i ekolo{kim zna~ajkama te su {ume najsli~nije {umama koje su u Sloveniji opisane pod nazivom Cardamino savensi-Fagetum. To je asocijacija koja pokriva vr{ne dijelove planina u preddinarskoj fitogeografskoj regiji i koja uspijeva na karbonatnoj podlozi (usp. Ko{ir 1962, 1979, Marin~ek i ^arni 2002). S obzirom na to da se zajednica prvi put spominje za podru~je Hrvatske, u tablici 1 u predzadnjoj je koloni prikazan sastav vrsta ove asocijacije prema Ko{iru (1962), te u zadnjoj koloni sastav vrsta forme alliosum prema Ko{iru (1979). Sastojine se na Papuku zbog fitogeografskoga polo`aja slavonskoga gorja od slovenskih razlikuju nedostatkom ilirskih vrsta kao {to su Cardamine trifolia, Lamium orvala i dr. Naime, florni sa-
172
stav svih bukovih {uma istra`ivanoga podru~ja obilje`ava manji broj vrsta u odnosu na bukove {ume dinarskoga podru~ja i zapadne Hrvatske. U prvom redu nedostaju ili vrlo rijetko pridolaze neke ilirske vrste (Lamium orvala, Calamintha grandiflora, Cardamine trifolia, Rhamnus fallax i Euphorbia carniolica), {to je primije}eno i u prija{njim istra`ivanjima (usp. tablicu 1, Bari~evi} 2002, [kvorc 2006, Vukeli} i Bari~evi} 2007). Sastojine as. Cardamino savensi-Fagetum razlikuju se od slovenskih i slabijom zastupljeno{}u prisutnih ilirskih vrsta, ali i karakteristi~nom vrstom Cardamine waldsteinii (= C. savensis). Tomu je uglavnom uzrok velika pokrovnost vrste Allium ursinum koja na najve}em dijelu raprostranjenosti ove asocijacije na Papuku gusto prekriva povr{inu tla i ostavlja vrlo malo prostora za rast drugih vrsta. Sli~ne je sastojine opisao Ko{ir (1979) na Gorjancima u Sloveniji, gdje sli~no, kao i na Papuku, dolaze na zaobljenim hrptovima vr{nih gorskih dijelova (usp. tablicu 1). Bez obzira na sve to na istra`ivanim lokalitetima ove asocijacije nalazi se znatan broj vrsta koje daju obilje`je toj zajednici. U sloju drve}a to su vrste Acer pseudoplatanus i A. platanoides koji dolaze sa zna~ajnom pokrovno{}u. U sloju grmlja raste A. pseudoplatanus, Lonicera alpigena, Daphne mezereum i dr., a u sloju niskoga ra{}a Allium ursinum, Actaea spicata, Anemone nemorosa, Cardamine bulbifera, Dryopteris filix-mas, Mercurialis perennis, Paris quadrifolia, Prenanthes purpurea, Senecio fuchsii i dr. (usp. Marin~ek i ^arni 2002, tablicu 1). Slavonsko je gorje podru~je razvedenoga reljefa u kojem se na vrlo malom prostoru izmjenjuju razli~ite mati~ne podloge, dubina tla, ekspozicija i sl. [umske biljne zajednice na tom prostoru ~esto dolaze u finom mozaiku razli~itih vegetacijskih tipova koji se nerijetko izmjenjuju i ~ije granice naj~e{}e nisu o{tre (usp. Bari~evi} 2002, [kvorc 2006). Zbog toga su vegetacijska istra`ivanja kompleksna i zahtijevaju velik broj fitocenolo{kih snimaka koji }e obuhvatiti cijelo podru~je i sve vegetacijske tipove. Velika podru~ja bukovih {uma slavonskoga gorja jo{ uvijek su u fitocenolo{kom smislu slabo istra`ena. To se ponajprije odnosi na krajnje zapadne i sjeveroisto~ne dijelove. Za rje{avanje ostalih otvorenih pitanja i bolje definiranje biljnih zajednica potrebno je istra`iti i ta podru~ja.
6. Zaklju~ci â&#x20AC;&#x201C; Conclusions Nakon terenskih istra`ivanja i provedenih analiza na Psunju, Papuku i Krndiji utvr|ene su ove zajednice bukovih {uma: Luzulo luzuloidi-Fagetum, Festuco drymeiae-Fagetum luzuletosum i caricetosum pilosae i Cardamino savensi-Fagetum. As. Cardamino savensiCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157–176)
-Fagetum zabilje`ena je prvi put u Republici Hrvatskoj, i to u vr{nom dijelu Papuka na karbonatnoj podlozi. Velika podru~ja bukovih {uma slavonskoga gorja jo{ su uvijek u fitocenolo{kom smislu slabo istra`ena te je za rje{avanje ostalih otvorenih pitanja potrebno provesti daljnja istra`ivanja.
Zahvala – Acknowledgements
@. [kvorc i dr.
Krstono{i}, D., J. Franji}, @. [kvorc, J. Dobra{, 2007: Baza podataka {umske vegetacije Hrvatske (Forest vegetation database of Croatia). U: Knjiga sa`etaka 2. hrvatskog botani~kog kongresa (Proceedings of the 2nd Croatian Botanical Congress). Hrvatsko botani~ko dru{tvo (Croatian Botanical Society), Zagreb, str. 85. Lep{, J., P. [milauer, 2007: Multivariate Analysis of Ecological Dana using CANOCO. Cambridge University Press, Cambridge, 269 str.
Zahvaljujemo Andra`u ^arniju, Aleksandru Marin{eku i Urbanu [ilcu za ustupljene snimke iz Slovenske baze fitocenolo{kih snimaka te Janosu Csikyju i Dragici Purger za snimke bukovih {uma iz ju`ne Ma|arske.
Marin~ek, L., A. ^arni, 2002: Commentary to the vegetation map of forest communities of Slovenia in a scale of 1:400,000. Biolo{ki in{titut Jovana Had`ija ZRC SAZU, 79 str.
7. Literatura – References
Mati}, S., B. Prpi}, D. Rau{, A. Vrankovi}, 1979: Rezervati {umske vegetacije Pra{nik i Mu{ki bunar (Forest vegetation reserves Pra{nik and Mu{ki Bunar). [umsko gospodarstvo »Josip Kozarac«, Nova Gradi{ka, 131 str.
Bari~evi}, D., 2002: Sinekolo{ko-fitocenolo{ke zna~ajke {umske vegetacije Po`e{ke i Babje gore. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 175 str. Bari~evi}, D., J. Vukeli}, I. [api}, 2009: Ass. Polysticho setiferi-Fagetum Zupan~i~ et al. 2000 in forest vegetation of Zrinska Gora (Croatia). Hladnikia, 23: 81–91.
Martin~i~, A., T. Wraber, N. Jogan, V. Ravnik, A. Podobnik, B. Turk, B. Vre{, 1999: Mala flora Slovenije. Klju~ za dolo~anje praprotnic in semenk. Ljubljana, Tehni{ka zalo`ba Slovenije, 845 str.
McCune, B., M. J. Mefford, 1999: PC-ORD. Multivariate Analysis of Ecological Data, Version 4. Gleneden Beach, MjM Software Design, 237 str.
Beers, T. W., P. E. Dress, L. C. Wensel, 1966: Aspect transformation in site productivity research. Journal of Forestry, 64: 691–692.
Medak, J., J. Medvedovi}, S. Peri}, 2006: Fitocenolo{ka istra`ivanja u tipu {ume II-E-11 na dijelu Slavonskog gorja (Phytoceonological researches in II-E-11 type forests on the part of Slavonsko gorje). Radovi, izvanredno izdanje, 9: 53–64.
Braak C. J. F., P. [milauer, 2002: CANOCO reference manual and CanoDraw for Windows user ’s guide. Software for Canonical Community Ordination (version 4.5). Microcomputer Power, Ithaca.
Nikoli}, T. (ur.), 2010: Flora Croatica: baza podataka. Prirodoslovno-matemati~ki fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, <http://hirc.botanic.hr/fcd/>
Braun-Blanquet, J., 1964: Pflanzensoziologie. Grundzüge der Vegetationskunde. Wien, Springer Verlag, 865 str. Dengler, J., M. Chytrý, J. Ewald, 2008: Phytosociology. U: S. E. Jørgensen, B. D. Fath (ur.), Encyclopedia of Ecology, Vol. 4. General Ecology, Elsevier, Oxford, str. 2767–2779. Domac, R., 1994: Flora Hrvatske. Priru~nik za odre|ivanje bilja. [kolska knjiga, Zagreb. Hennekens, S. M., J. H. H. Schaminée, 2001: TURBOVEG, a comprehensive data base management system for vegetation data. J. Veg. Sci., 12(4): 589–591. Horvat, I., 1938: Biljnosociolo{ka istra`ivanja {uma u Hrvatskoj (Plantsociological studies of forest in Croatia). Glasn. {um. pokuse, 6: 127–279. Javorka, S., V. Csapody, 1991: Iconographia florae partis Austro-orientalis Europae centralis. Akademiai Kiado, Budapest. Ko{ir, @., 1962: Übersicht der Buchenwälder Übergangsgebiet Zwischen Alpen und Dinariden. Mitteilungen der Ostalpin-Dinarischen Pflanzensoziologischen Arbeitsgemeinschaft, 2: 54–66. Ko{ir, @., 1979: Ekolo{ke, fitocenolo{ke in gozdnogospodarske lastnosti Gorjancev v Sloveniji. Zbornik gozdarstva lesarstva, 17: 1–242. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Oberdorfer, E., 1994: Pflanzensoziologische Exkursionsflora. 7. Auflage, Eugen Ulmer, Stuttgart. Oksanen, J., R. Kindt, P. Legendre, R. B. O’Hara, 2006: Vegan: community ecology package version 1.6–10. http://cran. r-project.org/. Pelcer, Z., 1979: [umske zajednice (Forest communities). U: O. @unko (ur.), Tipolo{ke zna~ajke {uma Slavonskoga gorja (Tipological features of forests of Slavonian mountains), [umarski institut Jastrebarsko, Zagreb, str. 24–41. Pignatti, S., 1982: Flora d’Italia. Vol. 1–3, Edagricole, Bologna. Pignatti, S., 2005: Valori di bioindicazione delle piante vascolari della flora d’Italia. Braun-Blanquetia, 39: 1–97. Rau{, \., 1995: Sto trajnih ploha Republike Hrvatske (100 permanent plots of Republic of Croatia). Glas. {um. pokuse, 32: 225–375. Rogli}, J., 1975: Prirodna obilje`ja (Natural features). U: M. Si} (ur.), Isto~na Hrvatska (East Croatia), [kolska knjiga, Zagreb, str. 25–68. Rothmaler, W., 2000: Exkursionsflora von Deutschland. Bd. 3. Spektrum, Berlin. Seletkovi}, Z., Z. Katu{in, 1992: Klima Hrvatske (Climate of Croatia). U: \. Rau{ (ur.), [ume u Hrvatskoj (Forests in Croatia), [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i »Hrvatske {ume«, p. o. Zagreb, Zagreb, str. 13–18.
173
@. [kvorc i dr.
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157–176)
StatSoft, Inc., 2005: STATISTICA (data analysis software system), version 7.1. www.statsoft.com. [ilc, U., 2006: Slovenian Phytosociology in a database: state of the art, basic statistics and perspactives. Hladnikia, 19: 27–34. [kvorc, @., 2006: Floristi~ke i vegetacijske zna~ajke {uma Dilja (Floristical and vegetation features of forests of Dilj mountain). Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 221 str. Trinajsti}, I., J. Franji}, 1999: [ume bukve s dlakavim {a{om (Carici pilosae-Fagetum Oberdorfer 1957) u vegetaciji Hrvatske (Beech forests with Carex pilosa /Carici pilosae-Fagetum Oberdorfer 1957/ in vegetation of Croatia). [um. list, 123(7–8): 311–321. Tichý, L., 2002: JUICE, software for vegetation classification. Journal of Vegetation Science, 13: 451–453. Trinajsti}, I., 2008: Biljne zajednice Republike Hrvatske (Plant communities of Republic of Croatia). Akademija {umarskih znanosti, Zagreb, 179 str. Trinajsti}, I., J. Franji}, @. [kvorc, 2003: Sintaksonomska analiza bukovih {uma Me|imurja (Hrvatska) (Sintaxonomical analysis of beech forests of Me|imurje /Croatia/). [um. list, 127(1–2): 3–9. Trinajsti}, I., Z. Cerove~ki, 2009: Asocijacija Festuco drymeiae-Fagetum Magic 1978 (Aremonio-Fagion) u vegetaciji sjeverozapadne Hrvatske. (As. Festuco drymeiae-Fagetum Magic 1978 /Aremonio-Fagion/ in vegetation of NW Croatia). [umarski list, 133(5–6): 249–256.
Tutin, T. G., V. H. Heywood, N. A. Burges, D. M. Moore, D. H. Valentine, S. M. Walters, D. A. Webb, 1964–1980: Flora Europaea 1–5. Cambridge University Press, Cambridge. Vukeli}, J., D. Bari~evi}, 2002: Novije fitocenolo{ke spoznaje o bukovim {umama u Hrvatskoj (Recent phytocoenological perceptions of beech forests in Croatia). [um. list, 126 (9–10): 439–457. Vukeli}, J., D. Bari~evi}, 2003: [umske zajednice obi~ne bukve u Hrvatskoj (Forest communities of common beech in Croatia). U: S. Mati} (ur.), Obi~na bukva u Hrvatskoj (Common beech in Croatia). Akademija {umarskih znanosti, Zagreb, str. 87–123. Vukeli}, J., D. Bari~evi}, 2007: Nomenklaturno-sintaksonomsko odre|enje panonskih bukovo-jelovih {uma (AbietiFagetum »pannonicum») u Hrvatskoj (Nomenclatural-syntaxonomic determination of pannonian Beech-fir forests /Abieti-Fagetum »pannonicum«/ in Croatia). [um. list, 131(9–10): 407–429. Vukeli}, J., S. Mikac, D. Bari~evi}, D. Bak{i}, R. Rosavec, 2008: [umska stani{ta i {umske zajednice u Hrvatskoj (Forest Sites and Forest Communities in Croatia). Nacionalna ekolo{ka mre`a (National Ecological Network). Dr`avni zavod za za{titu prirode, Zagreb, 263 str. Westhoff, V., E. van der Maarel, 1973: The Braun-Blanquet Approach. U: R. H. Whittaker (ur.), Ordination and Classification of Communities, W. Junk, The Hague, str. 617–726. Zupan~i}, M., V. @agar, B. Surina, 2000: Predpanonski bukovi asocijaciji v severovzhodni Sloveniji. Razprave IV. razreda SAZU, 41(2): 179–248.
Abstract
Vegetation Fetures of Beech Forests of Psunj, Papuk and Krndija Mountains The Slavonian mountains have an important place in the floristic and vegetation picture of the continental part of Croatia. For the most part, the forest cover of this region consists of common beech stands (Fagus sylvatica L.). Many authors have worked on defining plant communities of common beech in the northern part of Croatia in the last ten years. Even though this has greatly contributed to get a better understanding of them, many questions have remained open. This is so because the research was mostly conducted on smaller geographical scale where local conditions (specific microhabitat, anthropogenic influences, etc.) significantly affected the phytosociological analyses. On the other hand, it is rather difficult to carry out the analyses on a larger geographical scale because many regions and/or vegetative types are still scarcely covered by relevés. The goal of this study is to analyze the floral composition of beech forests of Psunj, Papuk and Krndija mountains, which have not been sufficiently studied so far. The next goal is to define and draw boundaries between plant communities, and also to analyze some of the ecological and phytogeographical features. During field studies of beech forests of Psunj, Papuk and Krndija mountains, 88 relevés were made using central European Braun-Blanquet methodology. The relevés have been compared with the relevés of similar vegetation in the wider geographical region (N Croatia, N Slovenia, S Hungary). The analysis included 1509 published relevés of 13 associations from Slovene Phytosociological Database ([ilc 2006) and Croatian database of forests vegetation (Krstono{i} et al. 2007) – Lamio orvale-Fagetum, Cardamine savensi-Fagetum, Isopyro-Fagetum,
174
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157–176)
@. [kvorc i dr.
Vicio oroboidi-Fagetum, Hacquetio-Fagetum, Helleboro odori-Fagetum, Carici pilosae-Fagetum, Festuco drymeiae-Fagetum, Galio odorati-Fagetum, Polysticho setiferi-Fagetum, Luzulo-Fagetum, Castaneo-Fagetum i Blechno-Fagetum. The numerical analysis of the floral composition was made (cluster analysis, NMDS), as well as the analysis of ecological variables (DCA). To describe ecological conditions, Ellenberg’s indicator values were also used. Clasification was made by cluster analyses in PC-ORD (McCune&Mefford 1999). NMDS was made by R using Vegan (Oksanen et al. 2006) and DCA was made by CANOCO 4.02 (Ter Braak and [milauer 2002). Slavonian hills are situated in the eastern part of Croatia, on the border of the Pannonian and Illyrian floristic area. The area is bordered by the mountains of Papuk (953 m a.s.l.) and Krndija in the north-west and north, and by the mountains of Psunj (989 m a.s.l.), Po`e{ka gora (616 m a.s.l.) and Dilj (471m a.s.l.) in the south-east and east. The average annual air temperature in the researched area is around 11 °C, and it increases from the west to the east. January is the coldest month of the year, and July is the wormest. The average annual amount of precipitation decreases from the west to the east. The geological structure is quite diverse. Most of the mountain range is made of silicate and sandstone rock, while parts of Papuk and Po`e{ka gora, and most parts of Dilj are made of limestone and marlstone. We have established three associations of beech forests that can be divided into acidophilic beech forests (Luzulo-Fagetum), submountainous beech forests (Festuco drymeiae-Fagetum luzuletosum and caricetosum pilosae) and mountainous beech forests (Cardamino savensi-Fagetum), (Fig. 2, 3, Tab. 1). Ass. Luzulo luzuloidi-Fagetum This association has already been reported in the study area. These stands are established on acid substrates on steep slopes (Fig. 4, 5). They have very poor floral composition. Furthermore, typical stands are dominated by Luzula luzuloides and this mainly occurs on the northern slopes; there are also stands dominated by Vaccinium myrtillus, which occurs in slightly warmer habitats (cf. Tab. 1 and 2). Ass. Festuco drymeiae-Fagetum In the study region of Psunj, Papuk and Krndija mountains, two groups of relevés could be distinguished, even though there is no sharp distinction between them (Fig. 2). A more acidophilic group (subass. luzuletosum), where Festuca drymeia is dominant with a significant presence of Luzula luzuloides, comes in great complexes at higher altitudes and is more present in the western and northern part of the mountains. In the southern and eastern part, it can be found in small patches. The domination of the Carex pilosa is significant for the other group (subass. caricetosum pilosae). It can be found at lower altitudes and it is more present in the eastern and southern part of the mountains. In the floristic sense, it differs from subass. luzuletosum with a greater participation of species such as Carpinus betulus, Quercus petraea, Tilia tomentosa and others. In the area of the association, in the ditches and basins, there is a significant presence of species such as Polystichum setiferum, Dryopteris filix-mas, Acer pseudoplatanus, Sambucus nigra, etc. (Tab. 1, 2, Fig. 3, 4). Having analyzed the submountainous beech forests in the region of Psunj, Papuk and Krndija mountains, the question remains whether there are two associations, or different subassociations within the same association. To solve the status and relationship with the related associations, it is necessary to make a study that will include all submountainous beech forests in a wider geographical area. The description and systematic position of this association is a topic of much debate in phytosociological literature. We are of the opinion that none of the nomenclature combinations are satisfactory. Ass. Cardamino savensi-Fagetum Beech stands grow in the upper region of Mt. Papuk (over 700 m a.s.l.) and they can be clearly distinguished from all other studied stands by their floral composition. By comparing it with the relevés of beech forests from literature, it has been undeniably established that this was the case of mountainous beech forests of the suballiance Lamio orvalae-Fagetum. By its floral composition and ecological characteristics, these forests are most similar to those described under the name Cardamino savensi-Fagetum in Slovenia. Slavonian mountains are a region of well-indented relief, where various base soils, soil depths, expositions, etc., occur in a very small space. Consequently, forest plant communities appear in a delicate mosaic of different vegetation types, which often alternate and whose boundaries are usually not clear-cut. The composition of beech forest flora of Psunj, Papuk and Krndija, as well as the whole area of Slavonian mountains is characterized by a smaller number of species compared to beech forests of the Dinarian region and western Croatia. For the most part, some Illyrian species (Lamium orvala, Calamintha grandiflora, Cardamine trifolia, Rhamnus fallax and Euphorbia carniolica) are missing or come up very rarely, which has also been noted in some earlier studies. Sizeable regions of beech forests
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
175
@. [kvorc i dr.
Vegetacijska obilje`ja bukovih {uma Psunja, Papuka i Krndije (157–176)
of Slavonian mountains are still quite inadequately explored from a phytosociological point of view. This is mainly the case with the westernmost and north-easternmost regions (Fig. 1). In order to solve the remaining open questions and to better define plant communities, it is necessary to study these regions as well. Keywords: forests, Fagus sylvatica, vegetation ecology, Slavonian mountains, Croatia
Adresa autorâ – Authors’ address:
Primljeno (Received): 22. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 22. 12. 2010.
176
Doc. dr. sc. @eljko [kvorc e-po{ta: skvorc@sumfak.hr Prof. dr. sc. Jozo Franji} e-po{ta: franjic@sumfak.hr Daniel Krstono{i}, dipl. in`. {um. e-po{ta: dkrstonosic@sumfak.hr Krunoslav Sever, dipl. in`. {um. e-po{ta: ksever@sumfak.hr Ivana Ale{kovi}, dipl. in`. {um. e-po{ta: aleskovic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarsku genetiku, dendrologiju i botaniku Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) iz sjemenskih zona Posavine, Podravine i Podunavlja Davorin Kajba, Ida Kati~i}, Sa{a Bogdan Nacrtak – Abstract Tri testa familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka iz dviju sjemenskih zona (Posavine, Podravine i Podunavlja) istra`ivana su radi procjene genetskih parametara juvenilnoga rasta. Analizirana je varijanca i izra~unati su genetski parametri i dobit od selekcije pomo}u triju metoda: Þ ostvarena dobit, Þ o~ekivana dobit od individualne selekcije za prvu generaciju plus stabala unutar provenijencije kod iste dobi kao u testu, Þ o~ekivana genetska dobit od povratne selekcije unutar prve generacije plus stabala. Nasljednosti za visinski rast u istra`ivanom razdoblju varirale su izme|u testova od najni`ih 0,02 do visokih 0,98. Najni`e procjene nasljednosti zbog veze s prosje~nim pre`ivljavanjem biljaka u pojedinom testu dobivene su u testu s najni`im pre`ivljavanjem. Aditivni koeficijenti varijabilnosti (u rasponu od 12,7 do 44,1 %) u dvama testovima upu}uju na dobar potencijal prilagodbe lu`njaka na promjene okoli{a. Pokazalo se da se najve}a procijenjena dobit o~ekuje metodom povratne selekcije u planta`i nakon testiranja selekcioniranih familija (17,2 do 26,3 %). U jednom su testu dobiveni niski aditivni koeficijenti varijabilnosti (6,6 do 15,3 %), niske procjene nasljednosti i genetske dobiti (- 0,2 do 5,3 %), {to upu}uje na smanjenu adaptabilnost istra`ivanih plus stabala iz pripadaju}e regije. Rezultati su razli~iti s obzirom na sjemenske regije iz kojih potje~u plus stabla. Rezultati dvaju testova pokazuju da je rast uglavnom pod sna`nim genetskim utjecajem, da postoji zna~ajna aditivna genetska varijabilnost te visok potencijal za genetsku dobit i sposobnost prilagodbe promjenama okoli{a, dok rezultati u jednom testu upu}uju na nisku adaptivnu varijabilnost plus stabala iz pripadaju}e regije te manje mogu}nosti oplemenjivanja na rast. Klju~ne rije~i: Quercus robur L., test polusrodnika selekcioniranih plus stabala, genetska varijabilnost, genetski parametri, selekcija
1. Uvod – Introduction U Republici Hrvatskoj hrast lu`njak (Quercus robur L.) zauzima znatne povr{ine, a ekolo{ki i gospodarski jedna je od najva`nijih i najvrjednijih vrsta {umskoga drve}a. Sredinom 50-ih godina pro{loga stolje}a zapo~eti su radovi na oplemenjivanju ove vrste u Hrvatskoj. Obavljena je evaluacija prirodnih Croat. j. for. eng. 32(2011)1
sastojina prema proizvodnosti i kakvo}i drveta, te je prema dobivenim rezultatima i dodatnim istra`ivanjima provedena razdjelba {uma hrasta lu`njaka na sjemenske zone i regije. [ume hrasta lu`njaka podijeljene su u tri sjemenske zone i sedam sjemenskih regija (Gra~an i dr. 1995, NN 107/08). Posljednjih desetlje}a periodi~nost uroda sjemena hrasta lu`njaka nije pravilna, {to je znatno ote`alo obnovu
177
D. Kajba i dr.
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177â&#x20AC;&#x201C;192)
sastojina i popunjavanje djelomi~no obnovljenih povr{ina ove vrste. Da bi se taj problem umanjio, te kako bi se podignula razina kontrole periodi~nosti uroda i genetske kakvo}e sjemena, zapo~eli su radovi na osnivanju klonskih sjemenskih planta`a (Vidakovi} 1996). Usprkos va`nosti ove vrste relativno je malo bila zastupljena u programima oplemenjivanja {umskoga drve}a. Razlozi tomu le`e u dugoj ophodnji, nepravilnoj periodi~nosti uroda, nemogu}nosti ~uvanja sjemena u du`em razdoblju, pote{ko}ama u vegetativnom razmno`avanju i dr. Poznavanje je veli~ine i tipa genetske varijabilnosti hrasta lu`njaka ograni~eno, a testovi su potomstava postavljeni relativno nedavno (Enescu 1993, Savill i Kanowski 1993, Jensen i dr. 1997, Vidakovi} i dr. 2000, Bogdan i dr. 2004, SchĂźler i Weissenbacher 2010). Va`nost poznavanja genetske varijabilnosti vrsta i njihovih svojstava u razli~itim i promjenjivim uvjetima okoli{a te proizvodnja dobro adaptiranoga {umskoga reprodukcijskoga materijala osobito dobiva na va`nosti u kontekstu klimatskih promjena, koje su vrlo aktualna tema u znanstvenim krugovima (Kajba i dr. 2006a, Kajba i Hra{ovec 2009). Za sjemenske zone Posavine (sjemenske regije gornje Posavine, donje Posavine i Pokuplja) te sjemenske zone Podravine i Podunavlja (sjemenske regije srednje Podravine) selekcionirana su plus stabala s obzirom na deset ocjenjivanih svojstava, a nakon heterovegetativnoga razmno`avanja osnovane su proizvodne klonske sjemenske planta`e na podru~ju uprava {uma podru`nica Vinkovci, ^azma i Na{ice. Oplemenjivanje {umskoga drve}a temelji se na selekciji jedinki koje pokazuju superiorna obilje`ja gospodarskih svojstava te na uporabi sjemena s takvih stabala, bilo izravno iz prirodnih sastojina ili iz osnovanih klonskih sjemenskih planta`a. Ocjena superiornosti svojstava selekcioniranih stabala temelji se na odabiru njihova fenotipa (selekcija po fenotipu). Budu}i da je fenotip rezultanta djelovanja gena koji utje~u na promatrano svojstvo i okoli{a u kojem jedinka `ivi, bitno je razlu~iti ta dva skupa ~imbenika i utvrditi genetsku vrijednost maj~inskih stabala (selekcija po genotipu). Genetsku vrijednost mogu}e je procijeniti geneti~kim testovima selekcioniranih stabala, tj. testovima njihova potomstva u zajedni~kim okoli{nim uvjetima. Isto tako va`no je radi pove}anja genetske dobiti, a zbog dugoga `ivotnoga vijeka {umskoga drve}a, utvrditi genetsku vrijednost selekcioniranih stabala {to je mogu}e ranije. Smatra se da je kakvo}a svojstava u ranijoj dobi pokazatelj kakvo}e i u kasnijoj fazi razvoja, kako su to prikazali Lambeth i dr. (1983). Uspjeh rane selekcije ovisi o nasljednosti promatranoga svojstva u juvenilnom i odraslom stadiju te
178
o genetskoj povezanosti svojstava u razli~itim fazama razvoja. Determinacija trendova varijanci i genetskih parametara tijekom godina va`na je za utvr|ivanje optimalne dobi rane selekcije (Kusnandar i dr. 1998). Obujam je, sa stajali{ta {umarstva, va`no svojstvo i jedan od ciljeva uzgojnih radova i oplemenjiva~kih programa, a uvelike je odre|en visinom stabala i njihovim promjerom. Visina stabla uobi~ajeno se koristi kao selekcijski kriterij za obujam zbog manje osjetljivosti na kompeticiju (Kremer 1992). U literaturi se mogu na}i rezultati istra`ivanja genetskih parametara u sukcesivnom razvoju stabala i uspjeha rane selekcije na razli~itim vrstama {umskoga drve}a, najvi{e na ~etinja~ama. Me|utim, znanje o genetskim parametrima procijenjenim u testovima srodnika ili klonova hrasta ograni~eno je na svojstva kakvo}e drveta (Nepveu 1984). Uzimaju}i u obzir biolo{ko-ekolo{ka obilje`ja hrasta lu`njaka, evolucijsko-adaptacijske ~imbenike koji uvjetuju oblikovanje genetske strukture populacija te dosada{nja istra`ivanja genetske varijabilnosti hrasta lu`njaka u Hrvatskoj (Peri} i dr. 2000, Bogdan i dr. 2004, 2009, Kajba i dr. 2006, Ballian i dr. 2010), mo`e se pretpostaviti da je kod hrasta lu`njaka dominantan udio u ukupnoj genetskoj varijabilnosti u unutarpopulacijskoj, odnosno individualnoj varijabilnosti. Takav obrazac genetske varijabilnosti za ekonomski va`na svojstva pokazuju zna~ajne genetske razlike izme|u jedinki unutar svake populacije, koje rezultiraju visokim aditivnim genetskim varijancama i zna~ajnim mogu}nostima za oplemenjivanje individualnom selekcijom (Zobel i Talbert 1984, Falconer i Mackay 1996). Na istom su tragu i rezultati dobiveni analizom DNK biljega (jezgrenih mikrosatelita) plus stabala iz triju spomenutih proizvodnih planta`a (Kati~i} i dr. 2010). Pomo}u tih molekularnih biljega ustanovljeno je da ne postoji zna~ajna diferencijacija izme|u istra`ivanih populacija i da je ve}ina varijabilnosti na unutarpopulacijskoj razini. Cilj istra`ivanja prikazanih u ovom radu bio je odrediti trend genetskih parametara, nasljednosti i genetske dobiti za visinu i promjer hrasta lu`njaka u testovima familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala. Potrebno je napomenuti da rezultati ovakva tipa geneti~koga testa vrijede isklju~ivo za istra`ivane familije, odnosno za njihova maj~inska plus stabla, i to za podjednake okoli{ne uvjete kakvi su bili u testu (Falconer i Mackay 1996). To zna~i da postoji realna mogu}nost druga~ijih rezultata i zaklju~aka u slu~aju da je test postavljen u drugim okoli{nim uvjetima. Me|utim, vrijednost ovakvih istra`ivanja le`i upravo u tome da se testira sposobnost prilagodbe potomstva na uvjete izvan njihova prirodnoga stani{ta. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
2. Materijal i metode – Material and methods 2.1 Podru~je istra`ivanja, materijal i izmjere Research area, material and measurements 2.1.1 Test familija polusrodnika, dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka Vukojeva~ki [ikar, [umarija Na{ice (TP1) – Open pollinated progeny trial of Pedunculate oak plus trees of Vukojeva~ki [ikar, Forest Office Na{ice Od ukupno 40 selekcioniranih plus stabala, iz sjemenske regije srednje Podravine, 1989. godine skupljen je `ir s 21 stabla koja su urodila dovoljnom koli~inom sjemena. Test uzgojenoga potomstva postavljen je u prolje}e 1992. godine kod dvogodi{njih sadnica. U pokusu su, osim 21 familije dobivene slobodnim opra{ivanjem plus stabala, zastupljene i biljke iz rasadni~ke proizvodnje porijeklom iz triju prirodnih populacija iste sjemenske regije (Ko{ka, Podravska Slatina i Donji Miholjac) koje su poslu`ile kao kontrola te potomstvo jednoga minus stabla koje je pokazivalo izrazito nepovoljne zna~ajke po ve}ini kriterija po kojima su birana plus stabla (iz populacije Podravska Slatina). Pokus je postavljen prema dizajnu slu~ajnoga rasporeda u pet ponavljanja, a u svakom su ponavljanju familije dobivene slobodnim opra{ivanjem plus stabala posa|ene u plohicama od po ~etiri biljke. Razmak sadnje je 2 × 2 m. Visina nadzemnoga dijela stabala mjerena je u dobi biljaka od 2 + 3, 2 + 5, 2 + 7, 2 + 8, 2 + 9, 2 + 11, 2 + 15 i 2 + 18 godina (ozna~eno sa H5, H7, H9, H10, H11, H13, H17 i H20). Prsni su promjeri stabala izmjereni u dobi od 2 + 9, 2 + 11, a opseg u prsnoj visini u dobi od 2 + 15 i 2 + 18 godina (D11, D13, C17 i C20). 2.1.2 Test familija polusrodnika dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka ^azma, [umarija ^azma (TP2) Open pollinated progeny trial of Pedunculate oak plus trees of ^azma, Forest Office ^azma Na podru~ju sjemenske regije gornje Posavine i Pokuplja s 24 selekcionirana plus stabala, koja su uklju~ena u klonsku sjemensku planta`u na podru~ju [umarije ^azma, tijekom prolje}a 2003. godine osnovan je test familija polusrodnika, uz jednu familiju iz lokalne populacije koja je poslu`ila kao kontrola. Pokus je postavljen prema dizajnu potpunoga blok-sustava sa slu~ajnim rasporedom, a sastoji se od pet blokova u kojima su selekcionirane familije i kontrolne biljke posa|ene u plohicama od po {est biljaka, na razmaku sadnje od 2 × 2 m. Visina je izmjerena u dobi biljaka od 2 + 3, 2 + 4 i 2 + 7 godina (H5, H6 i H9). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Kajba i dr.
2.1.3 Test familija polusrodnika dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka Kunjevci, [umarija Vinkovci (TP3) Open pollinated progeny trial of Pedunculate oak plus trees of Kunjevci, Forest office Vinkovci S 25 selekcioniranih plus stabala iz sjemenske regije donja Posavina, koja se nalaze i vegetativno razmno`ena u klonskoj sjemenskoj planta`i Petkovac, na podru~ju [umarije Otok, u prolje}e 2003. godine osnovan je test familija polusrodnika. Pokus je postavljen prema dizajnu potpunoga blok-sustava sa slu~ajnim rasporedom, sastoji se od pet blokova u kojima su selekcionirane familije posa|ene u plohicama od po {est biljaka, uklju~uju}i i kontrolu (familiju iz lokalne populacije). Razmak je sadnje iznosio 2 × 2 m. Visina je izmjerena u dobi biljaka od 2 + 3, 2 + 4 i 2 + 7 godina (H5, H6 i H9).
2.2 Statisti~ke metode – Statistical methods 2.2.1 Deskriptivna statisti~ka analiza Descriptive statistical analysis Deskriptivna je statisti~ka analiza visine stabala (sva tri testa) te promjera odnosno opsega stabala (TP1) provedena odvojeno po godinama. Utvr|ene su srednje vrijednosti, standardne devijacije, standardne gre{ke i koeficijenti varijabilnosti. 2.2.2 Analiza varijance – Variance analysis Analiza varijance provedena je GLM procedurom prema linearnomu modelu (1) za TP1 (ponavljanja nisu raspore|ena po blokovima) i prema linearnomu modelu (2) za TP2 i TP3: yij = m + fi + eij
(1)
yijk = m + fi + bj + fbji + eijk
(2)
Gdje je: yijk pojedina~no promatrano stablo, m ukupna sredina, fi efekt i-te familije dobivene slobodnim opra{ivanjem plus stabala, efekt j-toga randomiziranoga bloka, bj fbij interakcija blok × familija, eijk slu~ajni efekt pogre{ke. Svi su efekti smatrani slu~ajnim. Metodom REML procedure MIXED izra~unate su komponente varijanci svih efekata. Sve su statisti~ke analize obavljene pomo}u programa SAS za Windows 8.0 (SAS/STAT® software; SAS Institute). Aditivne i fenotipske varijance izra~unate su prema uobi~ajenim formulama (Wright 1976, Falconer i Mackay
179
D. Kajba i dr.
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
1996) – (3) za sva tri testa, (4) za TP1, (5) za TP2 i TP3 i (6) za sva tri testa:
DG1 = i ´ sp ´ hi2
aditivna genetska varijanca s A2 = 4s f2
(3)
okoli{na varijanca (TP1): s E2 = s e2 − 3s f2
(4)
okoli{na varijanca (TP2, TP3): s E2 = s e2 − 3s f2 + s fb2
(5)
aditivni genetski koeficijent varijabilnosti: 4s 2f
CVA =
X
× 100
(6)
2.2.3 Nasljednost u u`em smislu – Narrow-sense heritabilities Nasljednost u u`em smislu izra~unata je na temelju individualnih vrijednosti stabala (hi2) i srednjih vrijednosti familija (hF2) na na~in koji su detaljnije opisali Coterill i Zed (1980) – (7) i (8) za TP1 (9) i (10) za TP2 i TP3: 4s 2f (7) hi2 = 2 s f + s e2 h = 2 F
s 2f s e2 s + k1
(8)
2 f
hi2 =
4s 2f s 2f + s 2fb + s e2 s 2f
h = 2 F
s + 2 f
k 2 s 2fb k1
s 2e + k1
(12)
gdje je: sP i hi2 odnose se na jedinke u pokusima veli~ine i okoli{a usporediva s analiziranim testom, i standardizirani intenzitet selekcije. Þ O~ekivana genetska dobit od povratne selekcije, unutar prve generacije plus stabala (pobolj{ana klonska sjemenska planta`a). Model pretpostavlja da su plus stabla uvr{tena u klonsku sjemensku planta`u i da }e se nakon testiranja potomstva, dobivena slobodnim opra{ivanjem, provesti geneti~ki utemeljene prorede. Primijenjena je formula prema Jensenu i dr. (1997). DG2 = 2(i ´ sp ´ h 2f )
(13)
gdje je: sP i h 2f odnose se na familije u pokusima veli~ine i okoli{a usporediva s analiziranim testom, i standardizirani intenzitet selekcije.
3. Rezultati – Results 3.1 Deskriptivna statistika – Descriptive statistics 3.1.1 Test potomstva 1 (Vukojeva~ki [ikar) Progeny test 1 (Vukojeva~ki [ikar)
(9)
(10)
2.2.4 Genetska dobit od selekcije – Genetic gains from selection Ostvarena dobit (R) za mjerena svojstva u testu familija polusrodnika i procjene o~ekivane genetske dobiti (DG1, DG2), dobivene pomo}u dviju metoda selekcije, izra~unate su pomo}u triju modela: Þ Ostvarena dobit (R) izra~unata je kao razlika izme|u sredina potomstava izabranih plus stabala (xF ) i sredina neselekcionirane kontrole (x c ) pomno`ena s individualnom nasljedno{}u u u`em smislu. (11) R = (xF – x C ) ´ hi2 Þ O~ekivana genetska dobit od individualne selekcije za prvu generaciju plus stabala unutar provenijencije kod iste dobi kao one zastupljene u
180
istra`ivanom pokusu. Primijenjena je formula prema Jensenu i dr. (1997).
U dvadesetoj godini (2 + 18 godina) pre`ivjelo je 82 % od ukupnoga broja posa|enih biljaka. Pre`ivljavanje se po familijama kretalo od 25 % (familija 7) do 100 % (familije 4 i 19) (slika 1). Kao {to navode i Bogdan i dr. (2008), familije s najni`im postotkom pre`ivljavanja uglavnom su se odlikovale i ispodprosje~nim visinama i opsezima debla. Povezanost rasta i pre`ivljavanja nije uo~ena kod familije fenotipski lo{ega stabla (tzv. minus stabla oznake PS-), koja je usprkos slabomu pre`ivljavanju iskazala visoke vrijednosti rasta. Prosje~na visina selekcioniranih familija iznosila je 8,52 m, dok je prosje~na visina kontrolnih biljaka (biljaka uzgojenih iz smjese sjemena prikupljena u populacijama – DM, K i PS) iznosila 8,45 m. Srednje vrijednosti visine familija kretale su se od 7,56 m (familija 40) do 9,77 m (familija 6), kako je prikazano na slici 2. Uo~ljivo je da prosje~nom visinom dominiraju familije 6, 21 i 4, ali je zanimljivo primijetiti da je familija biljaka koje potje~u od minus stabla imala natprosje~no visoku vrijednost u analiziranoj dobi (slika 2). Srednja vrijednost opsega selekcioniranih familija na prsnoj visini iznosila je 44,90 cm, dok je sredina Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177â&#x20AC;&#x201C;192)
D. Kajba i dr.
Slika 1. Pre`ivljavanje familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka, uklju~uju}i i kontrolu iz triju populacija i minus stablo, u testu Vukojeva~ki [ikar, u dobi od 2 + 18 godina Fig. 1 Survival rates of open pollinated families of pedunculate oak plus trees, control plants from three populations and a minus tree in the test Vukojeva~ki [ikar, at the age of 2+18
Slika 2. Srednje vrijednosti visina familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka i kontrolnih biljaka u testu Vukojeva~ki [ikar u dobi od 2 + 18, sa standardnim gre{kama Fig. 2 Mean height values of open pollinated families of pedunculate oak plus trees and control plants in progeny trial Vukojeva~ki [ikar, at the plantation age of 2+18, with standard errors kontrole iznosila 46,18 cm. Kod toga su svojstva najbolje srednje vrijednosti imale selekcionirane familije 6, 22 i 4, a familija minus stabla zauzela je visoko tre}e mjesto (slika 3). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
3.1.2 Test potomstva 2 (^azma) â&#x20AC;&#x201C; Progeny test 2 (^azma) U devetoj godini (2 + 7 godina) pre`ivjelo je 80 % od ukupnoga broja posa|enih biljaka u testu. Pre-
181
D. Kajba i dr.
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177â&#x20AC;&#x201C;192)
`ivljavanje se po familijama kretalo od 47 % (familija 15) do 97 % (familija 27) (slika 4). Prosje~na visina selekcioniranih familija iznosila je 306,8 cm, dok je aritmeti~ka sredina kon-
trolnih biljaka nadma{ila srednju visinu selekcioniranih biljaka i iznosila je 310,4 cm. Aritmeti~ke sredine visine familija kretale su se od 237,7 cm (familija 34) do 364,0 cm (familija 35). Prosje~nom
Slika 3. Srednje vrijednosti opsega familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka i kontrolnih biljaka u testu Vukojeva~ki [ikar u dobi od 2 + 18, sa standardnim gre{kama Fig. 3 Mean circumference values of open pollinated families of pedunculate oak plus trees and control plants in progeny trial Vukojeva~ki [ikar, at the plantation age of 2+18, with standard errors
Slika 4. Pre`ivljavanje familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabal/a hrasta lu`njaka, uklju~uju}i i kontrolu, u testu ^azma, u dobi od 2 + 7 Fig. 4 Survival rates of open pollinated families of pedunculate oak plus trees and control plants in the test ^azma, at the age of 2+7 182
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177â&#x20AC;&#x201C;192)
visinom dominiraju familije 35 i 44, ali je i kontrolna familija iz lokalne populacije tako|er imala natprosje~no visoku vrijednost u analiziranoj dobi (slika 5).
D. Kajba i dr.
3.1.3 Test potomstva 3 (Kunjevci) â&#x20AC;&#x201C; Progeny test 3 (Kunjevci) U devetoj godini (2 + 7 godina) pre`ivjelo je 94 % od ukupnoga broja posa|enih biljaka u testu. Pre`i-
Slika 5. Srednje vrijednosti visina familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka i kontrolnih biljaka u testu ^azma (TP1) u dobi od 2 + 7, sa standardnim gre{kama Fig. 5 Mean height values of open pollinated families of pedunculate oak plus trees and control plants in progeny trial ^azma, at the plantation age of 2+7, with standard errors
Slika 6. Pre`ivljavanje familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka, uklju~uju}i i kontrolu, u testu Kunjevci, u dobi od 2 + 7 Fig. 6 Survival rates of open pollinated families of pedunculate oak plus trees and control plants in the progeny trial Kunjevci, at the age of 2+7 Croat. j. for. eng. 32(2011)1
183
D. Kajba i dr.
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177â&#x20AC;&#x201C;192)
Slika 7. Srednje vrijednosti visina familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka i kontrolnih biljaka u testu Kunjevci (TP1) u dobi od 2 + 7, sa standardnim gre{kama Fig. 7 Mean height values of open pollinated families of pedunculate oak plus trees and control plants in progeny trial Kunjevci, at the plantation age of of 2+7, with standard errors vljavanje se po familijama kretalo od 67 % (familija 7) do 100 posto (familije 4, 20, 23, 27 i 32) (slika 6). Prosje~na visina selekcioniranih familija iznosila je 186,7 cm, dok je kod najlo{ije rangiranih kontrolnih biljaka iznosila 122,0 cm. Aritmeti~ke sredine visine familija kretale su se od 127,9 cm (familija 34) do 305,2 cm (familija 18). Prosje~nom visinom predvode familije 18 i 20, a u slu~aju ovoga testa kontrolna je familija zna~ajno ispod prosjeka (slika 7).
3.2 Komponente varijance â&#x20AC;&#x201C; Variance components Rezultati provedene analize varijance prikazani su u tablici 1. Komponenta varijance uzrokovana efektom familija za svojstvo visine bila je statisti~ki zna~ajna u testovima TP1 i TP3, dok u testu TP2 nije. Najvi{e vrijednosti zabilje`ene su u TP1 do 13. godine, nakon koje se primje}uje opadanje ove komponente, te je pri posljednjoj izmjeri 2010. godine njezina najvi{a vrijednost zabilje`ena u TP3. Komponenta varijance uzrokovane efektom interakcije blokova i familija bila je statisti~ki zna~ajna u oba testa koja sadr`e blokove (TP2 i TP3), a najvi{e je vrijednosti imala u TP2. Fiksni efekt blokova bio je statisti~ki zna~ajan samo u TP3. Komponenta aditivne varijance bila je visoka (iznad 70 %) do 13. godine u TP1, ali se ve} od 9. godine zamje}uje smanjivanje pa je u 20. godini pala na 44,1 %. U TP2 aditivna varijanca uvijek zadr`ava ni-
184
ske vrijednosti (ispod 15 %), dok je u TP3 imala od po~etka zna~ajan udio, s velikim porastom u posljednjoj godini izmjere u dobi od 9 godina (77 %). Sukladno tomu i komponente su okoli{ne varijance bile najvi{e u TP2, ne{to ni`e, s velikim smanjivanjem u TP3, te uglavnom najni`e u TP1, ali s tendencijom porasta u kasnijim izmjerama. Promjer/opseg u TP1 pokazuje visoke udjele okoli{ne komponente pri posljednjoj izmjeri (72,5 %), a s obzirom na pad komponente familija u ve}ini istra`ivanoga razdoblja pada dalje aditivna varijanca.
3.3 Genetski parametri i dobit od selekcije Genetic parameters and genetic gains U tablici 3 prikazane su prosje~ne vrijednosti visine za selekcionirane familije i kontrolne biljke, prosje~no pre`ivljavanje u testovima te procijenjeni genetski parametri visine u razli~itoj dobi. Visoke vrijednosti nasljednosti dobivene su u TP1 do 13. godine, dok su u posljednje dvije izmjere te vrijednosti bile dosta ni`e. Procijenjena je ostvarena dobit relativno niska u cijelom razdoblju i ima smjer smanjivanja. Najvi{e vrijednosti genetske dobiti procijenjene su za metodu povratne selekcije klonova u sjemenskoj planta`i nakon testiranja potomstva (G2), ali ne puno vi{e od o~ekivane genetske dobiti metodom individualne selekcije najboljih jedinki u istra`ivanom testu. Aditivni koeficijent varijance bio je u ovom testu Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
D. Kajba i dr.
Tablica 1. Komponente varijance pojedina~nih slu~ajnih u~inaka iskazane u postotku ukupne slu~ajne varijance, zna~ajnost fiksnoga u~inka, genetske i okoli{ne komponente varijance iskazane u postotku ukupne fenotipske varijance visine i prsnoga promjera/opsega Table 1 Variance components for random effects as a percentage of the total random variation, significance of fixed effect, genetic and environmental components as a percentage of the phenotypic variation for the traits of height and diameter/circumference at breast height Svojstvo Trait
Komponente varijance slu~ajnih u~inaka, % Variance components of random effects, % s2f
H5 H7 H9 H10 H11 H13 H17 H20 D11 D13 C17 C20
19,4 ± 8,7* 17,9 ± 7,8* 24,4 ± 9,9** 22,4 ± 9,1** 20,2 ± 8,5** 18,0 ± 8,1* 10,5 ± 4,8* 11,0 ± 4,8* 2,2ns 8,7** 7,8 ± 4,1* 6,9 ± 3,7*
H5 H6 H9
3,4 ± 3,0ns 0,6 ± 2,8ns 1,5 ± 3,2ns
H5 H6 H9
7,7 ± 4,4* 6,9 ± 4,0* 19,2 ± 7,3**
Zna~ajnost fiksnoga efekta Genetske i okoli{ne komponente fenotipske varijance, % Significance of fixed effect Genetic and environmental components in phenotypic variance, %
Blok – Block s2A s2bf Test potomstva 1 (Vukojeva~ki [ikar) – Progeny test 1 (Vukojeva~ki [ikar) – – 77,7 – – 71,4 – – 97,6 – – 89,7 – – 80,6 – – 72,1 – – – – – 44,1 – – – – – – – – – – – 27,5 Test potomstva 2 (^azma) – Progeny test 2 (^azma) ns 13,6 24,5 ± 5,1*** ns 2,5 35,4 ± 6,4*** ns 6,0 39,0 ± 6,9*** Test potomstva 3 (Kunjevci) – Progeny test 3 (Kunjevci) *** 30,7 14,2 ± 4,1** *** 27,7 14,2 ± 4,1** *** 76,8 10,4 ± 3,1**
s2E 22,3 28,6 2,4 10,3 19,4 27,9 – 55,9 – – – 72,5 86,4 97,5 94,0 69,3 72,3 23,2
s2f i s2bf: komponente varijance za familije, odnosno interakciju blok ´ familija, blok: zna~ajnost fiksnoga u~inka bloka. s2A i s2E: aditivna genetska odnosno okoli{na komponenta varijance. Stupanj zna~ajnosti: *0,05 > p < 0,01, **0,01 > p < 0,001, ***p < 0,0001, nsnije zna~ajan s2f and s2bf : variance components for family and blockxfamily interaction, respectively. Block: significance of block fixed effect. s2A and s2E: additive genetic and environmental variance, respectively. Level of significance: *0.05> p <0.01, **0.01> p < 0.001, ***p <0.0001, ns non significant Dio podataka preuzet iz Bogdan i dr. 2004, Kajba i dr. 2006b, Bogdan i dr. 2008. Part of the results taken from Bogdan et al. 2004, Kajba et al. 2006b, Bogdan et al. 2008
zna~ajno visok tako|er do 13. godine, a u kasnijim izmjerama zapa`a se pad. U TP2 rezultati su pokazali niske vrijednosti nasljednosti te nisku procijenjenu genetsku dobit za sve tipove selekcije. Koeficijent aditivne varijabilnosti tako|er je u ovom testu vrlo nizak, pogotovo u posljednje dvije izmjere. Vrijednosti nasljednosti (h2) u TP3 tijekom prvih dviju promatranih godina bile su, u usporedbi s TP1, osrednje. Me|utim, pri posljednjoj izmjeri naglo su porasle. Tijekom cijeloga istra`ivanoga razdoblja uo~ava se visoka ostvarena genetska dobit te relativno visoke vrijednosti o~ekivane genetske doCroat. j. for. eng. 32(2011)1
biti, {to se posebno isti~e pri posljednjoj izmjeri. Aditivni koeficijenti varijabilnosti u ovom su testu bili vrlo visoki. [to se ti~e promjera/opsega mjerenih u TP1 (tablica 2), vrijednosti nasljednosti bile su uglavnom srednje, a ostvarena dobit niska, a pri posljednjoj izmjeri ~ak i negativna. Najve}a se dobit o~ekuje za metodu povratne selekcije klonova u sjemenskoj planta`i nakon testiranja potomstva (G2). Bogdan i dr. (2008) navode kako statisti~ki zna~ajna korelacija izme|u visine i opsega debla u testu TP1 upu}uje na veliku vjerojatnost pozitivnoga u~inka selekcije na oba svojstva.
185
D. Kajba i dr.
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
Tablica 2. Srednje vrijednosti familija dobivenih slobodnim opra{ivanjem plus stabala i kontrolnih biljaka, u razli~itoj dobi, sa standardnim gre{kama i prosje~nim pre`ivljavanjem u testu. Nasljednost sa standardnim gre{kama, dobit od razli~itih metoda selekcije, iskazana u postotku aritmeti~kih sredina kontrole i aditivni genetski koeficijenti varijabilnosti visine i prsnoga promjera/opsega Table 2 Mean values for the plus tree OP families and control plants at different ages with standard errors, average survival in the tests. Heritabilities with standard errors, genetic gains by different selection methods expressed in percentage of control mean heights and additive genetic coefficients of variation for the traits of height and diameter/circumference at breast height selekcioniranih Sredina Prosje~no Svojstvo Sredina familija, cm kontrole, cm pre`ivljavanje, % Trait OP family means, cm Control means, cm Average survival, %
hi2
hf2
R, %
G1, %
G2, %
CVA, %
Test potomstva 1 (Vukojeva~ki [ikar) – Progeny test 1 (Vukojeva~ki [ikar) H5
98,3 ± 4,4
96,7 ± 27,5
97,6
0,78 ± 0,11
0,75 ± 0,13
1,1
22,2
23,4
31,2
H7
196,0 ± 60,0
187,0 ± 57,5
96,6
0,71 ± 0,09
0,77 ± 0,12
3,3
19,6
20,6
26,7
H9
284,0 ± 89,9
274,0 ± 84,0
96,6
0,98 ± 0,13
0,83 ± 0,12
2,4
26,3
26,7
32,2
H10
351,0 ± 103,0
339,0 ± 96,9
95,5
0,90 ± 0,12
0,82 ± 0,12
2,4
22,7
23,1
28,1
H11
360,0 ± 106,0
349,0 ± 97,9
95,2
0,81 ± 0,10
0,80 ± 0,12
2,0
20,7
21,5
26,8
H13
470,0 ± 126,0
464,0 ± 108,0
94,5
0,72 ± 0,09
0,75 ± 0,13
0,5
16,6
17,4
23,1
H17
711,0
695,0
83,0
0,43 ± 0,04
0,67 ± 0,11
1,5
9,1
9,8
14,7
H20
852,0
845,0
82,0
0,44 ± 0,03
0,67 ± 0,10
0,7
8,0
8,5
12,7
D11
4,8
4,6
95,2
0,09
0,28
3,2
7,2
6,8
–
D13
6,6
6,5
94,5
0,46
0,65
1,3
12,0
12,9
–
C17
36
35,7
83,0
0,32 ± 0,03
0,59 ± 0,13
0,4
9,3
10,1
17,1
C20
44,9
46,18
82,0
0,28 ± 0,02
0,55 ± 0,12
- 1,9
7,6
8,2
14,9
Test potomstva 2 (^azma) – Progeny test 2 (^azma) H5
106,0 ± 40,2
96,7 ± 44,8
91,6
0,14 ± 0,01
0,35 ± 0,22
3,2
4,8
5,3
15,3
H6
129,0 ± 48,9
117,0 ± 53,4
90,2
0,02 ± 0,01
0,07 ± 1,39
0,7
0,8
0,5
6,6
H9
306,8
310,4
80,0
0,06 ± 0,02
0,14 ± 0,57
- 0,2
1,4
1,0
7,6
Test potomstva 3 (Kunjevci) – Progeny test 3 (Kunjevci) H5
66,7 ± 31,6
46,7 ± 18,0
94,9
0,31 ± 0,03
0,58 ± 0,15
31,9
17,5
20,8
35,7
H6
90,8 ± 40,0
62,4 ± 25,1
93,7
0,28 ± 0,02
0,56 ± 0,15
31,6
14,4
17,2
30,9
H9
186,7
122,0
94,0
0,77 ± 0,07
0,80 ± 0,10
42,6
32,5
35,4
44,1
Dio podataka preuzet iz Bogdan i dr. 2004, Kajba i dr. 2006b, Bogdan i dr. 2008. Part of the results taken from Bogdan et al. 2004, Kajba et al. 2006b, Bogdan et al 2008
4. Rasprava – Disscusion 4.1 Komponente varijance i koeficijent aditivne varijabilnosti – Variance components and additive coefficient of variation Razli~iti su rezultati dobiveni u trima istra`ivanim testovima s familijama polusrodnika iz triju podru~ja provenijencija hrasta lu`njaka. U dvama od triju istra`ivanih testova (TP1 i TP3) efekt familija za svojstvo visina bio je statisti~ki zna~ajan tijekom istra`ivanoga razdoblja, iako je njegov udio u ukupnoj varijabilnosti varirao (tablica 1). Relativno visoke udjele (17,9 – 24,4 %) imao je u TP1 do 13. godine,
186
nakon ~ega se zamje}uje njihov pad na 10,5 % u 17. odnosno 11 % u 20. godini. Ne{to ni`e vrijednosti zabilje`ene su u TP3 u 5. i 6. godini (6,9 – 7,7 %), s velikim porastom na 19,2 % u 9. godini. Efekt familija nije bio statisti~ki zna~ajan u TP2, {to upu}uje na smanjenu individualnu varijabilnost plus stabala pripadaju}e regije. Na aditivnu varijabilnost adaptivnih svojstava utje~u raznovrsni ~imbenici. Unutarpopulacijsku varijabilnost pove}avaju migracije gena i odsutnost stabiliziraju}e selekcije (Houle 1992, Eriksson 2001, 2005). Plus stabla od kojih potje~u istra`ivane familije smje{tena su na {irokom podru~ju (oko 20 000 – 40 000 ha) i familije se ne mogu kategorizirati u populacije da Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
bismo mogli govoriti o unutarpopulacijskoj varijabilnosti. Ipak, dobiveni rezultati pokazuju zna~ajnu individualnu genetsku varijabilnost u dvjema od triju promatranih zona provenijencija. U litvanskim testovima polusrodnika plus stabala (Baliuckas i Pliura 2003) autori navode korelaciju izme|u visine i fenologije listanja, a i u testu hrvatskih provenijencija lu`njaka (Peri} i dr. 2000) utvr|ena je pozitivna korelacija fenologije listanja i visina. Na temelju toga mo`e se pretpostavljati da je visoka aditivna varijabilnost za visine u TP1 i TP3 rezultat individualne varijabilnosti selekcioniranih plus stabala u fenologiji i ekotipske diferencijacije njihovih populacija, uzrokovane ~injenicom da se nalaze na {irokom podru~ju u kojem djeluju razli~iti selekcijski pritisci. Me|utim, sli~nim istra`ivanjima upravo na testu TP1 (Bogdan i dr. 2009) nije utvr|ena statisti~ki zna~ajna povezanost izme|u fenologije listanja i rasta i pre`ivljavanja. Zanimljivo je napomenuti da pomo}u DNK analize jezgrenih mikrosatelita i fenolo{kih motrenja, na uzorku plus stabala iz proizvodnih planta`a hrasta lu`njaka nije ustanovljeno da su razlike u fenologiji bilo kako uvjetovale genetsku strukturu istra`ivanih populacija (Kati~i} i dr. 2010). Sli~nim istra`ivanjem provedenim na obi~noj bukvi (Fagus sylvatica) pokazalo se da su ranolistaju}e forme zbog {tetnoga utjecaja proljetnoga mraza imale u`u unutarpopulacijsku varijabilnost od kasnijih formi (Kraj i Sztorc 2009). Mo`e se pretpostaviti da }e fenologija listanja biti korelirana s visinskim rastom u uvjetima u kojima ranije ili kasnije listanje predstavlja prednost (npr. pod utjecajem kasnoga proljetnoga mraza ili kompeticije s korovnim vrstama). U uvjetima testa TP1 mraz nije prouzro~io bolju kompetitivnost biljaka s kasnijim listanjem, a odr`avanje testa vjerojatno je uklonilo potrebu kompeticije s korovom, {to bi pak pogodovalo biljkama ranijega listanja. Pretpostavlja se da su u danim uvjetima drugi fiziolo{ki procesi uvjetovali visinsku diferencijaciju familija, vjerojatno oni vezani uz vodozra~ni i hranidbeni status. Ovdje je potrebno naglasiti da rezultati ovoga tipa geneti~kih testova vrijede isklju~ivo za istra`ivane familije u podjednakim uvjetima u kojima su rasle, {to zna~i da bi rezultati mogli biti zna~ajno razli~iti da je test postavljen u drugim uvjetima (Bogdan i dr. 2009). Zadr`imo li pretpostavku da je visina korelirana s fenologijom, onda bi rezultati u TP2 pokazivali ve}i stupanj fenolo{ke ujedna~enosti plus stabala iz pripadaju}e sjemenske regije. Takva bi situacija mogla biti posljedica odsutnosti ekotipske diferencijacije populacija u tom podru~ju. Me|utim, visok udio okoli{ne varijance u TP2 (tablica 1) upu}uje na vrlo jak utjecaj okoli{nih ~imbenika na visinu biljaka. Prosje~no pre`ivljavanje biljaka u ovom testu manje je Croat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Kajba i dr.
nego u ostalima (tablica 2), a primije}eno je i da je odre|en broj pre`ivjelih biljaka pretrpio o{te}enja uzrokovana {tetnim djelovanjem mi{olikih glodavaca i kompeticijom s korovom. Biljke s takvim o{te}enjima reagirale su ponovnim tjeranjem izbojaka ispod mjesta o{te}ivanja te se odlikuju smanjenim visinskim rastom. Visoki postotci interakcije blok × familija (tablica 1) tako|er ukazuju na spomenuti negativni utjecaj. To bi moglo biti obja{njenje razlika u rangiranju familija u razli~itim blokovima, odnosno visokih vrijednosti efekta interakcije. Iz toga se mo`e pretpostaviti da je aditivna varijanca u TP2 zbog visokoga udjela varijance uzrokovane interakcijom blok × familija podcijenjena. Relativno visoke vrijednosti aditivnih koeficijenata varijabilnosti dobivene u TP1 i TP3 pokazuju {iroku genetsku varijabilnost ishodnih plus stabala iz pripadaju}ih sjemenskih zona i dobru mogu}nost prilagodbe njihova potomstva na promjene okoli{nih uvjeta. Sli~ni su rezultati dobiveni istra`ivanjem testova potomstava {vedskih populacija hrasta lu`njaka (Baliuckas i dr. 2001). Budu}i da je jedan od glavnih ciljeva o~uvanja genofonda o~uvanje potencijala prilagodbe na promjenu okoli{a (Eriksson 2001, 2005), rezultati u tim dvama testovima obe}avaju. Ako prepostavimo da su aditivni koeficijenti varijabilnosti bolji parametri usporedbe razli~itih populacija od nasljednosti (Houle 1992), onda je procijenjena sposobnost prilagodbe selekcioniranih familija na promjene okoli{a iz tih dviju sjemenskih regija podjednako visoka. Mo`e se samo naga|ati jesu li kontrolne biljke nepristran predstavnik prirodnih populacija i u kojoj su mjeri procijenjeni aditivni koeficijenti varijabilnosti pouzdani. Pretpostavlja se da su aditivni koeficijenti pouzdano procijenjeni u TP1 i TP2 zbog malih razlika izme|u prosje~nih vrijednosti visina selekcioniranih familija i kontrole (tablica 2). Iako postoji mogu}nost da su aditivni koeficijeni varijabilnosti u TP3 precijenjeni zbog mnogo ni`ih prosje~nih vrijednosti visina kontrole u odnosu na prosjeke familija, njihova bi procjena bila zadovoljavaju}a i da su kao nazivnik kori{teni prosjeci familija. Niske vrijednosti aditivnih koeficijenata varijabilnosti dobivene u TP2 znak su smanjene mogu}nosti prilagodbe potomstva plus stabala u toj regiji na promjene okoli{nih uvjeta usprkos relativno malomu broju istra`ivanih familija koje mo`da nisu dovoljno nepristran predstavnik svih selekcioniranih stabala iz te regije, {to treba imati na umu pri planiranju programa o~uvanja, kao i daljnjega oplemenjivanja.
4.2 Nasljednost – Heritabilities Visoke procijenjene vrijednosti nasljednosti u TP1 do 13. godine (tablica 2) rezultat su visokoga
187
D. Kajba i dr.
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
udjela varijance familija (tablica 1), s kojom, sukladno, u posljednje dvije izmjere opadaju. Biljke su u ovom testu dobro pre`ivljavale i nije bilo zna~ajnoga pada tako|er do 13. godine (tablica 2). To pokazuje dobro odr`avanje pokusa u prvim godinama, {to je rezultiralo homogenijim okoli{nim uvjetima i smanjenjem okoli{ne varijance. Me|utim, izme|u 13. i 17. godine palo je pre`ivljavanje za vi{e od 10 % i mo`e se zamijetiti porast okoli{ne komponente varijance. Prosje~no pre`ivljavanje biljaka u TP3 bilo je na po~etku ni`e nego u TP1 zbog ve}e kompeticije s korovnom vegetacijom te je dovelo do smanjenih procjena nasljednosti. U posljednje tri godine nije bilo daljnjega odumiranja biljaka. Dapa~e, primje}uje se porast pre`ivljavanja u odnosu na posljednju izmjeru, {to je vjerojatno rezultat ponovnoga tjeranja izbojaka iz prividno odumrlih biljaka. Visoke vrijednosti nasljednosti uvjetovane su visokim udjelom efekta familija pri posljednjoj izmjeri i velikim padom udjela okoli{ne komponente. Naprotiv, niske procijenjene nasljednosti za visine u TP2 odraz su malih udjela efekta familija u ukupnoj varijabilnosti, a vjerojatno su uzrokovane negativnim utjecajem glodavaca i korova. U tom se testu primje}uje i velik pad pre`ivljavanja u posljednje tri godine. Sli~ne rezultate utjecaja uspjeha pre`ivljavanja na procjenu genetskih parametara rasta objavili su Stener i Jansson (2005) u testovima familija polusrodnika plus stabala obi~ne breze.
4.3 Dobit od selekcije – Genetic gain Najve}a genetska dobit u TP1 procijenjena je za metodu povratne selekcije u klonskoj sjemenskoj planta`i (G2 – tablica 2), a vrijednosti su ostvarene dobiti male i naginju padu (R, tablica 2). Niska ostvarena dobit mo`e se objasniti malim razlikama izme|u prosje~nih vrijednosti familija i kontrole. Male razlike izme|u potomstva plus stabala i neselekcioniranih biljaka mogu biti posljedica toga {to su selekcionirane familije nastale oplodnjom plus stabala u prirodnim populacijama pri ~emu su opra{iva~i mogli biti i stabla slabije genetske kakvo}e. Drugi je mogu}i razlog ~injenica da zbog maloga broja kontrolne biljke nisu nepristrani predstavnik prirodnih populacija te regije. U usporedbi s TP1 efekt familija u TP3 imao je u prve dvije izmjere manji udio u ukupnoj varijabilnosti, {to je rezultiralo osrednjom vrijedno{}u procijenjene nasljednosti (tablica 2), ali je primije}en njegov zna~ajan porast pri posljednjoj izmjeri. U TP1 se naprotiv primje}uje op}i negativni trend. U TP3 su u cijelom istra`ivanom razdoblju bile zna~ajne razlike izme|u prosje~nih visina selekcioniranih familija i kontrole, a to je dalo visoke vrijednosti ostvarene dobiti, {to je osobito izra`eno pri posljednjoj izmjeri.
188
Procijenjena o~ekivana genetska dobit metodom povratne selekcije tako|er je imala relativno visoke vrijednosti. Uspore|uju}i TP1 i TP3 mo`e se primijetiti da su pri izmjerama H5 – H13 u prvom te H5 – H6 u drugom testu dobivene sli~ne vrijednosti o~ekivane genetske dobiti metodom povratne selekcije usprkos razlikama u nasljednosti (koje su bile mnogo vi{e u TP1). Ta se pojava tako|er mo`e objasniti vi{im razlikama izme|u prosje~nih visina selekcioniranih familija i kontrole u TP3. Iz istoga se razloga primje}uje da je porastom nasljednosti, pri posljednjoj izmjeri u TP3, o~ekivana genetska dobit poprimila vrlo visoke vrijednosti. Male vrijednosti ostvarene dobiti (~ak i negativne pri posljednjoj izmjeri) i procijenjene genetske dobiti za dva tipa selekcije (R, G1 i G2 – tablica 2) u TP2 mogu se objasniti rezultantom malih vrijednosti nasljednosti i razlika prosje~nih vrijednosti za selekcionirane familije i kontrolu.
4.4 Fenotipska plasti~nost – Phenotypic plasticity Marshall i Jain (1968) istaknuli su fenotipsku plasti~nost kao alternativnu strategiju prilagodbe biljaka na okoli{nu heterogenost. Visoko statisti~ki zna~ajan efekt blokova u TP3 (tablica 1) pokazuje veliku fenotipsku plasti~nost potomstva izabranih plus stabala i njihovu sposobnost odgovora na okoli{ne promjene, ali je te{ko zaklju~iti da li smanjen visinski rast u nepovoljnim uvjetima pove}ava ili smanjuje prilago|enost (Baliuckas i Pliura 2003). Me|utim, visok udio i statisti~ka zna~ajnost efekta interakcije familija i blokova (tablica 1) upu}uje na razli~ito rangiranje familija u razli~itim blokovima, {to je vjerojatno uzrokovano negativnim utjecajem kompeticije s korovnom vegetacijom i djelovanja glodavaca na visinu biljaka u ranoj fazi testiranja. Nedostatak statisti~ke zna~ajnosti efekta blokova u TP2 naprotiv pokazuje usku fenotipsku plasti~nost selekcioniranih familija, no visoko zna~ajan efekt interakcije blok × familija upu}uje na izrazit utjecaj okoli{nih prilika na rezultate istra`ivanja.
5. Zaklju~ci – Conclusions Istra`ivanja genetske varijabilnosti i genetski parametri visine u trima testovima sa selekcioniranim familijama dobivenim slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka pokazala su razli~ite rezultate s obzirom na sjemenske regije iz kojih potje~u plus stabla. Rezultati u dvama testovima (TP1 i TP3) uglavnom pokazuju da je rast pod sna`nim genetskim utjecajem, da postoji zna~ajna aditivna genetska varijabilnost te visok potencijal za genetsku dobit i sposobnost prilagodbe promjenama okoli{a, Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
premda se u TP1 pokazuju negativni trendovi. Nasuprot tomu, rezultati u jednom testu (TP2) upozoravaju na nisku adaptivnu varijabilnost plus stabala iz pripadaju}e sjemenske zone te mnogo manje mogu}nosti oplemenjivanja na rast. Budu}im istra`ivanjima potrebno je potvrditi nizak stupanj adaptivne genetske varijabilnosti plus stabala iz toga podru~ja s obzirom na mogu}nost da je ona podcijenjena zbog djelovanja {tetnika i korova u ranoj fazi testiranja. [to se ti~e svojstva promjera/opsega u prvom testu (TP1), primje}uje se da je pod manjim genetskim utjecajem i da ga zna~ajnije oblikuju okoli{ne prilike, a njegova aditivna genetska varijabilnost nije osobito visokih vrijednosti, ali visoka koreliranost s visinom navodi na veliku vjerojatnost pozitivnoga u~inka selekcije na oba svojstva.
6. Literatura – References Baliuckas, V., T. Lagerström, G. Eriksson, 2001: Within population variation in juvenile growth rhythm and growth in Quercus robur L. and Fagus sylvatica L. Forest Genetics, 8 (4):259–269. Baliuckas, V., A. Pliura, 2003: Genetic Variation and Phenotypic Plasticity of Quercus robur Populations and Open-pollinated Families in Lithuania. Scand. J. For. Res., 18 (4): 305–319. Ballian, D., M. Memi{evi}., F. Boguni}, N. Ba{i}, M. Markovi}, D. Kajba, 2010: Morfolo{ka varijabilnost hrasta lu`njaka (Quercus robur l.) na podru~ju Hrvatske i zapadnog Balkana (Morphological variability of pedunculate oak (Quercus robur L.) in the region of Croatia and Western Balkans). [umarski list, 134 (7–8): 371–386. Bogdan, S., D. Bedenikovi}, M. Ivankovi}, 2008: Rezultati geneti~kog testa s familijama dobivenim slobodnim opra{ivanjem plus stabala hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) iz sjemenske regije Srednja Podravina (Results of the field trial with open-pollinated families from pedunculate oak /Quercus robur L./ plus trees originating from the seed region »Srednja Podravina«), Rad. – [umar. inst. Jastrebar., 43 (2): 93–114. Bogdan, S., D. Kajba, I. Kati~i}, 2004: Genetic Variation in Growth Traits in a Quercus robur L. Open-Pollinated Progeny Test of the Slavonian Provenance. Silvae Genetica, 53 (5–6): 198–201. Cotterill, P. P., P. G. Zed, 1980: Estimates of genetic parameters for growth and form traits in four Pinus radiata D. Don progeny tests in South Australia. Aust. For. Res., 10 (2): 155–167. Enescu, V., 1993: A test of half-sib progenies of grayish oak Quercus pedunculiflora K Koch. Ann. Sci. For., 50 (1): 439– 443.
D. Kajba i dr.
Conservation and Management of Forest Genetic Resources in Europe. Arbora, Zvolen, str. 199–211. Falconer, D. S., T. F. C. Mackay, 1996: Introduction to Quantitative Genetics. Longman Group Ltd., 464 str. Gra~an, J., A. Krstini}, S. Mati}, \. Rau{, Z. Seletkovi}, 1995: [umski sjemenski rajoni u Hrvatskoj (Forest seed zones in Croatia). »Hrvatske {ume« Zagreb, 111 str. Houle, D., 1992: Comparing Evolvability and Variability of Quantitative Traits. Genetics, 130 (1): 195–204. Jensen, J. S., H. Wellendorf, K. Jager, S. M. G. de Vries, V. Jensen, 1997: Analysis of a 17-year Old Dutch Open-Pollinated Progeny Trial With Quercus robur L. Forest Genetics, 4 (3): 139–147. Kajba, D., S. Bogdan, I. Kati~i}, 2006b: Procjena genetskog pobolj{anja bujnosti rasta putem klonskih sjemenskih planta`a hrasta lu`njaka (Quercus robur L.). (Estimation of genetic gain for vigorous growth by clonal seed orchards of pedunculate oak /Quercus robur L./). Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 251–260. Kajba D., B. Hra{ovec, 2009: Klonske sjemenske planta`e hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) i njihova uloga u o~uvanju genofonda u uvjetima klimatskih promjena i pove}anih rizika od napada {umskih kukaca (Clonal seed orchards of pedunculate oak /Quercus robur L./ and their role in the conservation of forest genetic resources under changing climate and increased risk of forest insect attacks). U: S. Mati}, I. Ani} (ur.), Book of abstracts, Scientific conference »Pedunculate oak forests in changing environmental and management conditions«, HAZU, str. 143–152. Kajba, D., J. Gra~an, M. Ivankovi}, S. Bogdan, M. Grade~ki-Po{tenjak, T. Littvay, I. Kati~i}, 2006a: O~uvanje genofonda {umskih vrsta drve}a u Hrvatskoj (Conservation of genetic resources of forest trees in Croatia). Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 235–249. Kati~i}, I., S. Bogdan, K. Sever, Z. [atovi}, D. Kajba, 2010: Genetic structure and variability of phenological forms of pedunculate oak (Quercus robur L.) from clonal seed orchards in Croatia. U: B. Vinceti, P. Neate (ur.), Conference on »Forest ecosystem genomics and adaptation«. San Lorenzo de El Escorial (Madrid), Spain, 9–11 June. Book of Abstracts. Bioversity International (Rome, Italy) and INIA (Madrid, Spain), 181 str. Kraj, W., A. Sztorc, 2009: Genetic structure and variability of phenological forms in the European beech (Fagus sylvatica L.). Ann. For. Sci., 66 (2): 203–209. Kremer, A., 1992: Predictions of age-age correlations of total height based on serial correlations between height increments in Maritime pine (Pinus pinaster AIT.). Theor. Appl. Genet., 85 (2–3): 152–158.
Eriksson, G., I. Ekberg 2001: An Introduction to Forest Genetics. SLU, Uppsala. Chapter 6: 60–61.
Kusnandar, D., N. W. Galwey, G. L. Hertzler, T. B. Butcher, 1998: Age trends in variances and heritabilities for diameter and height in Maritime pine (Pinus pinaster Ait.) in western Australia. Silvae Genetica, 47 (2–3): 136–141.
Eriksson, G., 2005: Evolution and evolutionary factors, adaptation and adaptability. U: Th. Geburek, J. Turok (ur.),
Lambeth, C. C., J. P. van Buijtenen, S. D. Duke, R. B. McCullough, 1983: Early selection is effective in 20-year-
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
189
D. Kajba i dr.
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
old genetic test of loblolly pine. Silvae Genetica, 32 (5–6): 210–215. Nepveu, G., 1984: Contrôle héréditaire de la densité et de la rétractibilité du bois de trois espèces de Chêne (Quercus petraea, Quercus robur et Quercus rubra). Silvae Genetica, 33 (4–5): 110–115. Pravilnik o podru~jima provenijencija svojti {umskog drve}a od gospodarskog zna~aja (Regulative on provenance areas of economically important forest tree species). Narodne novine, 107/08. SAS 2000. SAS Institute Inc. SAS OnlineDoc®, Version 8. http.//v8doc.sas.com/sashtml Marshall, D. R., S. K. Jain, 1968: Phenotypic plasticity of Avena fatua and A. barbata. Am. Nat., 102: 457–467. Peri}, S., J. Gra~an, B. Dalbelo-Ba{i}, 2000: Flushing variability of pedunculate oak (Quercus robur L.) in provenance experiment in Croatia. Glas. {um. pokuse, 37: 395–412. Savill, P. S., P. J. Kanowski, 1993: Tree improvement programs for European oaks: goals and strategies. Ann. Sci. For., 50 (1): 368–383.
from Austria and neighbouring countries. BFW-Dokumentation 13/2010, Bundesforschung und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW), Vienna. Stener, L. G., G. Jansson, 2005: Improvement of Betula pendula by clonal and progeny testing of phenotipically selected trees. Scandinavian Journal of Forest Research, 20 (4): 292–303. Vidakovi}, M., D. Kajba, S. Bogdan, V. Podnar, J. Be}arevi} 2000: Estimation of genetic gain in a progeny trial of pedunculate oak (Quercus robur L.). Glas. {um. pokuse, 37: 375–381. Vidakovi}, M., I. Trinajsti}, A. Krstini}, @. Borzan, J. Gra~an, 1996: Oplemenjivanje hrasta lu`njaka u Hrvatskoj (Improvement of pedunculate oak in Croatia). U: D. Klepac (ur.), Hrast lu`njak (Quercus robur L.) u Hrvatskoj, HAZU i »Hrvatske {ume« p.o., Vinkovci – Zagreb, str. 409–417. Wright, J. W., 1976: Introduction to Forest Genetics. Academic Press, Inc. New York, 463 str. Zobel, B., J. Talbert, 1984: Applied forest tree improvement. New York. John Wiley & Sons, 505 str.
Schüler S., L. Weissenbacher, 2010: Provenance trials with seed sources of pedunculate and sessile oak originating
Abstract
Estimation of Genetic Parameters in Open Pollinated Progeny Trials from Plus Trees of Pedunculate Oak (Quercus robur L.) Selected in Posavina and Podravina and Podunavlje Seed Zones Pedunculate oak (Quercus robur L.) is one of the most important species in Croatia, both ecologically and economically. In the 1950’s natural oak stands in Croatia were evaluated in terms of wood productivity and quality. The results and additional ecological studies delineated three seed zones and seven seed regions (NN 107/08). Over the past decades, the periodicity of seed crops has not been regular, which has limited natural regeneration and artificial planting in partial naturally regenerated stands. In order to increase genetic quality and reduce seed periodicity, it was decided to establish clonal seed orchards (Vidakovi} 1996). Plus trees have been selected in three seed regions, based on ten evaluated traits, and three clonal seed orchards have been established in the areas of Forest Municipality Vinkovci, Na{ice and ^azma. Potential for genetic gain by selected plus trees can be evaluated by progeny trials in common environmental conditions and because of long lifespan of forest trees, it is crucial to evaluate it as early as possible. Considering biological and ecological characteristics of pedunculate oak, evolutionary factors shaping the genetic structure of its populations and existing research on its genetic variability in Croatia (Peri} et al. 2000, Bogdan et al. 2004, 2008, Kajba et al. 2006, Kati~i} et al. 2010), it can be assumed that most of its genetic variability lies on the intrapopulation, namely individual level. Such a pattern of variability points to considerable possibilities of genetic improvement by individual selection. The aim of this research is to estimate the trends of genetic parameters, heritability and genetic gains for height and diameter growth of pedunculate oak in some Croatian provenance regions. Research area, material and measurements
190
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
D. Kajba i dr.
Three open pollinated progeny trials of pedunculate oak plus trees have been established, representing three seed regions: Þ Progeny trial Vukojeva~ki [ikar (TP1), age 2+18 years, established with 21 OP families of selected plus trees from the seed region »srednja Podravina«, control plants from three local populations and one minus tree family. Þ Progeny trial ^azma (TP2), age 2+7 years, established with 25 OP families of plus trees from the seed region »Donja Posavina« and control plants from local populations. Þ Progeny trial Kunjevci (TP3), age 2+7 years, established with 24 OP families of plus trees from the seed region »Gornja Posavina i Pokuplje« and control plants from local populations. The experimental design in TP1 is completely randomized, with five repetitions and in TP2 and TP3 randomized complete block design is applied, with five blocks. In all the trials, families are planted in groups of six, with 2×2 spacing. In TP1 height was measured at the age of 2+3, 2+5, 2+7, 2+8, 2+9, 2+11, 2+15 and 2+18 (H5, H7, H9, H10, H11, H13, H17 and H20). Diameter at breast height was measured at the age of 2+9, 2+11, and circumference at breast height at the age of 2+15 and 2+18 (D11, D13, C17 and C20). In other two trials heights were measured at the age of 2+3, 2+4 and 2+7 (H5, H6 i H9). Mean values of selected families and control heights for all three trials and for circumference in TP1 were calculated for each year of measurements, as well as standard deviations, standard errors and coefficients of variation. Variance analysis was done by GLM procedure using linear models (1) for TP1 and (2) for TP2 and TP3. Additive and environmental variance components and additive coefficient of variation were calculated using REML method of MIXED procedure in SAS for Windows 8.0, using Equation (3), (4), (5) and (6). Narrow-sense heritabilities were calculated on the basis of individual tree values (hi2) and family means (hF2) using equation (7), (8) for TP1 and (9), (10) for TP2 and TP3. The realized gain from the test and expected genetic gains by two possible methods of height selection were calculated by three methods, including the following: Þ Realized gain (R) was calculated as the difference between means of selected plus tree progenies and means of unselected control plants, (Equation 11) Þ Expected genetic gain by individual within provenance mass selection of first generation plus trees at the same age as those represented in the studied trial, (Equation 12) Þ Expected genetic gain by backward selection among first generation plus trees. (Equation 13) Results At the age of 2+18, the average survival in TP1 was 82%. In TP2 and TP3 at the age of 2+9, survival rates were 80% and 94%, respectively. Survival rates per individual families are shown in Fig. 1 (TP1), 4 (TP2) and 6 (TP3). Mean height of selected OP families in TP1 was 8.52 m, and average of control plants was 8.45 m (Fig. 2, Table 2). In TP2, OP families had the average height of 306.8 cm, while control plants reached higher average – 310.4 m (Fig. 5, Table 2). In TP3, control plants with the average height of 122.0 m were significantly lower than the selected OP families, whose mean height was 187.6 cm. (Fig. 7, Table 2). Variance analysis results are shown in Table 1. Variance component caused by family effect for height was statistically significant in trials TP1 and TP3, and non significant in TP2. Variance component from family × block interaction was significant in both trials with RCB design and had the highest values in TP2. Fixed block effect was only significant in TP3. Additive variance component had high values throughout most of the researched period in TP1 and TP3, while in TP2 they were low. The opposite stands for environmental variance component. Variance analysis for the trait of circumference in TP1 also showed high values for environmental variance component. Mean height, diameter and circumference values for selected OP families and control plants, as well as estimated genetic parameters for those traits are shown in Table 2 Discussion In TP1 and TP3, the family effect for height was statistically significant for the entire period, showing decreasing trend in TP1 and rising in TP3 (Table 1). The family effect was never significant in TP2, pointing to narrowed individual variability of plus trees in that seed region. The results suggest significant individual genetic variability in two out of three seed regions. Some authors report correlation between flushing phenology and height growth (Baliuckas and Pliura 2003, Peri} et al. 2000). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
191
D. Kajba i dr.
Procjena genetskih parametara u testovima polusrodnika hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) ... (177–192)
Based on that assumption it could be speculated that high additive variability for heights in TP1 and TP2 results from significant individual variabilities for flushing traits in selected plus trees and ecotypical differentiation of their original populations. However, similar research in TP1 showed no correlation between flushing phenology and height growth (Bogdan et al. 2009). Presumably, late frosts in this trial did not cause better competitiveness of the later-flushing plants and trial management in the early years removed competition from weeds, which would put the early-flushers forward. If we keep the assumption of height-flushing phenology correlation, then the results in TP2 point to greater uniformity in flushing of selected plus trees from the corresponding seed region and lack of ecotypic differentiation of its populations. However, high values of environmental variance components and family × block interactions suggest strong environmental influences in that particular trial, which could have led to underestimation of additive variance. High values of additive coefficients of variation in TP1 and TP3 suggest wide genetic variability of selected plus trees and good adaptability of their progeny to changing environmental conditions. Heritabilities High estimated heritabilities in TP1, until the age of 13, result from high component of family effect (Table 1 and 2). Average survival was, in the first years, slightly lower than in TP1, suggesting stronger competition with weeds and negative effect of rodents. Low estimated heritability values for height in TP2 reflect the low family effect variance component, probably caused by negative environmental influences. Genetic gains from selection In all the trials the estimated expected genetic gains by backward selection among first generation plus trees after open-pollinated progeny testing (G2) showed the highest values (Table 2). Realized gains were not very high during the entire period in TP1, showing the decreasing trend in recent years. In TP3 realized gain is improving, due to higher heritabilities and greater differences between selected and control families. Opposite to that, low heritabilities, non significant family variance component and small differences between selected and control families resulted in little, even negative realized gains in TP2. Keywords: Quercus robur, open-pollinated plus trees progeny trial, genetic variability, genetic parameters, selection.
Adresa autorâ – Authors’ address:
Primljeno (Received): 15. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 7. 12. 2010.
192
Prof. dr. sc. Davorin Kajba e-po{ta: dkajba@sumfak.hr Doc. dr. sc. Sa{a Bogdan e-po{ta: sasa.bogdan@zg.htnet.hr Ida Kati~i}, dipl. in`. {um. e-po{ta: ikaticic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarsku genetiku, dendrologiju i botaniku Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine Marilena Id`ojti}, Marko Zebec, Igor Poljak Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract Prilikom podizanja arboretuma kriteriji su za izbor biljaka druga~iji nego prilikom hortikulturnoga oblikovanja nekoga prostora. Ipak, ako se osim znanstvene i edukativne funkcije vodi ra~una i o estetskom izgledu, arboretum }e u svako doba godine biti prostor ugodan za boravak, a ne samo skupina eksperimentalnih biljaka. U radu je analizirana dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine. Analiza je prikazana za svako od dvanaest polja u hortikulturnom dijelu, povr{ine oko 9 ha, koji je pristupa~an posjetiteljima. U Domovinskom ratu podru~je Arboretuma bilo je okupirano i devastirano, a dokumentacija je o posa|enim biljkama nestala. Nakon rata postupno se radilo na ~i{}enju hortikulturnoga dijela od korovskih vrsta, uklanjanju suhih, bolesnih i o{te}enih biljaka te na ko{enju trave. U Arboretumu nema struje ni vode i biljke su uglavnom prepu{tene prirodnim uvjetima. Biljke koje sada rastu u Arboretumu mo`emo smatrati prilago|enima ekolo{kim uvjetima koji tu vladaju, jer su bez njege opstale od svoje sadnje do danas. Promatramo li Arboretum kao parkovnu, hortikulturnu cjelinu, mo`emo re}i da se radi o slobodno oblikovanom prostoru, s poljima nepravilnih oblika, koja su razdvojena putovima, stazama ili nekim prirodnim granicama. Polja se nalaze na nadmorskoj visini od 150 do 250 m, na reljefno razvedenom terenu, razli~itih ekspozicija. Za svako polje prikazane su najzna~ajnije biljke, uz navo|enje vizualnih obilje`ja po kojima su specifi~ne i prepoznatljive. Tako|er su izdvojene i dendrolo{ki najvrednije svojte u Arboretumu. Hortikulturna vrijednost nekoga prostora, pa tako i arboretuma, ne ovisi samo o biljkama, njihovu izgledu i rasporedu, ve} i o svim ostalim infrastrukturnim elementima. U Arboretumu treba jo{ dosta raditi na pobolj{anju tih elemenata, ure|enju putova i staza, uno{enju novih sadr`aja i boljem odr`avanju. Svako polje u hortikulturnom dijelu, pa tako i Arboretum u cjelini, ima svoju specifi~nost te zna~ajnu dendrolo{ku i hortikulturnu vrijednost. Klju~ne rije~i: Arboretum Lisi~ine, dendrolo{ka vrijednost, hortikulturna vrijednost, Hrvatske {ume d.o.o.
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Arboretum je zbirka `ivih drvenastih biljaka (Vouk i Klapka 1980). Osim za znanstvena istra`ivanja i edukaciju arboretumi slu`e i javnomu dobru, doprinose popularizaciji, sadnji i o~uvanju drve}a i grmlja, ali imaju i hortikulturnu vrijednost, odnosno oplemenjuju prostor na kojem su podignuti. Iako se u Hrvatskoj nalazi jedan od najstarijih arboretuma u Europi i na svijetu, Arboretum Trsteno, koji potje~e s po~etka XVI. stolje}a (Ugrenovi} 1953, Ki{ 1998), u na{oj zemlji imamo samo nekoliko arboretuma. O tim se postoje}im kolekcijama, osim o Arboretumu Trsteno, ne vodi dovoljna briga, a neki od njih, npr. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Arboretum Opeka, stagniraju ili polako propadaju (Obad-[}itaroci 1992). Zbog navedenih ~injenica va`no je nastojanje Hrvatskih {uma d.o.o. Zagreb da obnove i urede Arboretum Lisi~ine, koji se nalazi na podru~ju [umarije Vo}in, U[P Na{ice. [ira je povr{ina Arboretuma oko 45 ha, od ~ega oko 18 ha zauzima bukova {uma, izvan ograde nalazi se oko 2 ha povr{ine oko zgrade, a preostalih, ne{to manje od 25 ha, u`a je povr{ina, na kojoj je sa|eno drve}e i grmlje iz razli~itih krajeva svijeta, kao i brojni kultivari. Prema Vidakovi}u (1986) do 1985. godine bilo je posa|eno oko 1100 razli~itih svojti drve}a i grmlja (vrsta, podvrsta, varijeteta, kri`anaca i kultivara). U Domovinskom je ratu Arboretum bio okupiran i devastiran, odnosno prestala
193
M. Id`ojti} i dr.
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193–203)
je briga o biljkama i svim sadr`ajima te su oni postupno propadali, a dokumentacija je o posa|enim biljkama nestala. U`i je dio Arboretuma podijeljen na tri dijela: Þ hortikulturni jdio, Þ dio zasa|en bilkama iz Europe i Azije, Þ dio zasa|en biljkama iz Amerike. U hortikulturnom dijelu Arboretuma, koji je djelomi~no ure|en, determinirano je 416 razli~itih svojti, iz 113 rodova (Id`ojti} i dr. 2010). Dio Arboretuma zasa|en biljkama iz Europe i Azije nalazi se sjeveroisto~no, a dio zasa|en biljkama iz Amerike sjeverozapadno od hortikulturnoga dijela. Na tim povr{inama gotovo ni{ta nije ra|eno vi{e od dvadeset godina te su ve}inom zarasle i neprohodne (Poljak i dr. 2010). Budu}i da nema dokumentacije o posa|enim biljkama, nakon ~i{}enja potrebno ih je determinirati i ozna~iti. U tom se dijelu nalaze i pokusne plohe kri`anaca borova proizvedenih kontroliranom hibridizacijom ~etiriju vrsta (Pinus nigra J. F. Arnold, P. sylvestris L., P. densiflora Siebold et Zucc. i P. thunbergiana Franco) na [umarskom fakultetu Sveu~ili{ta u Zagrebu, u razdoblju od 1958. do 1990. godine. U ovom radu analizirana je dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine. Analiza je prikazana za svako od dvanaest polja u hortikulturnom dijelu, ukupne povr{ine oko 9 ha, na kojima su posa|ene razli~ite ukrasne svojte drve}a i grmlja. Taj je dio Arboretuma pristupa~an posjetiteljima. Nazivi svojti navedeni su prema Erhardtu i dr. (2008). Hrvatski su nazivi navedeni prema Ani}u (1946), Id`ojti} (2005, 2009), Vidakovi}u (1982, 1993), Vidakovi}u i Franji}u (2004) i [umarskoj enciklopediji (1980, 1983, 1987). Nazivi kultivara navedeni su prema me|unarodnomu standardu (Hoffman 2005).
2. Biljke kao oblikovni elementi u hortikulturnom dijelu Arboretuma Lisi~ine – Plants as Shaping Elements in the Horticultural Part of Lisi~ine Arboretum Biljke koje rastu na dvanaest polja hortikulturnoga dijela Arboretuma Lisi~ine mo`emo smatrati potpuno prilago|enima ekolo{kim uvjetima koji vladaju u tom dijelu Hrvatske jer su bez ikakve njege opstale od svoje sadnje prije nekoliko desetlje}a do danas. Promatramo li Arboretum kao parkovnu, hortikulturnu cjelinu, mo`emo re}i da je rije~i o slobodno oblikovanom prostoru, s poljima nepravilnih oblika, koja su razdvojena putovima, stazama ili nekim prirodnim granicama, ali ima i polja izme|u kojih granice vi{e nisu jasne. Polja se nalaze na nadmorskoj
194
visini od 150 do 250 m, na reljefno razvedenom terenu, razli~itih ekspozicija. Na polju I nalazi se 59 razli~itih svojti. Od vazdazelenih ~etinja~a, koje gotovo ne mijenjaju svoj izgled tijekom godine, tu rastu razli~iti borovi (Pinus cembra L., P. parviflora Siebold et Zucc. 'Glauca', P. strobus L. 'Nana' i P. nigra 'Pyramidalis'), smreke (Picea smithiana /Wall./ Boiss., P. glehnii /F. Schmidt/ Mast., P. jezoensis /Siebold et Zucc./ Carrière, P. pungens Engelm. 'Glauca', P. pungens 'Moerenheim', P. abies /L./ H. Karst. 'Ohlendorffii', P. engelmannii Parry ex Engelm. 'Glauca'), Mariesova jela (Abies mariesii Mast.) i dva kultivara pjegavoga pa~empresa (Chamaecyparis pisifera /Siebold et Zucc./ Endl. 'Plumosa Aurea' i C. pisifera 'Squarrosa Sulphurea'). Jedina vazdazelena lista~a na ovom je polju vatreni trn (Pyracantha coccinea M. Roem.). Biljke posebno izra`ajne za vrijeme cvjetanja su: Aesculus parviflora Walter, A. hippocastanum L. 'Baumannii', A. flava Sol., Catalpa ovata G. Don, Cornus florida L. 'Cherokee Chief', C. florida 'Pluribracteata', Forsythia ovata Nakai 'Tetragold', Hamamelis mollis Oliv., H. virginiana L., Lespedeza bicolor Turcz., Malus Mill. 'Van Eseltine', Potentilla fruticosa L. 'Abbotswood', Prunus serrulata Lindl. 'Kiku Shidare', P. serrulata 'Kanzan', P. serrulata 'Amanogawa', P. subhirtella Miq. 'Pendula', P. incisa Thunb. ex Murray 'February Pink', Sorbaria tomentosa (Lindl.) Rehder var. angustifolia (Wenz.) Rahn, Spiraea japonica L. f. 'Little Princess', S. japonica 'Albiflora', Stephanandra tanakae (Franch. et Sav.) Franch. et Sav. i Weigela Thunb. 'Nana Variegata'. U tablici 1 te su biljke raspore|ene prema boji cvijeta, vremenu cvjetanja i habitusu. Prema boji li{}a, osim ~etinja~a s plavim iglicama (P. parviflora 'Glauca', P. pungens 'Glauca' i P. engelmannii 'Glauca'), neke lista~e imaju varijegirano li{}e (Acer negundo L. 'Variegatum', Weigela 'Nana Variegata'), a neke posebno lijepu `utu (Catalpa ovata, Phellodendron amurense Rupr., Pterocarya fraxinifolia /Lam./ Spach, divlji kesteni, obje vrste roda Hamamelis) ili crvenu boju li{}a u jesen (Acer cissifolium /Siebold et Zucc./ K. Koch, A. rufinerve Siebold et Zucc., kultivari Cornus florida, kultivari japanskih tre{anja, Rhus typhina L.). Na ovom polju nalaze se i kultivari karakteristi~ni po svom vise}em (Prunus serrulata 'Kiku Shidare', P. subhirtella 'Pendula'), stupolikom (Pinus nigra 'Pyramidalis', Prunus serrulata 'Amanogawa', Sorbus intermedia /Ehrh./ Pers. 'Brouwers') ili patuljastom habitusu (Pinus strobus L. 'Nana'). Polje II jedno je od manjih polja. Na njem se nalaze 22 razli~ite svojte, od kojih posebno treba istaknuti kalifornijsku toreju (Torreya californica Torr.), u nas vrlo rijetko sa|enu vrstu ~etinja~e, skupinu stabala ginkga (Ginkgo biloba L.), povr{inu pod obi~nom tisom (Taxus baccata L.) i najve}i primjerak Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193–203)
M. Id`ojti} i dr.
Tablica 1. Boja cvijeta, vrijeme cvjetanja i habitus biljaka s izra`ajnim cvjetovima na polju I Table 1 Flower color, flowering time and form of plants with scenic flowers in field I Boja cvijeta – Flower Color Bijela – White Aesculus parviflora Aesculus hippocastanum 'Baumannii' Cornus florida 'Pluribracteata' Potentilla fruticosa 'Abbotswood' Sorbaria tomentosa var. angustifolia Spiraea japonica 'Albiflora' Stephanandra tanakae Ru`i~asta – Rose
Cornus florida 'Cherokee Chief' Malus 'Van Eseltine' Prunus serrulata 'Kiku Shidare' Prunus serrulata 'Kanzan' Prunus serrulata 'Amanogawa' Prunus incisa 'February Pink' Spiraea japonica 'Little Princess' Weigela 'Nana Variegata'
@uta – Yellow Aesculus flava Catalpa ovata Forsythia ovata 'Tetragold' Hamamelis mollis Hamamelis virginiana Ljubi~asta do ru`i~asta – Violet to Rose Lespedeza bicolor Bijela do ru`i~asta – White to Rose Prunus subhirtella 'Pendula'
Vrijeme cvjetanja – Flowering Time Prije listanja – Before Unfolding of Leaves Cornus florida 'Cherokee Chief' Cornus florida 'Pluribracteata' Forsythia ovata 'Tetragold' Hamamelis mollis Hamamelis virginiana Prunus incisa 'February Pink' Za vrijeme listanja – During Unfolding of Leaves
Aesculus parviflora Aesculus hippocastanum 'Baumannii' Aesculus flava Malus 'Van Eseltine' Prunus serrulata 'Kiku Shidare' Prunus serrulata 'Kanzan' Prunus serrulata 'Amanogawa' Prunus subhirtella 'Pendula'
Nakon listanja – After Unfolding of Leaves Catalpa ovata Lespedeza bicolor Potentilla fruticosa 'Abbotswood' Sorbaria tomentosa var. angustifolia Spiraea japonica 'Little Princess' Spiraea japonica 'Albiflora' Stephanandra tanakae Weigela 'Nana Variegata' – – – –
obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.) u Arboretumu, ispod ~ije su kro{nje stolovi i klupe. Osim tise i bukve ovdje se nalaze i druge, u Hrvatskoj autohtone vrste: crna, bijela i zelena joha (Alnus glutinosa /L./ Gaertn., A. incana /L./ Moench i A. viridis /Chaix/ DC.), gorski javor (Acer pseudoplatanus L.), trepetljika (Populus tremula L.), cer (Quercus cerris L.) i sremza (Prunus padus L.). Tu su i stara stabla tre{nje (Prunus avium /L./ L.), jabuke (Malus domestica Borkh.) i kruCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Habitus – Form Stablo – Tree Aesculus hippocastanum 'Baumannii' Aesculus flava Catalpa ovata Malus 'Van Eseltine' Prunus serrulata 'Kiku Shidare' Prunus serrulata 'Kanzan' Prunus serrulata 'Amanogawa' Prunus subhirtella 'Pendula' Prunus incisa 'February Pink' Grm – Shrub Aesculus parviflora Cornus florida 'Cherokee Chief' Cornus florida 'Pluribracteata' Forsythia ovata 'Tetragold' Hamamelis mollis Hamamelis virginiana Lespedeza bicolor Potentilla fruticosa 'Abbotswood' Sorbaria tomentosa var. angustifolia Spiraea japonica 'Little Princess' Spiraea japonica 'Albiflora' Stephanandra tanakae Weigela 'Nana Variegata' –
–
– – – –
{ke (Pyrus communis L.). Cvjetaju}i grmovi na ovom polju su: budleja (Buddleja davidii Franch.), hrapava deucija (Deutzia scabra Thunb.) i stranvezija (Photinia davidiana /Decne./ Cardot var. undulata /Decne./ Cardot), a lijepo obojeno li{}e u jesen imaju: gorski javor, ginko, trepetljika, tre{nja, kru{ka, kiseli ruj (Rhus typhina), vrboliki hrast (Quercus phellos L.), sremza, obi~na bukva, stranvezija i kasna sremza (Prunus serotina Ehrh.).
195
M. Id`ojti} i dr.
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193–203)
Na polju III posa|ena je 41 razli~ita svojta. Na njemu prevladavaju razli~ite vrste ~etinja~a i njihovi kultivari. Najvi{e je kultivara obi~ne smreke ('Aurea', 'Aurea Magnifica', 'Cupressina' i 'Viminalis'), zatim Picea alcoquiana (Veitch ex Lindl.) Carrière, P. mariana (Mill.) Britton, Sterns et Poggenb. 'Beissneri', P. mariana 'Doumetii' i P. orientalis (L.) Link 'Gracilis'. Osim stabala japanske kriptomerije (Cryptomeria japonica /Thunb. ex L. f./ D. Don) posa|eni su i njezini kultivari 'Aurea', 'Bandai', 'Compressa' i 'Elegans', a kultivari obi~ne tise na ovom polju su: 'Fastigiata Robusta', 'Nissen's Corona' i 'Nissen's Praesident'. Od vazdazelenih ~etinja~a tu je kultivar hibe (Thujopsis dolabrata /L. f./ Siebold et Zucc. 'Variegata') i kultivar puzave borovice (Juniperus horizontalis Moench 'Alpina') i obi~na ameri~ka tuja (Thuja occidentalis L.). Navedene su ~etinja~e zanimljive prema boji li{}a ili prema habitusu. Posebna dendrolo{ka vrijednost na polju III najljep{a je skupina metasekvoja u Hrvatskoj (Metasequoia glyptostroboides Hu et W. C. Cheng). Osim ~etinja~a na ovom polju ima i lijepih primjeraka drve}a lista~a, npr. kultivari obi~ne bukve ('Aspleniifolia', 'Purpurea Pendula', 'Tricolor' i 'Zlatia'), skupina tulipanovaca (Liriodendron tulipifera L.), dvije biljke isto~noazijske vrste breze, Betula ermanii Cham., te isto~noazijska vrsta ukrasne tre{nje, Prunus sargentii Rehder. Uz obojeno li{}e u razli~ita godi{nja doba neke od navedenih biljaka imaju i lijepe cvjetove. Me|utim, biljke koje svojim cvjetovima daju boju polju III su grmovi: Corylopsis pauciflora Siebold et Zucc. (cvjeta rano, prije listanja, `utim cvjetovima u grozdastim cvatovima), Enkianthus campanulatus (Miq.) G. Nicholson (cvjeta u svibnju, u vise}im gronjama nalaze se `u}kasti zvon~asti cvjetovi s crvenkastim rubom), Forsythia × intermedia Zabel 'Spectabilis' (tamno`uti cvjetovi obilno prekrivaju grm prije listanja), Mahonia bealei (Fortune) Carrière (vazdazeleni grm, u svibnju sa `utim cvjetovima koji su u duga~kim, uspravnim cvatovima), Pyracantha coccinea (u svibnju s bijelim cvjetovima, a u jesen s naran~astim plodovima), Spiraea japonica 'Crispa' (u lipnju cvjeta ru`i~astim cvjetovima), Weigela florida (Bunge) A. DC. 'Foliis Purpureis' (osim zagasito sme}kastocrvenih listova ima tamnoru`i~aste cvjetove koji se razvijaju nakon listanja). Polje IV vrlo je bogato razli~itim svojtama. Ukupno ih je 58, ima i ~etinja~a i lista~a, i velikoga drve}a i malih, cvjetaju}ih grmova. Posebno treba istaknuti uz prilaznu cestu zasa|ene hudike (13 svojti), koje obilno cvjetaju ve} od kraja zime i tijekom cijeloga prolje}a: Viburnum × bodnantense Aberc. 'Dawn', V. × burkwoodii Burkwood et Skipwith, V. farreri Stearn, V. farreri 'Candidissimum', V. opulus L. 'Aureum', V. opulus 'Roseum', V. plicatum Thunb. 'Mariesii', V. plicatum 'Pink Beauty', V. plicatum 'Rowallane', V. ×
196
pragense Vikulova, V. × rhytidophylloides J. V. Suringar 'Holland', V. rhytidophyllum Hemsl. i V. sieboldii Miq. Od ~etinja~a najvi{e je smreka: skupina sitkanske smreke (Picea sitchensis /Bong./ Carrière), kultivari obi~ne smreke ('Ohledorffii', 'Remontii' i 'Virgata'), veliki primjerak kavkaske smreke (Picea orientalis) koji je bez vrha i vjerojatno }e biti uklonjen, sura smreka (Picea glauca /Moench/ Voss) te kao velika posebnost tu je i kri`anac mrke smreke i Pan~i}eve omorike, Picea × mariorica Boom. 'Machala'. Od ostalih ~etinja~a posa|ena je obalna sekvoja (Sequoia sempervirens /D. Don/ Endl.), plava duglazija (Pseudotsuga menziesii /Mirb./ Franco var. glauca /Beissn./ Franco), dva kultivara obi~noga bora ('Aurea' i 'Globosa Viridis'), hiba, obi~na tisa i ameri~ki borovac (Pinus strobus L.). Na ovom polju nalazi se u Hrvatskoj jedan od najljep{ih primjeraka kultivara korejske jele – Abies koreana E. H. Wilson 'Silberlocke'. Od cvjetaju}ega drve}a mo`emo izdvojiti dvije biljke paulovnije (Paulownia tomentosa /Thunb. ex Murray/ Steud.) i japansku soforu (Styphnolobium japonicum /L./ Schott), a grmovi koji ovomu polju svojim cvjetovima daju boju i miris u razli~ito doba godine su: Syringa L. 'Mme Lemoine', Lespedeza bicolor, Chimonanthus praecox (L.) Link, Jasminum humile L., Prunus glandulosa Thunb ex Murray 'Alba Plena', Pieris japonica (Thunb ex Murray) D. Don ex G. Don, Laburnum × watereri (G. Kirchn.) Dippel 'Vossii', Spiraea prunifolia Siebold et Zucc., Spiraea japonica i Rhododendron L. 'Nova Zembla'. Treba izdvojiti i ve}u skupinu stabala ~amolikoga hrasta (Quercus palustris Muenchh.) i {est biljaka crvenoga hrasta (Quercus rubra L.), koje u jesen imaju zagasito crvenu boju li{}a, a takvu boju tijekom cijeloga vegetacijskoga razdoblja imaju i kultivari mlije~a, Acer platanoides L. 'Faassen's Black' i A. platanoides 'Crimson King'. Najve}e polje u Arboretumu je polje V, na kojem se nalazi 78 razli~itih svojti. Tu je velik broj kultivara razli~itih ~etinja~a, smreka, pa~empresa, tuja i tisa, ali i lovorvi{nje, razli~itih `utika i bo`ika. Visoka stabla ~etinja~a, posa|ena u skupinama, jesu: obi~na smreka, europski ari{ (Larix decidua Mill.), zelena duglazija (Pseudotsuga menziesii var. menziesii) i Pan~i}eva omorika. Kultivari obi~ne smreke na ovom polju su: 'Gregoryana', 'Inversa', 'Maxwellii', 'Nidiformis', 'Remontii' i 'Silva Taraucana', a kultivari obi~ne tise: 'Fastigiata Robusta', 'Overeynderi', 'Repandens' i 'Washingtonii'. Za ovo je polje karakteristi~na i lovorvi{nja (Prunus laurocerasus L.), koja dosta gusto raste i koja se {iri, a posa|eni su i njezini kultivari: 'Otto Luyken', 'Rotundifolia', 'Schipkaensis', 'Van Nes' i 'Zabeliana'. Osim lovorvi{nje vazdazelene lista~e posa|ene na ovom polju su bo`ikovine: Ilex aquifolium L., s kultivarima 'Argentea Marginata', 'Ferox' i 'J. C. van Tol', zatim kineska bo`ikovina (I. pernyi Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193–203)
M. Id`ojti} i dr.
Tablica 2. Svojte borovica, pa~empresa i tuja na polju VI Table 2 Juniper, falce-cypress and arborvitae taxa in field VI Borovica – Juniper Juniperus chinensis L. 'Monarch' J. chinensis 'Olympia' J. chinensis 'Plumosa' J. communis L. 'Hibernica' J. communis 'Hornibrookii' J. × media (Spaeth) P. A. Schmidt 'Mint Julep' J. × media 'Old Gold' J. × media 'Pfitzeriana' J. × media 'Pfitzeriana Aurea' J. × media 'Pfitzeriana Glauca' J. squamata Buch.–Ham. ex D. Don 'Meyeri' J. sabina L. J. sabina 'Hicksii' J. sabina 'Variegata' J. virginiana L. 'Canaertii' J. virginiana 'Hetz'
Pa~empres – Falce-cypress Chamaecyparis lawsoniana (A. Murray bis) Parl. 'Glauca Elegans' C. lawsoniana 'Golden Wonder' C. obtusa (Siebold et Zucc.) Endl. 'Crippsii' C. obtusa 'Licopodioides' C. pisifera (Siebold et Zucc.) Endl. 'Filifera' C. pisifera 'Plumosa Aurea' C. pisifera 'Plumosa Compacta' C. pisifera 'Squarrosa' C. pisifera 'Squarrosa Intermedia' Xanthocyparis nootkatensis (D. Don) Farjon – – – – – –
Franch.) i kultivar japanske bo`ikovine zlatno`utoga li{}a, I. crenata Thunb. ex Murray 'Golden Gem'. Tijekom svibnja posebno je dojmljiva velika skupina sle~eva (Rhododendron spp.), koji obilno cvjetaju u razli~itim bojama. Tu se nalazi u cijelom Arboretumu najve}a skupina razli~itih `utika: Berberis × hybrido-gagnepainii Ahrendt 'Chenaultii', B. gagnepainii C. K. Schneid. var. lanceifolia Ahrendt, B. julianae C. K. Schneid., B. × mentorensis L. M. Ames, B. × ottawensis C. K. Schneid. 'Superba' i B. vulgaris L. Od biljaka koje su u nas vrlo rijetko prisutne, ovdje je posa|ena japanska pr{ljenka (Sciadopitys verticillata /Thunb./ Siebold et Zucc.). Na polju VI nalazi se 51 razli~ita svojta. Tu prevladavaju ~etinja~e, ve}inom razli~iti kultivari borovica, pa~empresa i tuja, a me|u njima i pokoji primjerak lista~a. Dijelovi ovoga polja bili su prije ure|enja gotovo neprohodni, neke su se biljke spontano pro{irile, a dio kultivara ~etinja~a morao je biti uklonjen jer su imali suhe ili polusuhe kro{nje. Prisutni kultivari vrlo su raznoliki po svom habitusu i boji listova, pa je tako, za razliku od ve}ine drugih polja, na kojima su ipak zastupljenije lista~e obojenih cvjetova ili li{}a, izgled ovoga polja gotovo stalan kroz sva godi{nja doba. U tablici 2 nalazi se popis vrsta i kultivara rodova Juniperus L., Chamaecyparis Spach, Xanthocyparis Farjon et Hiepko i Thuja L., posa|enih na polju VI. Na ovom su polju posa|ene i razli~ite tise: Taxus baccata 'Aurea', T. cuspidata Siebold et Zucc. i T. × meCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Tuja – Arborvitae Thuja occidentalis L. 'Columna' T. occidentalis 'Fastigiata' T. occidentalis 'Globosa' T. occidentalis 'Holmstrup' T. occidentalis 'Lutea' T. occidentalis 'Rosenthalii' T. occidentalis 'Sunkist' T. plicata Donn ex D. Don T. plicata 'Atrovirens' – – – – – – –
dia Rehder. Od ~etinja~a jo{ su tu ko{tuni~asta patisa (Cephalotaxus harringtonii /Knight ex J. Forbes/ K. Koch var. drupacea /Siebold et Zucc./ Koidz.), limba i kultivar hibe (Thujopsis dolabrata 'Nana'). Vrlo lijepom srebrnoplavom bojom i pravilnim habitusom na polju se isti~e kultivar atlaskoga cedra, Cedrus atlantica (Endl.) Manetti ex Carrière 'Glauca'. Od samo nekoliko listopadnih vrsta na polju VI u prolje}e prije listanja bijelom bojom svojih cvjetova pogled privla~i japanska magnolija (Magnolia kobus DC.). Tako|er u prolje}e, neposredno nakon listanja, vrlo lijepe bijele cvjetove u velikim cvatovima ima ameri~ki grm Chionanthus virginicus L., a u lipnju tako|er bijele cvjetove, u uspravnim cvatovima ima hrapava deucija. Svojom vise}om kro{njom prostor upotpunjuje kultivar obi~ne breze, Betula pendula Roth. 'Youngii'. Zagasito crveno li{}e tijekom cijeloga vegetacijskoga razdoblja imaju grmovi Cotinus coggygria Scop. 'Foliis Purpureis' i Berberis vulgaris L. 'Atropurpurea', dok bijelo obrubljeno li{}e ima grm Cornus alba L. 'Elegantissima'. Polje VII najmanje je polje u Arboretumu. Na njemu je posa|eno 15 razli~itih svojti. Me|utim, ovo polje ima dvije ve}e skupine ~etinja~a, koje izgledaju kao kulture. Prvu skupinu ~ine razli~ite vrste jela (Abies spp.), a druga se sastoji samo od jedne vrste, hinoki pa~empresa (Chamaecyparis obtusa), koji je kao ~ista vrsta vrlo rijetko prisutan u Hrvatskoj te je ovo jedinstven nasad. Od ~etinja~a tu su lejlandski ~empres (× Cuprocyparis leylandii /Dallim. et A. B. Jacks./
197
M. Id`ojti} i dr.
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193–203)
Farjon) i nutkanski pa~empres (Xanthocyparis nootkatensis). Boju ovomu polju daju bijeli cvjetovi triju grmova hrapave deucije, crvena boja li{}a Acer palmatum Thunb. ex E. Murray 'Atropurpureum', koji se nagnuo nad stazu i srebrnkasto li{}e dvaju grmova himalajske dafine (Elaeagnus umbellata Thunb.), koja se u Arboretumu pokazala invazivnom i zbog toga je na drugim poljima treba stalno uklanjati. Na polju VIII posa|eno je 40 razli~itih taksona. Vrlo je {arolik izbor vrsta i kultivara, a prevladavaju cvjetaju}i grmovi, poput magnolije zagasito ljubi~astih cvjetova (Magnolia liliiflora Desr. 'Nigra'), pajasmina lijepih bijelih cvjetova (Philadelphus L. 'Falconeri'), deucija, vajgelija (Weigela 'Styriaca', W. florida 'Candida' i W. florida 'Feerie'), kolkvicije ru`i~astih cvjetova (Kolkwitzia amabilis Graebn.), Lonicera maackii (Rupr.) Maxim (velikoga grma bijelih cvjetova) i dr. Posebno se svojim velikim bijelim braktejama krajem travnja isti~e cvjetni drijen (Cornus florida), a krajem svibnja japanski drijen (Cornus kousa Hance). Prisutan je i na{ drijen (Cornus mas L.) koji cvjeta prije listanja sitnim `utim cvjetovima. Osim na polju V i kamenjaru, sle~evi se nalaze i na polju VIII. Tako u svibnju bijele cvjetove ima Rhododendron 'Cunningham's White', ru`i~aste cvjetove Rhododendron 'Roseum Elegans', a `ute cvjetove ima listopadna vrsta Rhododendron luteum Sweet. Na polju IX nalazi se 47 razli~itih svojti, od ~ega su samo dvije ~etinja~e, a ostalo su lista~e. Od ~etinja~a, rubno na jednoj padini, iznad deucija i suru~ica, nalazi se skupina obi~ne ameri~ke tuje, a kao da je gre{kom posa|eno, potpuno neodgovaraju}e smje{teno izme|u listopadnih grmova, nalazi se lijepo stablo `utoga ljuskastoga li{}a, Chamaecyparis lawsoniana 'Winston Churchill'. Kao i na prethodnom polju, i ovdje prevladavaju cvjetaju}i grmovi iz rodova Lonicera L., Pyracantha M. Roem., Physocarpus (Cambess.) Maxim., Kolkwitzia Graebn., Spiraea L., Forsythia Vahl, Deutzia Thunb., Exochorda Lindl. i dr. Te ukrasne biljke cvjetaju od ranoga prolje}a, prije listanja (Forsythia suspensa /Thunb./ Vahl, Lonicera × purpusii Rehder, L. fragrantissima Lindl. et Paxton), tijekom travnja ili svibnja (Exochorda racemosa /Lindl./ Rehder, Kolkwitzia amabilis 'Rosea', Lonicera maackii, Pyracantha coccinea, Physocarpus opulifolius /L./ Maxim., Spiraea × cinerea Zabel, S. × vanhouttei /Briot/ Zabel) ili u lipnju nakon listanja (Deutzia scabra, D. scabra 'Plena', Lonicera tatarica L. 'Alba', Spiraea × billardii Hérincq). Budu}i da navedene biljke imaju vrlo razli~ite boje, oblike i veli~ine cvjetova, jasno je da je ovo polje vrlo atraktivno tijekom prolje}a. Biljke koje imaju obojene plodove, poput razli~itih vrsta i kultivara mu{mulica (Cotoneaster spp.), `utika (Berberis spp.), vatrenoga trna sa `utim plodovima (Pyracantha coccinea 'Souleil d'Or'), ili biljke sa zanimljivim
198
plodovima, poput maklure (Maclura pomifera /Raf./ C. K. Schneid), dodatno, nakon prolje}a unose boju u ovo polje. U jesen je posebno atraktivna parocija (Parrotia persica /DC./ C. A. Mey.), s intenzivno crveno obojenim listovima, a pored nje nalazi se i kultivar iste vrste lu~no povijenih grana (P. persica 'Pendula'), koji je vrlo rijedak u Hrvatskoj. Na polju X ima 31 razli~ita svojta. Tu je posebno lijepa skupina magnolija, koje cvjetaju vrlo rano u prolje}e ru`i~astim (Magnolia × soulangeana Soul. – Bod.), odnosno bijelim cvjetovima (Magnolia × loebneri Kache 'Merrill'), kao i vrsta Magnolia tripetala (L.) L., koja ne{to kasnije cvjeta, a jedna je od magnolija s najve}im listovima. Osim magnolija u prolje}e lijepe ru`i~aste cvjetove imaju ukrasne jabuke, Malus Mill. 'Lemoinei' i Malus 'Van Eseltine'. Od cvjetaju}ih gmova na ovom polju bijele cvjetove i poslije bijele plodove ima sibirski drijen (Cornus alba L.), ru`i~aste cvjetove ima japanska suru~ica (Spiraea japonica), a velike zlatno`ute cvjetove ljeti ima Hypericum × moserianum André. @utom jesenskom bojom svoga li{}a posebno su atraktivna tri stabla japanskoga Judina drva (Cercidiphyllum japonicum Siebold et Zucc.), a crvenom ~amoliki hrast, dok kultivar Cotoneaster salicifolius Franch. 'Herbstfeuer' u to vrijeme bude prekriven brojnim crvenim plodovima. U gornjem dijelu ovoga polja nalazi se velika skupina razli~itih vrsta cedrova, od kojih je najvi{e stabala atlaskoga cedra i njegova kultivara 'Glauca'. Tu rastu i autohtone vrste: obi~na borovica (Juniperus communis L.), velelisna lipa (Tilia platyphyllos Scop.), sremza, obi~ni grab (Carpinus betulus L.), dra~a (Paliurus spina-christi Mill.), br{ljan (Hedera helix L.), pitomi kesten (Castanea sativa Mill.), crni trn (Prunus spinosa L.) i obi~na lijeska (Corylus avellana L.). Na polju XI nalaze se 43 razli~ite svojte. Tu se, na padini uz ogradu, nalazi ve}a skupina divljih kestena (Aesculus glabra Wild. i A. × neglecta Lindl.), kojih nema posa|enih drugdje u Hrvatskoj. Od ~etinja~a u skupinama su posa|ena stabla `utoga bora (Pinus ponderosa Douglas ex C. Lawson) te bodljikave smreke (Picea pungens i P. pungens 'Glauca'). Od ostalih smreka tu je sura smreka i srebrnasti kultivar kuglastoga habitusa, P. pungens 'Glauca Globosa'. Osim `utoga bora na ovom se polju nalazi nekoliko zanimljivih vrsta, rijetko sa|enih u Hrvatskoj: usukani bor (Pinus contorta Douglas ex Loudon), banksov bor (Pinus banksiana Lamb.), kao i zanimljivi kri`anac ameri~koga i himalajskoga borovca (Pinus × schwerinii Fitschen). Tako|er su u nas jedinstveni primjerci kalifornijske jele (Abies bracteata /D. Don/ A. Poit.). Od posa|enih lista~a kao iznimne biljke mo`emo izdvojiti velelisni javor (Acer macrophyllum Pursh) i ameri~ku vrstu hrasta, Quercus macrocarpa Michx. Primjerak toga hrasta koji raste u ArboretuCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193–203)
mu ima izrazito plutastu koru i jedna je od najzanimljivijih biljaka. U jesen lijepu `utu boju li{}a ima asimina (Asimina triloba /L./ Dunal), a izrazito crvenu boju Amelanchier lamarckii F. G. Schroed. Za ovo polje treba re}i da je nedovoljno ure|eno, nisu provedeni arborikulturni radovi, a dijelom je jo{ uvijek zaraslo kupinom i bagremom. Polje XII je kamenjar, koji se nalazi na padini iznad polja X. To je vrlo skladno formirana povr{ina, s 54 razli~ite svojte. Na`alost, budu}i da ima dosta niskih biljaka i pokriva~a tla, koje korovske biljke brzo prerastu, ovdje se najvi{e primje}uje nedovoljna briga oko Arboretuma i potreba za stalnim odr`avanjem. Tu je puno patuljastih i razli~ito obojenih kultivara tuja, borovica, pa~empresa, borova, smreka, tisa, kriptomerija, mu{mulica i dr. Izme|u njih posa|eni su razni cvjetaju}i grmovi. Tako u svako doba godine na ovoj plohi ima ne{to {to privla~i pa`nju posjetitelja. Kao vrlo lijepe ~etinja~e mo`emo izdvojiti: kultivar japanskoga ari{a vijugavih izbojaka (Larix kaempferi /Lamb./ Carrière 'Diana'), mikrobiotu (Microbiota decussata Kom.), himalajski cedar `utih listova (Cedrus deodara /Roxb./ G. Don 'Aurea'), a obilje`je cijelom kamenjaru svakako daju brojni zeleni, `uti ili plavi kultivari pa~empresa i borovica, razli~itih habitusa. Vrsta koju svakako ne bismo o~ekivali na Papuku, a koja raste na ovom polju, na{ je vazdazeleni, sredozemni hrast o{trika (Quercus coccifera L.). Velika je rijetkost i patuljasta vrsta jasmina, Jasminum parkeri Dunn, koji treba posebno ~uvati. Me|u ukrasnim grmovima najvi{e je mu{mulica (Cotoneaster dammeri C. K. Schneid., C. dammeri 'Major', C. horizontalis Decne., C. nanshan Mottet, C. nanshan 'Gnom', C. × suecicus G. Klotz 'Skogholm' i dr.) i suru~ica (Spiraea cantoniensis Lour. 'Lanceata', S. japonica L. f. 'Bullata'). Me|utim, prekrasno cvjetaju}i sle~evi u svibnju ~ine kamenjar jednim od najljep{ih dijelova Arboretuma.
3. Rasprava i zaklju~ak – Discussion and Conclusion Da bismo ostvarili dobar rezultat oblikovanja nekoga prostora, potrebno je primijeniti nekoliko principa: jedinstvo i sklad, jednostavnost, ravnote`a, proporcija, postupna i prirodna promjena, ponavljanje, sklad boja i oblika i dr. (Crneti} 1996, Lancaster 2002, Ferguson 2005). Tako|er, postoje kriteriji prema kojima biramo biljke kao oblikovne elemente u prostoru: veli~ina, habitus, trajnost listova, oblik, veli~ina i boja listova, oblik, veli~ina, boja i miris cvjetova, oblik, veli~ina, boja, miris i struktura plodova, boja i tekstura kore, boja i oblik izbojaka, vrijeme listanja, cvjetanja i plodono{enja, jestivost ili aromati~nost pojedinih biljnih dijelova, negativni u~inci, brzina Croat. j. for. eng. 32(2011)1
M. Id`ojti} i dr.
rasta, zahtjevnost odr`avanja, otpornost na bolesti i {tetnike, ekolo{ki zahtjevi i dr. (Id`ojti} 2007). Pri podizanju arboretuma kriteriji za izbor biljaka druga~iji su nego pri hortikulturnom oblikovanju nekoga prostora, naj~e{}e parka, perivoja ili vrta. Ipak, ako se osim znanstvene i edukativne funkcije vodi ra~una i o estetskom izgledu, arboretum }e u svako doba godine biti prostor ugodan za boravak, a ne samo skupina bez reda posa|enih eksperimentalnih biljaka. Dendrolo{ku vrijednost Arboretuma Lisi~ine mo`emo ocijeniti na osnovi brojnosti i posebnosti razli~itih svojti koje se u njemu nalaze. Samo u hortikulturnom dijelu, na povr{ini od oko 9 ha, ima 416 razli~itih svojti. Prije Domovinskoga rata u cijelom Arboretumu bilo je posa|eno oko 1100 svojti, a mo`emo pretpostaviti da dio posa|enih biljaka nije pre`ivio vrlo te{ke uvjete za vrijeme i neposredno nakon rata, kada je zbog neodr`avanja cijeli Arboretum zarastao invazivnim i korovskim biljkama. U ostala dva dijela, povr{ine ne{to ve}e od 15 ha, zasa|ene su biljke iz Europe, Azije i Amerike. Me|utim, ne znamo koliko je biljaka na tim povr{inama opstalo. Zbog toga, prije nego {to se o~iste i ti dijelovi, a zatim biljke determiniraju, mo`emo govoriti samo o hortikulturnom dijelu Arboretuma. Dendrolo{ka vrijednost drve}a i grmlja u hortikulturnom dijelu o~ita je. Za nas u Hrvatskoj zna~ajan je ve} i sam broj od 416 razli~itih svojti u jednoj kolekciji `ivih biljaka. Te{ko bi bilo uspore|ivati Arboretum Lisi~ine s ostala dva na{a arboretuma, Trsteno i Opeka, jer su po svom nastanku, tradiciji i povijesnom razvoju to posve druga~iji objekti. Iz popisa 416 svojti, objavljena u radu Id`ojti} i dr. (2010), vidljivo je da se u Arboretumu Lisi~ine nalaze mnogobrojni, vrlo vrijedni primjerci ili skupine pojedinih drvenastih biljaka, jedinstveni ili rijetko prisutni u nasadima, odnosno kolekcijama biljaka u Hrvatskoj. Kao najvrednije mo`emo istaknuti: Abies bracteata, A. mariesii, Acer macrophyllum, Aesculus glabra, A. × neglecta, Asimina triloba, Cephalotaxus harringtonii var. drupacea, Chionanthus virginicus, Colutea × media Willd. 'Copper Beauty', Daphne laureola L., Euonymus planipes (Koehne) Koehne, Jasminum parkeri, Metasequoia glyptostroboides, Microbiota decussata, Picea alcoquiana, P. engelmannii 'Glauca', P. glehnii, P. jezoensis, P. × mariorica 'Machala', Pinus banksiana, P. cembra, P. contorta, P. ponderosa, P. × schwerinii, Prunus sargentii, Quercus coccifera, Q. macrocarpa, Rhododendron spp., Sarcococca saligna (D. Don) Muell. Arg., Sciadopitys verticillata, Stephanandra tanakae, Torreya californica, Tsuga heterophylla (Raf.) Sarg. i dr. Posebnu vrijednost imaju brojni kultivari ~etinja~a (smreka, pa~empresa, tuja, japanske kriptomerije i tisa) pa se mo`e re}i da je Arboretum Lisi~ine me|u najbogatijim `ivim zbirkama razli~itih svojti
199
M. Id`ojti} i dr.
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193–203)
~etinja~a u Hrvatskoj. Zna~ajne su i kolekcije svojti pojedinih rodova lista~a, kao {to su: Prunus L., Berberis L., Viburnum L., Spiraea L., Acer L., Cotoneaster Medik., Cornus L., Ilex L., Sorbus L. i dr., koje se tako|er mogu smatrati me|u najbrojnijima u Hrvatskoj. Za razliku od drugih hrvatskih arboretuma, Arboretum Lisi~ine nema kulturno-povijesnu vrijednost, jer je nastao na povr{ini nekada{njega vo}njaka i {ume, u drugoj polovici XX. stolje}a. Tako|er, kada govorimo o hortikulturnoj vrijednosti, treba imati na umu da je Arboretum podizan u prvom redu kao kolekcija drve}a i grmlja. Pravilo je da se biljke za kolekcije nabavljaju zbog svoje dendrolo{ke vrijednosti, a tek je u drugom planu osmi{ljavanje prostora na koji se sade kao estetske cjeline. Mo`emo ocijeniti koliko su uspje{no na pojedinim poljima biljke raspore|ene, odnosno koliko je atraktivan i prepoznatljiv prostor ~ija je vrijednost nemjerljivo pove}ana u odnosu na prija{nje stanje. Arboret je u cjelini, prema raznolikosti boja cvjetova, najljep{i u travnju, svibnju i lipnju, kada cvjeta ve}ina ukrasnoga drve}a i grmlja. Isto tako, kao i drugdje u prirodi ili u sli~nim nasadima, najuo~ljivije i najraznovrsnije boje li{}a su u jesen, koje za listopadne vrste variraju od zlatno`ute, naran~aste, crvene, do zagasito crvenoljubi~aste. Izmjenama boja tijekom godine posebno se isti~u polja I, IV, VIII i IX, na kojima su najzastupljenije biljke uo~ljivih cvjetova te biljke obojena li{}a tijekom vegetacijskoga razdoblja ili u jesen. Habitusi, odnosno stalna izmjena vi{ih i ni`ih biljaka, u kombinaciji s razli~itim oblicima koje biljke ~ine u prostoru, zna~ajno utje~u na vizualni dojam. Op}eniti je problem ovoga Arboretuma {to su na nekim poljima biljke bile sa|ene preblizu jedna drugoj. To se odnosi i na drve}e i na grmlje, a osobito je bilo nagla{eno na poljima V, VI i VIII, na kojima su bili potrebni veliki radovi kako bi biljke postale dostupne. ^etinja~e koje su sa|ene u gustim skupinama imale su zelenu kro{nju samo s vanjske strane te se doga|alo da se pri ure|ivanju Arboretuma zbog uklanjanja samo jedne o{te}ene ili suhe biljke potpuno naru{io izgled cijele skupine. Ako je mogu}e, uvijek je dobro ostaviti biljkama dovoljno prostora za razvoj kro{nje, a tako se izbjegava i pretvaranje kolekcije u {umu s visokim kro{njama koje vi{e nisu dostupne za promatranje izbliza ili uzimanje uzoraka. Naravno, uvijek se planski mogu podignuti i ogledne plohe, koje }e do~arati ambijent prirodne {ume, sa sklopljenim kro{njama pojedinih vrsta drve}a i visokim, uspravnim deblima. Prema Id`ojti} i dr. (2010) u hortikulturnom dijelu Arboretuma ne{to je ve}i broj vazdazelenih (214) nego listopadnih svojti (202). Tako zna~ajna zastupljenost vazdazelenoga drve}a i grmlja, osobito ~eti-
200
nja~a, Arboretumu daje odre|enu postojanost, posebno zimi. Budu}i da je me|u vazdazelenim biljkama velik broj kultivara razli~itih oblika, boja i tekstura, upravo one daju prepoznatljivost i vizualnu vrijednost pojedinim poljima, osobito ako ih mo`emo kao cjelinu nesmetano sagledati s neke udaljene to~ke, {to je slu~aj s poljima VI i XII. U Arboretumu su od prija{njega vo}njaka, na nekoliko polja, ostala stara, cijepljena stabla jabuka, kru{aka i tre{anja. Osim njih jestive plodove imaju i brojne posa|ene biljke, pa je Arboretum vrlo po`eljno stani{te razli~itih `ivotinja i pridonosi ukupnoj bioraznolikosti {irega podru~ja. Na`alost, uno{enje novih biljnih vrsta mo`e imati i negativne posljedice. U Arboretumu Lisi~ine, osim posvuda prisutnoga obi~noga bagrema (Robinia pseudoacacia L.), kao vrlo invazivna vrsta, koju su ptice pro{irile po cijelom Arboretumu, pokazala se himalajska dafina (Elaeagnus umbellata). Pravilo je da se za svaku svojtu koju se `eli unijeti, osim ekolo{kih zahtjeva, provjeri invazivnost, odnosno mogu}a invazivnost. Hortikulturna vrijednost nekoga prostora, pa tako i arboretuma, ne ovisi samo o biljkama, njihovu izgledu i rasporedu, ve} i o svim ostalim infrastrukturnim elementima. Stoga mo`emo re}i da se u Arboretumu Lisi~ine treba jo{ dosta raditi na pobolj{anju tih elemenata, ure|enju putova i staza, uno{enju novih sadr`aja, boljem odr`avanju i promociji. Svako polje u hortikulturnom dijelu Arboretuma ima svoju posebnost te zna~ajnu dendrolo{ku i hortikulturnu vrijednost. Dendrolo{ka vrijednost nagla{enija je i prepoznatljivija za stru~njake i znanstvenike, dok je hortikulturna vrijednost ne{to {to }e razveseliti i oplemeniti sve ljude koji borave u Arboretumu i koji su otvoreni za ljepotu biljaka i prostora u kojem one `ive.
4. Literatura – References Ani}, M., 1946: Dendrologija. U: [afar, J. (ur.), [umarski priru~nik I. Poljoprivredni nakladni zavod, Zagreb: 475– 582. Crneti}, T., 1996: Mo} boja u oblikovanju vrtnih prostora. Zrinjevac, Zagreb, 608 str. Erhardt, W., E. Götz, N. Bödeker, S. Seybold, 2008: Zander – Handwörterbuch der Pflanzennamen. 18. Auflage. Eugen Ulmer KG, Stuttgart, 983 str. Ferguson, N., 2005: Right plant right place. Fireside Book, New York, 368 str. Hoffman, M. H. A., 2005: List of names of woody plants. International standard, Boskoop, 871 str. Id`ojti}, M., 2005: Listopadno drve}e i grmlje u zimskom razdoblju. Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet, 256 str. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193–203)
Id`ojti}, M., 2007: Dendroflora u oblikovanju prostora. Rukopis, Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet. Id`ojti}, M., 2009: Dendrologija – List. Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet, 904 str. Id`ojti}, M., M. Zebec, I. Poljak, 2010: Revitalizacija Arboretuma Lisi~ine. [umarski list, 134(1–2): 5–18.
M. Id`ojti} i dr.
Ugrenovi}, A., 1953: Trsteno. JAZU, Zagreb, 222 str. Vidakovi}, M. (ur.), 1986: Arboretum Lisi~ine. RO[ »Slavonska {uma«, Vinkovci, 87 str. Vidakovi}, M., 1982: ^etinja~e – Morfologija i varijabilnost. JAZU i Liber, Zagreb, 711 str.
Ki{, D., 1998: Hrvatski perivoji i vrtovi. Prometej i Algoritam, Zagreb, 360 str.
Vidakovi}, M., 1993: ^etinja~e – Morfologija i varijabilnost. Grafi~ki zavod Hrvatske i Hrvatske {ume, Zagreb, 744 str.
Lancaster, R., 2002: Perfect plant perfect place. Dorling Kindersley Ltd., London, 448 str.
Vidakovi}, M., J. Franji}, 2004: Golosjemenja~e. [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 823 str.
Obad-[}itaroci, M., 1992: Hrvatska parkovna ba{tina – za{tita i obnova. [kolska knjiga, Zagreb, 215 str.
Vouk, V., B. Klapka, 1980: Arboretum. [umarska enciklopedija 1, JLZ, Zagreb, 39–40 str.
Poljak, I., M. Id`ojti}, M. Zebec, S. Vlahovi}, 2010: Arboretum Lisi~ine. Izlo`ba »Botani~ki vrtovi i arboretumi Hrvatske – ~uvari zbirki `ivih biljaka«, Botani~ki vrt PMF-a Sveu~ili{ta u Zagrebu, 15. rujna – 31. listopada 2010. godine.
*** [umarska enciklopedija, knj. I–III, 1980–1987, JLZ »Miroslav Krle`a«, Zagreb.
Abstract
Dendrological and Horticultural Value of Lisi~ine Arboretum An arboretum is a collection of living woody plants. Apart from scientific research and education, arboreta serve public welfare, contribute to the popularization, planting and maintenance of trees and shrubs, but also have a horticultural value, i.e. they ennoble the area on which they are set. An important endeavor of Croatian Forests Co. Ltd. Zagreb is to renew and arrange the Arboretum Lisi~ine, located on the area of the Forestry Office Vo}in, Forest Management Unit Na{ice. The broader area of the Arboretum amounts to 45 ha, of which about 18 ha is beech forest; outside the fenced area there are about 2 ha of land around the building, whereas the remaining, a little less than 25 ha, make up for the Arboretum area in the narrower sense of the word, on which trees and shrubs, as well as many cultivars from various parts of the world are planted. According to Vidakovi} (1986), until 1985 about 1100 different taxa of trees and shrubs (species, subspecies, varieties, hybrids and cultivars) were planted. During the Homeland War the Arboretum area was occupied and devastated, and the documentation about the grown plants disappeared. The narrower Arboretum area is divided in 3 parts: 1. horticultural part, 2. area with European and Asian plants, 3. area with American plants. In the horticultural part of the Arboretum, which is partially arranged, 416 different taxa have been determined, from 113 genera (Id`ojti} et al. 2010). To obtain good results in arranging an area, it is necessary to apply a series of principles: unity and harmony, simplicity, balance, proportion, gradual and natural change, repetition, harmony of colors and forms, etc. In addition, there are many criteria according to which plants for ornamenting an area are selected: size; form; life-span of leaves; leaf shape, size and color; flower shape, size, color and scent; fruit shape, size, color, scent and structure; bark color and texture; twig color and shape; foliation, flowering and fruit-bearing period; edibility and aromaticity of certain plant parts; negative effects; growth speed; maintenance demands; resistance to diseases and pests; ecological demands, etc. Unlike the Arboreta Trsteno and Opeka, the Arboretum Lisi~ine has no cultural-historical value, because it was planted on a former orchard and forest area in the 2nd half of the 20th century. In addition, speaking of its horticultural value, we need to keep in mind that it was primarily planted as a collection of trees and shrubs. The criteria for selecting plants are different when setting an arboretum than when an area is horticulturally shaped. However, if – apart from the scientific and educational function – care is also taken about aesthetics, the arboretum will be a pleasant area to stay in every season, and will not only be a collection of experimental plants. In this work the dendrological and horticultural value of the Arboretum Lisi~ine is analyzed. The analysis is presented for each of the 12 fields in the horticultural part, with an area of about 9 ha accessible to visitors.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
201
M. Id`ojti} i dr.
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193–203)
The plants growing in the Arboretum today can be considered adjusted to the existing ecological conditions, since they have survived without care ever since they have been planted until the present day. If we look at the Arboretum as a park and horticultural unit, it can be said that it is a freely shaped area, with fields of irregular shapes, separated by pathways, walkways or natural borders. The fields are at 150 to 250 m height above sea level, of richly diverse terrain reliefs, and of different exposures. For each field the most important plants are presented, indicating the visual characteristics which make them specific and recognizable. From the list of 416 plants published in the work of Id`ojti} et al. (2010), it is evident that in the Arboretum Lisi~ine there are numerous, very valuable samples or groups of individual woody plants, unique or rarely present on plantations, i.e. plant collections in Croatia. The following can be pointed out as the most valuable ones: Abies bracteata (D. Don) A. Poit., A. mariesii Mast., Acer macrophyllum Pursh, Aesculus glabra Willd., A. × neglecta Lindl., Asimina triloba (L.) Dunal, Cephalotaxus harringtonii (Knight ex J. Forbes) K. Koch var. drupacea (Siebold et Zucc.) Koidz., Chionanthus virginicus L., Colutea × media Willd. 'Copper Beauty', Daphne laureola L., Euonymus planipes (Koehne) Koehne, Jasminum parkeri Dunn, Metasequoia glyptostroboides Hu et W. C. Cheng, Microbiota decussata Kom., Picea alcoquiana (Veitch ex Lindl.) Carrière, P. engelmannii Parry ex Engelm. 'Glauca', P. glehnii (F. Schmidt) Mast., P. jezoensis (Siebold et Zucc.) Carrière, P. × mariorica Boom 'Machala', Pinus banksiana Lamb., P. cembra L., P. contorta Douglas ex Loudon, P. ponderosa Douglas ex C. Lawson, P. × schwerinii Fitschen, Prunus sargentii Rehder, Quercus coccifera L., Q. macrocarpa Michx., Rhododendron spp., Sarcococca saligna (D. Don) Muell. Arg., Sciadopitys verticillata (Thunb.) Siebold et Zucc., Stephanandra tanakae (Franch. et Sav.) Franch. et Sav., Torreya californica Torr., Tsuga heterophylla (Raf.) Sarg. and others. There is special value in numerous conifer cultivars (spruce, falce-cypress, arborvitae, Japanese red cedar and yew), so that it can be stated that the Arboretum Lisi~ine is one of the richest living collections of different conifer taxa in Croatia. Significant are also taxa collections of individual deciduous and evergreen genera, e.g. Prunus L., Berberis L., Viburnum L., Spiraea L., Acer L., Cotoneaster Medik., Cornus L., Ilex L., Sorbus L. and others, which can also be considered as the most numerous ones in Croatia. Regarding the diversity of flower colors, the Arboretum as a whole can be said to be most beautiful in April, May and June, when the majority of ornamental trees and shrubs are flowering. At the same time, like elsewhere in nature or on similar plantations, the most noticeable and diverse leaf colors occur in autumn, which for deciduous species range from golden-yellow, orange and red to dark red-violet. Color changes throughout the seasons are especially apparent in fields I, IV, VIII and IX on which plants with scenic colored flowers are represented the most, as well as plants with colored leaves during the vegetation period or in autumn. The form, i.e. the constant exchange of higher and lower plants, in combination with different shapes that the plants make up on the ground, considerably contribute to the visual impression. A general problem of this Arboretum is that on some fields the plants were planted too close to each other; this refers to trees and shrubs as well, and was particularly present on fields V, VI and VIII, where a lot of work had to be done for the plants to become accessible. Conifers that were planted thickly in groups had a green crown only on the outer side, and it repeatedly occurred that while the Arboretum was being arranged, due to the removal of only one damaged or dry plant, the appearance of the whole group was ruined. If possible, it is always good to leave enough space for the crown to develop, thus preventing the collection to turn into a forest with high crowns, which will no longer be accessible for close observation or sample collecting. Of course, specimen fields can always be planted according to plan, which will evoke the ambience of a natural forest, with closed crowns and high, straight trunks. In the horticultural part of the Arboretum there are somewhat more evergreen (214) than deciduous taxa (202). Such a significant representation of evergreen trees and shrubs, especially conifers, gives certain constancy to the Arboretum, particularly in winter. Among the evergreen plants there is a large number of cultivars of different shapes, colors and textures, which make up for the recognizability and visual value of individual fields, especially if we can look at them undisturbed from a remote place, as is the case with fields VI and XII. On several fields in the Arboretum some old grafted apple, pear and cherry trees have been left over from the previous orchard. Apart from them, numerous plants have edible fruits, so that the Arboretum is a very desirable stand for various animals, thus contributing to the overall biodiversity of the larger area. Unfortunately, bringing in of new plant species can also have negative consequences. In the Arboretum Lisi~ine, in addition to the widespread common locust (Robinia pseudoacacia L.), the autumn elaeagnus (Elaeagnus umbellata Thunb.), spread by birds around the whole Arboretum, has proved to be a very invasive species. The rule is that for each taxon to be planted, apart from ecological demands, the invasiveness, i.e. potential invasiveness should be checked. The horticultural value of an arboretum does not only depend on the plants, their appearance and arrangement, but also on other infrastructural elements. Thus, it can be stated that quite a lot needs to be done in the Arboretum Lisi~ine to improve these elements, putting in order the pathways and walkways, adding new content and improv-
202
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dendrolo{ka i hortikulturna vrijednost Arboretuma Lisi~ine (193â&#x20AC;&#x201C;203)
M. Id`ojti} i dr.
ing maintenance and promotion. Each field in the horticultural part of the Arboretum is specific and has a significant dendrological and horticultural value. The dendrological value is more important and recognizable for scientists and experts, whereas the horticultural value is something that will bring joy and ennoble all people who visit the Arboretum and who are open for the beauty of plants and the space they live in. Key words: Arboretum Lisi~ine, dendrological value, horticultural value, Croatian Forests Co. Ltd.
Adresa autorâ â&#x20AC;&#x201C; Authors' address:
Primljeno (Received): 17. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 2. 12. 2010. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prof. dr. sc. Marilena Id`ojti} e-po{ta: idzojtic@sumfak.hr Dr. sc. Marko Zebec e-po{ta: mzebec@sumfak.hr Igor Poljak, dipl. in`. {um. e-po{ta: ipoljak@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarsku genetiku, dendrologiju i botaniku Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
203
Znanstveni rad – Research article
Za{tita hrastovih sastojina od pepelnice (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) Milan Glava{ Nacrtak – Abstract Za{tita hrastova pomlatka od pepelnice redovito se provodi na cijelom arealu hrasta lu`njaka, a u manjoj mjeri i hrasta kitnjaka. Od brojnih fungicida na{i su znanstvenici u posljednjih 10 godina istra`ivali u~inkovitost fungicida, odnosno pripravaka iz grupe triazola (Folicur 250, Sumi-8, Vectra, Anvil 5 SC, Artea Plus, Artea 330 EC, Impact SC 250, Punch 10 EW) i iz grupe strobilurina (Stroby DF, Amistar Xtra 280 SC i Amistar 250 SC). Vrlo u~inkovitima pokazali su se Artea Plus, Artea 330 EC, Amistar Xtra 280 SC i Amistar 250 SC. U posljednje dvije godine ta su sredstva najvi{e upotrebljavana za suzbijanje hrastove pepelnice. Za{tita hrasta u Hrvatskoj obavljena je u 11 uprava {uma, podru`nica. Za to je upotrijebljeno 12 vrsta pripravaka, najvi{e ~etri gore navedena. Neki od tih pripravaka vi{e se ne koriste u Hrvatskoj (Anvil 5 SC, Sumi-8, Vectra SC, Rotondo SC, Alvin SC i dr.). U razdoblju od 2006. do 2009. godine hrast je tretiran na 29 869,04 ha. Godi{nji je prosjek 7 467,26 ha. U odnosu na prija{nje godine godi{nji prosjek tretiranih povr{ina umanjen je za preko 1 600 ha. Tretiranja su obavljena iz zrakoplova i traktorskim prskalicama. Povr{ine su tretirane uglavnom jedanput, a samo neke dvaput. Doza je bila 0,3, a ve}inom 0,5 l/ha. Sva su tretiranja dala dobre rezultate. M. alphitoides je vrlo {tetna za mlade hrastove biljke. Sigurnost rasta i razvoja hrastova ponika i pomlatka gotovo je nemogu}a bez za{tite od pepelnice. Zato je to stalna briga svih koji gospodare hrastovim {umama. Klju~ne rije~i: hrastova pepelnica, hrast, za{tita sastojina, fungicidi, Artea Plus
1. Uvod – Introduction Po~etak su{enja hrastovih {uma povezuje se s pojavom hrastove pepelnice 1909. godine koju uzrokuje gljiva Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl. Prema tomu ta je gljiva u nas prisutna 100 godina i glavna je mikoza hrasta lu`njaka i kitnjaka. Ona se pojavljuje na ~itavom arealu tih hrastova s tim da je ve}i problem za hrast lu`njak. Godi{nji je intenzitet zaraze razli~it, po ~emu neki istra`iva~i (Net i Perin 1999) razlikuju »dobre« (jaki napadi) i »lo{e godine« (slabi napadi) za pepelnicu. Harapin i Androi} (1996) iznose podatke o povr{inama i intenzitetu napada pepelnice na lu`njaku za podru~je Vinkovaca u razdoblju od 1981. do 1994. godine. Upravo je 1994. godine bio najja~i napad pepelnice u svim {umama hrasta lu`njaka bez obzira na dob i strukturu sastojina. U proteklih nekoliko desetlje}a pepelnica se suzbijala u {umskim rasadnicima i sastojinama. Za to se vrijeme spoznalo da se bez za{tite od pepelnice ne mogu uzgojiti hrastove sadnice u rasadnicima niti se Croat. j. for. eng. 32(2011)1
mo`e odr`ati hrastov ponik ni pomladak u sastojinama. Zato se pepelnica redovito suzbija u poniku i pomlatku u svim {umama hrasta lu`njaka, a manje i kitnjaka. Na ovom mjestu prikazujemo za{titu hrasta od pepelnice za razdoblje od 2006. do 2009. godine (za 2010. godinu nismo dobili podatke) prema upravama {uma, podru`nicama Hrvatskih {uma d.o.o. Zagreb. Za suzbijanje pepelnice na raspolaganju stoji dosta velik broj fungicida, jo{ vi{e pripravaka. Uspjeh, uz ispravnu i pravodobnu primjenu ovisi o djelotvornosti sredstva i pojavi rezistentnosti gljive prema odre|enomu sredstvu. Zato se stalno istra`uju fungicidi za suzbijanje pepelnice o ~emu se u ovom radi tako|er iznose odre|ene spoznaje. Dobra i sigurna za{tita ponika i pomlatka, a u specifi~nim situacijama i odraslih hrastovih sastojina ovisi o ispravnom odabiru fungicida, pravodobnoj primjeni, ali i o dobrom poznavanju biologije uzro~ne gljive i osjetljivoj razvojnoj fazi hrastova li{}a, pa se i ta sastavnica obja{njava u ovom radu.
205
M. Glava{
Za{tita hrastovih sastojina od pepelnice (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) (205â&#x20AC;&#x201C;210)
2. Uvjeti za masovni napad pepelnice Conditions for outburst of powdery mildew Unato~ tomu {to je pepelnica stalno prisutna u hrastovim {umama izravno se nije suzbijala desetlje}ima. Borba protiv hrastove pepelnice poklapa se s po~etkom proizvodnje hrastovih sadnica u {umskim rasadnicima, a to su sedamdesete godine pro{loga stolje}a. Poslije zapo~inje za{tita i hrastova ponika i pomlatka, prema potrebi i starijih sastojina nakon defolijacije. Tretiranja u hrastovim {umama na velikim povr{inama obavljaju se iz zrakoplova ili traktorskim prskalicama. Podaci se o poduzetim za{titnim mjerama protiv pepelnice mogu na}i u radovima doma}ih stru~njaka (Novak Agbaba i Halambek 1993, Novak Agbaba i dr. 1994, Glava{ 1999, Harapin i Androi} 1996, Glava{ i Margaleti} 2003. i dr.). O problemu pepelnice raspravljano je u vi{e navrata na simpozijima biljne za{tite (Glava{ i dr. 2001, Bradi} 2002, Ku{an i Milkovi} 2002, @upani} i dr. 2003, Liovi} 2008, 2009). U Koprivnici je 2001. godine na tu temu odr`an poseban seminar. U stranoj je literaturi malo pisano o suzbijanju hrastove pepelnice. Glava{ i Margaleti} (2003) navode da je u razdoblju od 1997. do 2001. godine u nas tretirano preko 45 000 ha hrastovih {uma (godi{nji prosjek preko 9 000 ha) te daju pregled sredstava kojima se tretiralo. Sli~ne je podatke dao Bradi} (2002) za Upravu {uma, podru`nicu Bjelovar za razdoblje od 1991. do 2001. godine. Za uspje{nu borbu protiv hrastove pepelnice nu`no je poznavati biologiju uzro~ne gljive, M. alphitoides, i biljke doma}ina. Zato navodimo najva`nije ~injenice. Za razvoj M. alphitoides istodobno treba biti zadovoljeno pet ~imbenika (Glava{ 1999). Uvijek treba imati na umu da masovno zarazuju isklju~ivo konidije. Nakon primarnih zaraza askosporama ili micelijem iz pupa koje se poklapaju s listanjem hrasta slijedi razvoj konidijske generacije. Dalje zarazuju samo konidije. Da bi konidije dobro klijale i masovno zarazile, potrebno je vla`no vrijeme. To se doga|a polovicom svibnja i obi~no je taj uvjet zadovoljen. Nakon toga treba biti toplo vrijeme da bi se brzo razvila nova generacija i da bi stvorila nove konidije. U to vrijeme uz vlagu obi~no su i temperature povoljne za brzi razvoj nove konidijske generacije. O tome kakva }e u idu}em razdoblju biti vlaga i koliko povoljne temperature uvelike ovisi masovan razvoj pepelnice. U isto vrijeme bitno je u kojoj je razvojnoj fazi hrastov list. Uvijek treba znati da pepelnica mo`e zaraziti samo mladi list na kojem se kutikula nije dovoljno razvila, tj. nije zadebljala (infekcijska hifa pepelnice mo`e probiti samo tanku kutikulu). Ta ~injenica u velikoj mjeri odre|uje daljnji tijek novih zaraza. U
206
obzir treba uzeti spoznaju da zarazu omogu}uju svi ~imbenici koji usporavaju rast i razvoj lista, tj. brzo zadebljanje kutrikule (zasjena, lo{a prehrana, fiziolo{ko stanje biljke, klimatski uvjeti, usporenost rasta zbog {oka kod presa|enih sadnica i niz drugi utjecaja). Naime, {to se list sporije razvija, treba mu vi{e vremena za zadebljanje kutikule, pa je to razdoblje osjetljivosti hrasta na pepelnicu. Pogre{no je shva}anje da je fiziolo{ki oslabljeli hrast osjetljiviji prema pepelnici. M. alhitoides je obligatni parazit, jednako napada hrast bez obzira na fiziolo{ko stanje, a razlika je samo u brzini razvoja li{}a i brzini zadebljanja kutikule kao ~imbenika pasivne otpornosti. Slijedi izuzetno va`an ~imbenik, a to je svjetlo koje je gljivi potrebno za razvoj. Upravo zbog zahtjeva gljive za svjetlom nu`no je za{ti}ivati hrastove biljke. Za planiranu za{titu treba znati na kojim su povr{inama i u kojim situacijama hrastovi izlo`eni jakomu svjetlu i time zarazama od pepelnice. To su otvorena mjesta gdje raste ponik i pomladak, progaljena mjesta i stare sastojine poslije defolijacije te biljke u rasadnicima. Kona~no za masovne zaraze va`an je infekcijski potencijal gljive. Uzmimo na primjer da su u svibnju zadovoljena sva ~etiri navedena ~imbenika. Sigurno je da se u po~etku (po~etkom svibnja) nije razvio dovoljan broj konidijskih generacija, time nije stvoren ni jak infekcijski potencijal gljive (velik broj spora), pa zbog manjka konidija nisu osigurane masovne zaraze. Tijekom svibnja i po~etkom lipnja razvije se velik broj konidijskih generacija i nastane jak infekcijski potencijal gljive, pa ako su zadovoljeni svi drugi navedeni ~imbenici nastaju masovne zaraze. Prema tomu u tom je razdoblju hrast u najkriti~nijoj fazi za masovne zaraze i razvoj pepelnice. Zato ju u to vrijeme treba suzbijati. Tijekom ljeta pepelnica se slabije razvija (manje je vla`no, temperature su previsoke, list je razvio debelu kutikulu), pa ne predstavlja veliku opasnost. Zato prestaje potreba za suzbijanjem. Nakon defolijacije zadovoljeni su svi ~imbenici za masovne zaraze (vlaga, temperatura, svjetlo, mladi list i pogotovo visok infekcijski potencijal). Zato takve sastojine odmah treba za{ti}ivati.
3. Fungicidi za suzbijanje hrastove pepelnice i njihova djelotvornost Fungicides for the control of powdery oak mildew and their effectiveness U po~etku se pepelnica u rasadnicima suzbijala sumpornim, a u nekim slu~ajevima pogre{no i bakrenim sredstvima. Poslije se pre{lo na sistemi~ne fungicide zbog njihova profilakti~koga i kurativnoga djelovanja. Na neke od sistemi~nih fungicida M. alphitoides je razvila rezistentnost, {to je zahtijevalo Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Za{tita hrastovih sastojina od pepelnice (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) (205â&#x20AC;&#x201C;210)
izmjenu i istra`ivanje preparata za suzbijanje pepelnice. Pepelnice su velika skupina obligatnih parazita. Mnoge su vrlo {tetne na poljoprivrednom bilju (u {umarstvu je naj{tetnija M. alphitoides). Zbog toga su stvoreni razli~iti fungicidi za njihovo suzbijanje. U Pregledu sredstava za za{titu bilja u Hrvatskoj za 2010. godinu (Cvjetkovi} i dr. 2010) navedeno je preko 20 sumpornih sredstava i organskih pripravaka za suzbijanje razli~itih pepelnica. Sumporna se sredstva mogu koristiti i za suzbijanje hrastove pepelnice. Isti autori opisuju preko 50 pripravaka iz skupine sistemi~nih fungicida za suzbijanje pepelnica. U tu se skupinu ubrajaju fungicidi koji se upotrebljavaju za suzbijanje hrastove pepelnice. Proteklih godina za suzbijanje hrastove pepelnice najvi{e su se koristili pripravci Rubigan (iz grupe pirimidina), te Anvil i Tilt (iz grupe triazola). Ostali su se pripravci upotrebljavali rje|e (Glava{ i Margaleti} 2006). S obzirom na to da se zbog jednoli~ne uporabe tih preperata kod gljive M. alphitoides pojavljuje rezistentnost, nametnula se potreba mijenjanja preparata ili naizmjeni~na uporaba pripravaka iz vi{e grupa. K tomu treba uzeti u obzir da proizvo|a~i sredstava za za{titu bilja mijenjaju svoje proizvodne programe i stvaraju nove pripravke, odnosno fungicide. Zbog toga na{i stru~njaci redovito istra`uju u~inkovitost fungicida na hrastovu pepelnicu, {to rezultira primjenom novih pripravaka. Slijedi prikaz prija{njih i novijih istra`ivanja fungicida za suzbijanje hrastove pepelnice u nas. Glava{ i dr. (2001) istra`ivali su u~inkovitost fungicida Folicur 250 (tebukonazol), Sumi 8 (dinikonazol), Vectra (bromkonazol) i Thiovita (sumpor 80 %). Najdjelotvorniji je bio Folicur 250, a najslabiji Thiovit. @upani} i dr. (2003) istra`ivali su djelotvornost fungicida Anvil 5 SC na podru~ju ^azme. Liovi} je (2008) na podru~ju U[P Zagreb, Sisak i Bjelovar istra`ivao utjecaj sistemi~nih fungicida (pripravaka) Cabrio top, Amistar Xtra 280 SC, Artea Plus i Rotando na razvoj M. alphitoides. U njegovu pokusu svi su fungicidi pokazali vrlo dobre rezultate. U daljnjem radu isti je autor istra`ivao nove pripravke Artea 330 EC, Impact SC 250, Punch 10 EW i Stroby DF. Utvrdio je visoku djelotvornost fungicida. Najdjelotvorniji je bio Impact SC 250, a najslabiji Stroby DF. Autor smatra da je Stroby DF slabije djelovao zbog poddoziranosti prilikom istra`ivanja. U Upravi {uma, podru`nica Bjelovar, [umarija ^azma, G.J. ^azmanske nizinske {ume u prolje}e 2008. godine obavljeno je pokusno suzbijanje hrastove pepelnice na pomlatku starom dvije godine koji je bio pod kro{njama starijih stabala. Izlu~ene su ~etiri plohe veli~ine 50 Ă&#x2014; 50 m. Na dvjema plohama fungicidima je dodan okva{iva~ ETAFIX PRO, a dvije su tretirane bez okva{iva~a. Peta je ploha slu`ila za kontrolu. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
M. Glava{
Upotrijebljena sredstva su Artea Plus 0,5 l/ha (jedna ploha s okva{iva~em, jedna bez njega) i Amistar Xtra 280 Sc 0,5 l/ha (jedna ploha s okva{iva~em, jedna bez njega). Tretiranja su obavljena 5. lipnja i 8. srpnja. U prvom suzbijanju na plohama 1 i 2 (Artea Plus) simptomi pepelnice pokazali su se nakon 20 dana, a na plohama 3 i 4 (Amistar Xtra 280 SC) nakon 26 dana. U drugom suzbijanju simptomi su u svim kombinacijama uo~eni nakon 30 dana. Na pokusnoj plohi zaraza je od po~etka do kraja pokusa bila vrlo velika. Uspje{nost fungicida ocjenjivana je na 50 biljaka na svakoj plohi 20 i 30 dana nakon tretiranja. U obzir je uzeta veli~ina pepeljastih pjega na listovima. Na tretiranim biljkama na oko 90 % listova uo~ene su malobrojne i vrlo sitne pjege. Na ostalim listovima zaraza nije prelazila 1/3 povr{ine listova. Na kontrolnim (netretiranim) biljkama pepelnica se razvila na 80 do 100 % lisne povr{ine. U kona~nici nije primije}ena razlika u primjeni fungicida s okva{iva~em i bez njega. Fitotoksi~nost tako|er nije primije}ena. Prema tomu oba su se fungicida pokazala u~inkovitim protiv hrastove pepelnice, s tim da su biljke bile du`e bez simptoma u slu~aju tretiranja s Amistar Xtra 280 SC. Kontrola djelotvornosti pripravaka Artea Plus posebno je pra}ena u G.J. Jastrebarski lugovi i G.J. Jastrebarske prigorske {ume. Tretiranje pomlatka nastaloga sjetvom sjemena i prirodnim putem te sadnjom sadnica obavljeno je u svibnju i srpnju 2009. godine. U G.J. Jastrebarski lugovi tretirano je 73,10 ha, a u G.J. Jastrebarske prigorske {ume 65,00 ha. Tratiranja su iz zrakoplova (50,53 ha), atomizerom (75,53 ha; povr{ina od 10,53 ha tretirana je i u srpnju) i le|nom prskalicom (12,25 ha). Ukupno je pomladak od pepelnice na podru~ju {umarije Jastrebarsko tijekom 2009. godine za{ti}ivan na 846,59 ha (J. lugovi 370,87 ha, J. prigorske {ume 475,72 ha. U~inkovitost je ocjenjivana koncem srpnja prema op}emu izgledu biljaka, tj. pojavi i veli~ini pepeljastih pjega na listovima. Biljke su izgledale zdrave jer su simptomi bolesti bili jedva uo~ljivi. Novorazvijeni (netretirani) listovi bili su blago zara`eni pepelnicom. Ocijenjeno je da je pripravak Artea Plus dao vrlo dobre rezultate. Zbog djelotvornosti ovaj je preparat u posljednje dvije godine kori{ten u ve}ini U[P koje su za{ti}ivale hrast od pepelnice.
4. Suzbijanje hrastove pepelnice od 2006. do 2009. godine â&#x20AC;&#x201C; Control of powdery oak mildew from 2006 to 2009 U svim upravama, podru`nicama {uma koje gospodare hrastom lu`njakom ponik i pomladak za{ti-
207
M. Glava{
Za{tita hrastovih sastojina od pepelnice (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) (205–210)
Tablica 1. Za{tita hrasta lu`njaka od pepelnice (Microsphaera alphitoides) po upravama {uma, podru`nicama Hrvatske {ume d. o. o. u razdoblju od 2006. do 2009. godine Table 1 Protection of pedunculate oak from mildew (Microsphaera alphitoides) per Forest Administration Units of Croatian Forests Ltd. in the period 2006–2009 Uprava {uma Podru`nica Forest Administration
Fungicid Fungicide
Povr{ina, ha Area, ha
Vinkovci
Rubigan EC, Artea Plus, Artea 330 EC, Anvil 5 SC, Amistar Xtra 280 SC
3 245,14
Osijek
Rubigan EC, Artea 330 EC, Anvil, 5 SC, Topas 11 EC, Tilt 250 EC, Amistar Xtra 280 SC, Amistar 250 SC
623,74
Na{ice
Artea Plus, Artea 330 EC, Amistar Xtra 280 SC, Amistar 250 SC
2 492,74
Po`ega
Rubigan EC Anvil 5 SC, Artea Plus, Artea 330 EC, Sabithane EC, Systhane 12 E
217,72
Bjelovar
Rubigan EC, Anvil 5 SC, Artea Plus, Artea 330 EC, Sabithane EC, Systhane 12 E, Alvin SC, Amistar Xtra 280 SC
10 879,11
Anvil 5 SC, Artea Plus, Artea 330 EC, Sabithane EC, Systhane 12 E, Amistar 250 SC
1 673,65
Anvil 5 SC, Artea Plus, Artea 330 EC
3 127,52
Rubigan EC, Anvil 5SC, Sabithane EC, Artea Plus, Artea 330 EC
3 514,18
Rubigan EC, Anvil 5 SC, Artea Plus, Artea 330 EC, Tilt 250 EC, Systhane 12 E
2 728,62
Artea 330 EC
49,27
Rubigan EC,Anvil 5 SC Artea Plus, Almax SC, Amistar Xtra 280 SC,
1 317,35
Koprivnica Zagreb Sisak Karlovac Buzet Nova Gradi{ka Ukupno – Total
29 869,04
Godi{nji prosjek Annual average
7 467,26
}ivani su od hrastove pepelnice (u nekoliko slu~ajeva za{ti}ivan je i hrast kitnjak). Za{ti}ivane su biljke iznikle kao rezultat prirodnoga pomla|ivanja ili sjetvom sjemena u sastojinama. Bilo je i onih koje su uzgojene u rasadnicima pa posa|ene u {umama. Za suzbijanje pepelnice upotrijebljeno je 10 sistemi~nih fungicida. Najprije su kori{teni fungicidi iz zaliha, a zatim fungicidi novije generacije ~ija je u~inkovitost prethodno dokazana. Povr{ine su tretirane jedanput ili dvaput, iznimno ~ak tri puta. Utro{ak sredstva bio je 0,3 do 0,5 l/ha (uglavnom 0,5 l/ha). Tretiranja su obavljana ve}inom traktorskim prskalicama, u nekoliko slu~ajeva iz zrakoplova, a vrlo rijetko le|nom prskalicom. U tablici 1 dajemo pregled tretiranja mladih hrastovih sastojina za razdoblje od 2006. do 2009. godine. Iz tablice 1 vidljivo je da su u usporedbi s prija{njim godinama u prosjeku smanjene tretirane povr{ine za preko 1 600 ha. Naj~e{}e su upotrijebljeni triazoli, grupa propikonazola (pripravci Artea Plus, Artea 330 EC i Tilt 250 EC). Redovito je kori{ten i heksakonazol (pripravak Anvil 5 SC), a ostali prema koli~inama u zalihama. Pripravci Artea 330 EC i Artea Plus (propikonazol) pokazali su se vrlo u~inkoviti i najvi{e su se koristili protekle dvije godine. Od strobilurina ~esto je kori{ten Amistar Xtra 280 SC koji se pokazao vrlo u~inkovit.
208
5. Zaklju~ak – Conclusion Hrastova je pepelnica stalni problem za hrastov pomladak i stare sastojine nakon defolijacije. Za{tita biljaka u rasadnicima i hrastova pomlatka, a rje|e i starijih sastojina provodi se ve} nekoliko desetlje}a. Napadu pepelnice i {tetama koje uzrokuje skloni su hrastovi koji rastu na otvorenim povr{inama izlo`enima jakomu svjetlu, a to je na prvom mjestu pomladak. Da bi se hrastovi uspje{no za{titili, nu`no je dobro poznavati biologiju uzro~ne gljive, odabrati odgovaraju}e kemijsko sredstvo, a mjere poduzimati pravodobno. Postoji dosta fungicida, odnosno pripravaka za suzbijanje hrastove pepelnice. Na neke od njih gljiva postaje rezistentna (npr. na Rubigan), a neki su se prestali proizvoditi ili nisu na popisu za primjenu u Hrvatskoj. Na popisu nisu Anvil 5 SC, Sumi-8, Vectra SC, Rotondo SC, Alvin SC i Almax SC. Na{i su znanstvenici istra`ivali u~inkovitost fungicida za suzbijanje hrastove pepelnice, najvi{e inhibitore biosinteze ergosterola – pogotovo velike grupe triazola i dva strobilurina. Od 2006. do 2009. godine za za{titu hrastova ponika, pomlatka i starijih sastojina kori{teno je 12 fungicidnih pripravaka (tablica 1). Pirimidin Rubigan EC ~esto je kori{ten, ali ga zamjenjuju sredstva Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Za{tita hrastovih sastojina od pepelnice (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) (205–210)
nove generacije. U novije vrijeme vode}u ulogu zauzeli su triazoli, i to propikonazoli Artea Plus i Artea 330 EC. Od triazola vrlo je ~esto kori{ten Anvil 5 SC (heksakonazol) koji vi{e nije na popisu za uporabu u Hrvatskoj. Po u~estalosti uporabe slijede strobilurini Amistar 250 SC i jo{ vi{e Amistar Xtra 280 SC. Ostala su sredstva kori{tena onoliko koliko ih se na{lo u zalihama. Prema vlastitim rezultatima i rezultatima drugih autora danas za suzbijanje hrastove pepelnice na raspolaganju stoje pripravci Artea plus, Artea 330 EC (triazoli), Amistar Xtra 280 SC i Amistar 250 SC (strobilurini), a rje|e drugi pripravci. Sigurno je da je bez za{tite od pepelnice nemogu}e uzgajati hrastove sadnice u rasadnicima niti odr`ati ponik i pomladak u {umama. Nu`na je za{tita i starijih sastojina nakon defolijacije. Prema tomu hrastova je pepelnica stalan problem, a za{tita je hrastova obaveza svake godine.
6. Literatura – References Cvjetkovi}, B., J. Igrc Bar~i}, K. Bari}, Z. Ostoji}, G. Pe~ek, 2010: Pregled sredstava za za{titu bilja u Hrvatskoj za 2010. godinu. Glasilo biljne za{tite, 1–2: 1–137. Bradi}., B., 2002: Aviosuzbijanje hrastove pepelnice (Microsphaera alphitoides) od 1991. do 2001. godine u Upravi {uma Bjelovar. Glasilo biljne za{tite, 1 (Dodatak): 56–57.
M. Glava{
Glava{, M., J. Margaleti}, 2003: Za{tita {uma hrasta lu`njaka. U: D. Klepac (ur.), Retrospektiva i perspektiva gospodarenja {umama hrasta lu`njaka u Hrvatskoj, HAZU Centar za znanstveni rad Vinkovci i »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 167–181. Harapin, M., M. Androi}, 1996: Su{enje i za{tita {uma hrasta lu`njaka. U: D. Klepac (ur.), Hrast lu`njak u Hrvatskoj, HAZU Centar za znanstveni rad Vinkovci i »Hrvatske {ume« p. o., Zagreb, str. 227–256. Ku{an, @., J. Milkovi}, 2002: Za{tita hrastovog pomlatka od pepelnice na podru~ju Uprave {uma Zagreb. Glasilo biljne za{tite, 1 (Dodatak): 57–58. Liovi}, B., 2008: Utjecaj sistemi~nih fungicida na razvoj pepelnice na hrastovom pomlatku. Glasilo biljne za{tite, 1 (Dodatak): 26. Liovi}, B., 2009: Utjecaj hrastove pepelnice na intenzitet fotosinteze hrastovog ponika. Glasilo biljne za{tite, 1 (Dodatak): 40–41. Nef, L., R. Perin, 1999: Damaging Agents in European forest nurseries. Powdery mildew on oak. European Communities, Italy, str. 169–175. Novak Agbaba, S., M. Halambek, 1993: Zna~enje pepelnice (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) u procesu su{enja hrastovih {uma i njeno suzbijanje. Radovi [umar. inst. Jastrebarsko, 28 (1–2): 13–24.
Glava{, M., 1999: Gljivi~ne bolesti {umskoga drve}a. [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 281 str.
Novak Agbaba, S., B. Liovi}, D. Mato{evi}, 1994: Novi fungicidi u suzbijanju pepelnice na hrastovom pomlatku. Radovi [umar. inst. Jastrebarsko, 29 (1): 37–47.
Glava{, M., B. Cvjetkovi}, J. Margaleti}, 2001: Suzbijanje hrastove pepelnice u {umskim rasadnicima. Glasilo biljne za{tite, 1: 37.
@upani}, M., S. Novak Agbaba, B. Liovi}, 2003: Kurativno djelovanje fungicida Anvil 5 EC kod suzbijanja hrastove pepelnice. Glasilo biljne za{tite, 1 (Dodatak): 71.
Summary
Protection of Oak Stands from Powdery Mildew (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) Protection of oak seedling plants has been performed on regular basis in the whole area of pedunculate oak (Quercus robur) and, to a smaller extent, of sessile oak (Quercus petraea). From numerous fungicides, in the last 10 years our experts have been testing the effectiveness of fungicides, i.e. preparations from triazole group (Folicur 250, Sumi-8, Vectra, Anvil 5 SC, Artea Plus, Artea 330 EC, Impact SC 250, Punch 10 EW) and from strobilurin group Stroby DF, Amistar Xtra 280 SC i Amistar 250 SC. The following fungicides proved to be very effective: Artea Plus, Artea 330 EC, Amistar Xtra 280 SC and Amistar 250 SC. In the last two years, these were the most frequently used agents for the control of powdery oak mildew. Oak protection was carried out in 11 Forest Offices. 12 types of preparations were used, but mainly the four ones mentioned above. Some of the used preparations are not used in Croatia any more (Anvil, Sumi-8, Vectra, Rotondo, Alvin etc.). In the period from 2006 to 2009, oak trees were treated on the area of 29,869.04 ha. The annual average was 7,467.26 ha. Compared with the past years, the annual average of the treated areas decreased by more than 1,600 ha. Treatments were performed from airplanes and by tractor sprayers. Most areas were treated once and only some were treated twice. Dosage was 0.3, and mainly 0.5 l/ha. All treatments gave good results. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
209
M. Glava{
Za{tita hrastovih sastojina od pepelnice (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) (205–210)
M. alphidoides is very harmful for young oak plants. The safety of growth and development of oak young plants is almost impossible without protection from powdery mildew. Therefore it is a continuing task of everyone involved in the management of oak forests. Keywords: powdery mildew, oak, stand protection, fungicides, Artea Plus
Autorova adresa – Author’s address:
Primljeno (Received): 19. 12. 2010. Prihva}eno (Accepted): 17. 02. 2011.
210
Prof. dr. sc. Milan Glava{ Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet Zavod za za{titu {uma i lovno gospodarenje Sveto{imunska 25 10000 Zagreb Hrvatska Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Rad u ~asopisu – Journal article
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita Boris Hra{ovec, Luka Kasumovi}, Milivoj Franjevi} Nacrtak – Abstract Istra`ivanjem mjesta i na~ina prezimljavanja smrekova pisara do{lo se do novih spoznaja zna~ajnih za {umarsku operativu u dijelu postupaka i zahvata usmjerenih na sanaciju `ari{ta i redukcije njegovih populacija u napadnutim smrekovim sastojinama. Na dvjema pokusnim plohama koje su postavljene u prolje}e 2008. godine na sjevernom Velebitu, metodom je eklektora utvr|eno da dio imaga smrekova pisara, osim kore napadnutih dube}ih smreka, za prezimljavanje se koristi i {umskom steljom. Udio zimuju}e populacije imaga u stelji na objema lokacijama istra`ivanja zna~ajan je i iznosi do 40 % u [tirova~i (1080 m n.v.) i do 50 % u blizini Zavi`ana (1404 m n.v.). Istra`ivanjem su tako|er utvr|ena i neka fenolo{ka obilje`ja populacija potkornjaka u vr{noj zoni Velebita i u [tirova~i, poput duljega trajanja prvoga proljetnoga rojenja u [tirova~i (~etiri tjedna) u odnosu na Zavi`an (dva tjedna), te vremenskoga pomaka od dva tjedna u po~etku i vrhunjenju rojenja izme|u tih dviju lokacija istra`ivanja. Poredbenom ra{~lambom izlazaka i aktivacije imaga potkornjaka na postavljenim eklektorima i ulovima obli`njih feromonskih klopki utvr|eno je da se prvi ulovi u feromonskim klopkama pojavljuju tri tjedna nakon {to su zabilje`eni izlasci iz kore dube}ih smreka i {umske stelje. Takav je odmak uo~en u [tirova~i, dok je u vr{noj zoni Zavi`ana iznosio oko dva tjedna. Rezultati provedenih biolo{kih i fenolo{kih istra`ivanja omogu}uju racionalniji pristup u sanaciji `ari{ta napada smrekova pisara maksimiziranjem napora u razdoblju prije po~etka jeseni, u vrijeme dok se jo{ nije rasula populacija potkornjaka na dio koji ostaje pod smrekovom korom i dio koji se zavla~i u ~etinjak. U situacijama kada to nije provedivo, mo`e se o~ekivati povoljniji u~inak ranih proljetnih mjera sanacije na terenima ni`ih nadmorskih visina gdje je manji udio populacije imaga potkornjaka koji se za prezimljavanje koriste {umskom steljom. Klju~ne rije~i: Ips typographus, prezimljavanje, proljetna generacija, suzbijanje
1. Uvod – Introduction Tijesna povezanost {uma ~etinja~a sjeverne hemisfere i posebne skupine ksilofaga – potkornjaka (Coleoptera, Curculionidae, Scolytinae) dobro je poznata i dokumentirana u stru~noj i znanstvenoj publicistici (Raffa i dr. 2008). Jedna od novijih znanstvenih monografija (Lieutier i dr. 2004) detaljno je i sveobuhvatno ra{~lanila sve aspekte tih me|uodnosa, s naglaskom na prakti~noj primjeni rezultata mnogobrojnih istra`ivanja. Dominantan potkornjak toga prostranoga podru~ja, podjednako va`an s ekolo{koga i ekonomskoga stajali{ta, nedvojbeno je smrekov pisar (Ips typographus Linnaeus 1758) (Christiansen i Bakke 1988). Ta vrsta mo`e dramati~no uve}ati uobiCroat. j. for. eng. 32(2011)1
~ajenu gusto}u populacije na nekom podru~ju i iz tipi~noga sekundarnoga organizma poprimiti obilje`ja pravoga primarnoga {tetnika (Christiansen i Bakke 1988). Takav eksponencijalni porast populacije redovito je povezan s promjenjivim ~imbenicima stani{ta, klimatskim kolebanjima i dostupno{}u zrelih smrekovih stabala (Wellenstein 1954, Tur~ani i dr. 2003, Hra{ovec i dr. 2005, 2008, Ani} i dr. 2009). Premda se uspje{no mo`e razvijati pod korom vi{e vrsta iz rodova Picea i Pinus (Pfeffer 1995), smrekov je pisar uvjerljivo najopasniji {tetnik obi~ne smreke, kako u podru~ju njezine prirodne rasprostranjenosti, tako i u {umskim kulturama i umjetno podignutim smrekovim sastojinama. Redovit je ~lan {umske entomofaune gdje god nalazimo obi~nu smreku.
211
B. Hra{ovec i dr.
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
Obi~na smreka (Picea abies Karst.) autohtona je ~etinja~a koja u Hrvatskoj prirodno raste u gorskom i pretplaninskom vegetacijskom pojasu, uglavnom u mje{ovitim {umama s jelom i bukvom, ili u manjoj mjeri tvori monodominantne smrekove {ume (Vukeli} i Rau{ 1998). Po svojoj strukturi i na~inu gospodarenja rije~ je o prebornim {umama, vrlo produktivnim i stabilnim sastojinama prete`ite stablimi~ne strukture. Uzgojni su radovi objedinjeni u prostornom i vremenskom smislu i zna~e istodobnu provedbu njege, pomla|ivanja, gospodarskoga iskori{tavanja drva, ali i odr`avanje {umske higijene (Mati} i Skenderovi} 1992). Osim u prirodnim {umama smreka u Hrvatskoj raste u {umskim kulturama ~etinja~a na pribli`no 750 000 ha (Mati} i dr. 1992). U Lici, Banovini, Gorskom kotaru i ostatku hrvatskoga kontinentalnoga podru~ja pribli`no 55 % kultura tvori obi~na smreka, naj~e{}e u kombinaciji s drugim ~etinja~ama. Bitno je pritom naglasiti da je povr{ina na kojoj se smreka uzgaja u {umskim kulturama razmjerno mala i da zauzima tek maleni segment u ukupnom gospodarenju smrekom kao vrijednom i va`nom {umskom vrstom drve}a. U svakom slu~aju, poznavanje prirodnih okolnosti u kojima smreka pridolazi u Hrvatskoj, kao i na~ina uzgajanja i gospodarenja sastojinama u kojima raste od prirode ili ju je unio ~ovjek, va`no je za bolje razumijevanje rezultata provedenoga istra`ivanja i njihovu mogu}u budu}u primjenu u {umarskoj praksi. Klju~an trenutak s uzgojno-gospodarskoga aspekta upravo je pojam odr`avanja {umske higijene i stabilnosti sastojine, a kod obi~ne smreke jedan od dominantnih biotskih ~imbenika koji naru{avaju njezino zdravstveno stanje i opstanak jesu potkornjaci. Provedeno istra`ivanje trebalo je osvijetliti neke od slabije poznatih detalja iz bioekologije smrekova pisara: Þ definirati udio prostornih ni{a zimuju}ih imaga koja sudjeluju u prvom, proljetnom rojenju i ubu{ivanju u dube}a smrekova stabla, Þ utvrditi eventualne razlike u fenologiji zimskih kohorti imaga koja pripadaju razli~itim prostornim ni{ama, Þ mogu}nost povezanosti razmje{taja zimuju}ih imaga u dostupnim prostornim ni{ama, a u svezi s visinskom distribucijom sastojina u kojima pridolaze. Istra`ivanjem omjera zimuju}ih imaga smrekova pisara na dvjema poredbenim lokacijama u smrekovim {umama sjevernoga Velebita `eljelo se u na{im uvjetima testirati spoznaju o zimuju}oj populaciji u {umskoj stelji, njezinu udjelu u cjelokupnoj populaciji smrekova pisara i mogu}nost da taj omjer u visinskom smislu odgovara gradijentu promjene prostorne ni{e
212
Slika 1. Polo`aj pokusnih ploha na sjevernom Velebitu Fig. 1 Arrangement of experimental plots in the North Velebit area koja je prija{njim istra`ivanjima utvr|ena u zonalnom smislu (na sjeveru Europe dominantna je ni{a {umska stelja).
2. Podru~je i metode istra`ivanja – Area and methods of research Terenski pokus postavljen je na dvjema lokacijama u {irem podru~ju sjevernoga Velebita. Odabrana su dva `ari{ta napada smrekova pisara, jedno u [tirova~i i drugo u vr{nom podru~ju Zavi`ana (slika 1). Na objema lokacijama u doba postavljanja pokusa (travanj 2008. godine) bile su skupine smrekovih stabala napadnutih ljeti 2007. godine. Provjera vremena napada obavljena je odlupljivanjem dijelova Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
B. Hra{ovec i dr.
Slika 2. Sto`asti (A), pravokutni (B) i cilindri~ni (C) tip eklektora na pokusnoj plohi »[tirova~a«. Detalj (D) prikazuje smrekova pisara na plasti~noj mre`i eklektora Fig. 2 Conical (A), rectangular (B) and cylindrical (C) eclector on the »[tirova~a« experimental plot. Detail (D) shows eight toothed spruce bark beetle on the eclector plastic net kore na donjim partijama smrekovih debala u kojoj su registrirana zimuju}a imaga smrekova pisara. Pri odabiru pokusnih ploha odabrane su povr{ine podjednako velikih `ari{ta i recentnih, pro{logodi{njih napada. Tako|er su se nastojala pritom obuhvatiti dva razli~ita visinska pojasa tako da je izme|u ni`e plohe u [tirova~i (podru~je Petra{ice; 44°40'52,56'' sjeverne geografske {irine, 15°4'12,90'' isto~ne geo-
grafske du`ine, 1080 m n.v.) i vi{e plohe na Zavi`anu (podru~je De{inovca; 44°49'18,23'' sjeverne geografske {irine, 14°58'10,81'' isto~ne geografske du`ine, 1404 m n.v.) izmjerena visinska razlika od 324 metra. Zra~na udaljenost izme|u pokusnih ploha iznosi pribli`no 17,5 km. Na objema plohama uspostavljen je identi~an na~in promatranja izlaska zimuju}ih imaga s pomo}u tri tipa mre`astih eklektora: pravokutnim
Tablica 1. Popis vrsta, broja i povr{ine kori{tenih eklektora na pokusnim plohama Table 1 List of type and number of electors and area covered by eclectors on experimental plots Pokusna ploha Experimental plot
»[tirova~a«
»Zavi`an«
Vrsta eklektora Eclector type Pravokutni Rectangular Pravokutni Rectangular Sto`asti Conical Cilindri~ni Cylindrical Sto`asti Conical Sto`asti Conical Cilindri~ni Cylindrical
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Broj eklektora No. of eclectors 3 1 1 1 2 2 1
Vrsta materijala Material type ^etinjak Spruce needle litter ^etinjak s otpalom korom Spruce needle litter with fallen bark Kora skinuta s napadnutih smreka Bark peeled from attacked spruces Dube}a napadnuta smreka Standing infested spruce ^etinjak Spruce needle litter ^etinjak s otpalom korom Spruce needle litter with fallen bark Dube}a napadnuta smreka Standing infested spruce
Ukupna povr{ina ispod eklektora Total area covered by eclector 6 m2 2 m2 Nije primjenjivo Not applicable 1,3 m2 1,3 m2 1,3 m2 0,5 m2
213
B. Hra{ovec i dr.
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
(slika 2B) i sto`astim eklektorima (slika 2A) namijenjenim prikupljanju imaga iz {umske stelje i tla i cilindri~nim mre`astim eklektorima (slika 2C) namijenjenim prikupljanju imaga iz kore dube}ih smreka. Na pokusnoj plohi »[tirova~a« polo`ena su 4 pravokutna eklektora dimenzija 100 × 200 × 15 cm, jedan sto`asti eklektor visine 100 cm pokrovne povr{ine oko 0,65 m2 te jedan cilindri~ni eklektor u obliku mre`astoga pla{ta visine oko 1 m, pribli`ne povr{ine prekrivene kore oko 1,3 m2. Na pokusnoj plohi »Zavi`an« polo`ena su 4 sto`asta eklektora istih dimenzija, kao i na prvoj pokusnoj plohi, te jedan cilindri~ni eklektor u obliku mre`astoga pla{ta na odabranom smrekovu stablu visine oko 1 m i pribli`ne prekrivene povr{ine kore od 0,5 m2. Na svim tipovima eklektora upotrijebljena je plasti~na mre`a varenih niti gusto}e oka od 2,5 mm (slika 2D). Vrsta biolo{koga materijala koji je prekrivan eklektorima varirala je od (a) prirodno formiranoga {umskoga ~etinjka ispod odumrlih smrekovih stabala, (b) ~etinjka s prirodno otpalom korom ispod smreka s kojih je tijekom zime kora otpadala na {umsko tlo i (c) kore na odumrlim smrekama koja se jo{ ~vrsto dr`ala debla, a u kojoj je utvr|ena prisutnost zimuju}ih imaga smrekova pisara. Jedini sto`asti eklektor na lokaciji »[tirova~a«, radi kontrole koncepta istra`ivanja i provjere djelotvornosti montiranih eklektora, napunjen je odlupljenom korom s pro{logodi{njih posje~enih smrekovih stabala koja je obilovala zimuju}im jedinkama smrekova pisara. Sabirne posude za prikupljanje izlaze}ih jedinki pra`njene su u tjednim razmacima, a ulov pohranjen u etilnom alkoholu do kona~ne determinacije i brojenja jedinki. Pregledan prikaz bitnih obilje`ja postavljenih eklektora na pokusnim plohama dan je u tablici 1. Pokusne plohe zbog zahtjevnosti posla i terenskih uvjeta (snijeg u vi{im podru~jima) nisu mogle biti uspostavljene istodobno. Ploha »[tirova~a« stavljena je u funkciju 19. travnja, a ploha »Zavi`an« 1. svibnja 2008. godine. Posljedi~no, razdoblje promatranja ranije je krenulo u [tirova~i, ali usporedni rezultati feromonskoga monitoringa potkornjaka potvr|uju da ni na jednoj od dviju lokacija istra`ivanja nije propu{ten prvi, proljetni izlazak imaga smrekova pisara. U neposrednoj blizini obiju pokusnih ploha u funkciji su bile feromonske klopke tipa Theysohn® (THEYSOHN Kunststoff GmbH, J. F. Kennedy Straße 50, 38228 Salzgitter, Niedersachsen, Deutschland) opremljene feromonom Pheroprax® (BASF Aktiengesellschaft, Unternehmensbereich Pflanzenschutz, 67056 Ludwigshafen, Deutschland), kao dio ve} uhodanoga i uobi~ajenoga sustava monitoringa smrekova pisara u Hrvatskoj (Hra{ovec 1995, Pernek 2000, Pernek i Hra{ovec 2003, Hra{ovec i dr. 2006). Ulov smrekova pisara na obli`njim feromonskim klopka-
214
ma poslu`io je kao poredbeni kontrolni podatak pri analizi izlaska imaga pisara na eklektorima radi boljega razumijevanja dinamike pojave lete}ih imaga na objema pokusnim lokacijama. Pokusna ploha u prostoru [tirova~e smje{tena je izvan granica Nacionalnoga parka »Sjeverni Velebit«, odnosno u neposrednoj blizini njegove ju`ne granice (pribli`no 2 km) dok je pokusna ploha u vr{noj zoni Zavi`ana smje{tena unutar granica Nacionalnoga parka. Radi vjerodostojnosti i upotrebljivosti podataka o naletu smrekova pisara na feromonskim klopkama u provedenom istra`ivanju va`no je napomenuti da unutar Nacionalnoga parka, ali i izvan njega postoji sustav feromonskoga monitoringa smrekovih potkornjaka utemeljen na istom tipu klopke i istim feromonskim pripravcima.
3. Rezultati istra`ivanja – Results of research Tijekom 7 tjedana trajanja pokusa, od 19. travnja do 9. lipnja 2008. godine, na svim postavljenim eklektorima, ukupne prekrivene povr{ine (kora na deblu i {umska stelja) 12,4 m2, prikupljeno je ukupno 285 izlaze}ih imaga smrekova pisara. Na pokusnoj plohi »[tirova~a« na eklektorima (ukupne povr{ine prekrivanja 9,3 m2) prikupljeno je 99 jedinki smrekova pisara, dok ih je na plohi »Zavi`an« (ukupne povr{ine prekrivene eklektorima od 3,1 m2) prikupljeno 186. Dodatno na pokusnoj plohi »[tirova~a« 226 imaga prikupljeno je na jednom kontrolnom sto`astom eklektoru s uhrpanom smrekovom korom prepunom zimuju}ih imaga. Istodobno u obli`njim feromonskim klopkama, u [tirova~i i na Zavi`anu naletom imaga ulovljeno je ukupno 27 110 jedinki pisara. Tjedna dinamika izlaska na eklektorima i doleta imaga na feromonskim klopkama na objema lokacijama tijekom proljetnoga rojenja smrekova pisara 2008. godine prikazana je na slici 3. Na objema pokusnim plohama utvr|eno je prezimljavanje u oba tipa istra`ivane prostorne ni{e: pod korom dube}ih smreka napadnutih prethodne godine i ~etinjku s razli~itim udjelom otpale kore ispod kro{anja odumrlih smreka. S obzirom na visinsku razliku pokusnih ploha utvr|ena je mala razlika u omjerima zimuju}ih potkornjaka u tim dvjema prostornim ni{ama. Svedeno na jedinicu povr{ine obuhva}ene eklektorima, na ni`oj pokusnoj plohi »[tirova~a« ne{to je ve}i broj potkornjaka prezimio pod korom smreka u odnosu na broj potkornjaka koji je prezimio u ~etinjku ispod odumrlih smrekovih stabala. Na pokusnoj plohi »Zavi`an« taj omjer prema rezultatima istra`ivanja iznosi to~no 1 : 1 (slika 4). U apsolutnom iznosu, na pokusnoj plohi »[tirova~a«, na jednom cilindri~nom eklektoru montiraCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
B. Hra{ovec i dr.
Slika 3. Ulovi smrekova pisara na pokusnim plohama »[tirova~a« i »Zavi`an« u razdoblju od 19. 4. 2008. do 9. 6. 2008. Stupcima su prikazani ulovi na eklektorima (lijeva y os), linijama su predstavljeni ulovi na feromonskim klopkama (desna y os). Prvi red – ulovi na eklektorima postavljenim na dube}im smrekama (kora/stablo); drugi red – ulovi na eklektorima iznad {umske stelje; tre}i red – poredbeni zbirni ulovi svih tipova eklektora i feromonskih klopki na pokusnim lokacijama. Fig. 3 Ips typographus catches on experimental plots »[tirova~a« and »Zavi`an« in the period April 19 2008 – June 9 2008. Columns represent eclector catches (left y axis), lines represent pheromone catches (right y axis). First row – catches of tree mounted eclectors (bark/tree); second row – catches of forest litter eclectors; third row – comparative catches of all eclector types and nearby pheromone traps at the experimental plots Croat. j. for. eng. 32(2011)1
215
B. Hra{ovec i dr.
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
Slika 4. Udio zimuju}ih imaga smrekova pisara u {umskoj stelji i pod korom dube}ih smreka na pokusnim plohama. Brojke unutar stupaca predstavljaju prosje~ni utvr|eni broj zimuju}ih potkornjaka po 1 m2 eklektorima obuhva}ene {umske stelje odnosno kore smrekovih stabala. Ukupna obuhva}ena povr{ina pod eklektorima iznosi za plohu »[tirova~a« 9,3 m2 (kora/stablo = 1,3 m2; stelja = 8 m2), a za plohu »Zavi`an« 3,1 m2 (kora/stablo = 0,5 m2; stelja = 2,6 m2). Fig. 4 Share of overwintering Ips typographus beetles in forest litter and bark of attacked spruces on experimental plots. Numbers in columns represent the average number of overwintering beetles per square meter of area covered by eclectors. Total covered area is 9.3 m2 (bark/tree=1.3 m2; forest litter=8 m2) for the »[tirova~a« experimental plot and 3.1 m2 (bark/ tree=0.5 m2; forest litter=2.6 m2) for the »Zavi`an« experimental plot nom na dube}em stablu smreke (»produktivne« povr{ine kore 1,3 m2) prikupljeno je ukupno 18 imaga smrekova pisara, dok ih je iz {umske stelje ukupno prikupljeno 81 (na 8 m2). Ulovi na plohi »Zavi`an« zna~ajno su ve}i i iznose 30 imaga na eklektoru na deblu (0,5 m2 »produktivne« povr{ine kore) i 156 imaga prikupljenih iz {umske stelje na 4 sto`asta eklektora ukupne povr{ine 2,6 m2. U fenolo{kom smislu utvr|ena je razlika s obzirom na vrijeme izlaska potkornjaka iz njihovih zimskih skrovi{ta. Ona u konkretnom pokusu iznosi oko 2 tjedna (slika 3) pa tako prva imaga na eklektorima u [tirova~i nalazimo 27. travnja, na Zavi`anu (324 m vi{e) tek 19. svibnja, dok se glavnina pojavljuje 2. lipnja. Sli~na se dinamika i{~itava i iz podataka feromonskih ulova na tim dvjema lokacijama istra`ivanja.
4. Rasprava – Discussion Tehni~ka zahtjevnost terenskoga dijela pokusa (pravodobna monta`a i funkcionalnost eklektora) s jedne strane i prostorna nehomogenost same popu-
216
lacije potkornjaka u prostoru {ume s druge strane zna~ajno su ograni~ili intenzitet i opseg provedenoga istra`ivanja. Broj postavljenih replikacija bio je stoga limitiran resursima istra`iva~koga projekta, dok je na~in njihova dizajna bio prilago|en naravi testiranoga biolo{koga fenomena. Tako je, primjerice, na svakoj lokaciji odabrano samo jedno smrekovo stablo sa zimuju}im adultima smrekova pisara jer nije bilo potrebno, ni konceptom istra`ivanja predvi|eno, testirati varijabilnost njihova naseljavanja te prostorne ni{e na razini samih stabala. Dovoljno je bilo utvrditi vrijeme i dinamiku njihova izlaska iz kore te ovaj podatak u fenolo{kom i broj~anom smislu (broj jedinki po jedinici povr{ine) usporediti s podacima prikupljenim iz nadziranoga dijela {umske prostirke. Ta druga prostorna ni{a, pretpostavlja se, daleko je nehomogenija {to se ti~e distribucije zimuju}ih potkornjaka, {to je rije{eno replikacijama u obliku pravokutnih i sto`astih eklektora {umskoga ~etinjka. Unato~ biolo{koj slo`enosti objekta istra`ivanja i tehni~kim pote{ko}ama u provedbi samoga pokusa, rezultati su istra`ivanja vrlo zanimljivi ne samo sa znanstvenoga gledi{ta jer daju i vrlo korisne informacije {umarstvu u kontekstu slo`enih postupaka nadziranja i sanacije smrekovih sastojina napadnutih smrekovim pisarem. Radi preglednosti raspravu smo sukladno naravi utvr|enih rezultata podijelili na tri dijela.
4.1 [umska stelja kao mjesto prezimljavanja smrekova pisara – Forest litter as an overwintering site for the eight toothed spruce bark beetle Iako je poznato da imaga smrekova pisara prezimljuju pod korom smreka u kojoj su se razvili jo{ tijekom kasnoga ljeta i jeseni, isto je tako nedvojbeno utvr|eno da dio populacije napu{ta deblo i da se zavla~i u {umsku stelju (Biermann 1977, Botterweg 1982, Lieutieur i dr. 2004). Za{ti}en debelim snje`nim pokriva~em, na taj na~in imago pisara, s manje rizika od smrzavanja, mo`e pre`ivjeti duge zimske mjesece (Austarå 1993). U pregledu dotada{njih istra`ivanja Biermann (1977) navodi razli~ite scenarije razdiobe imaga smrekova pisara prema mjestu njihova prezimljavanja za podru~je Njema~ke i [vicarske. Pove}ani postotak prezimljavanja u {umskoj stelji povezuje s godinama njegove masovne prenamno`enosti. Na~elno, smatra se da populacije smrekova pisara na sjeveru Europe uglavnom prezimljuju u {umskoj stelji jer jedino tako mogu pre`ivjeti pod za{titom snje`noga pokriva~a s obzirom na ekstremno niske zimske temperature (Lieutieur i dr. 2004). U ju`nim dijelovima smrekova areala pove}ava se udio zimuju}ih jedinki na mjestu formiranja imaga, pod korom napadnutih smreka. U Hrvatskoj ova pojava nije niCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
kad do sada bila dokumentirana ni znanstveno obra|ena. Rezultati su osobito zanimljivi i u kontekstu nekih europskih istra`ivanja koja upu}uju na mogu}nost prilagodbe smrekova pisara na iznimno niske zimske temperature na sjeveru areala obi~ne smreke odabirom {umske stelje kao povoljnijega zimovali{ta (Austarå 1993) te pove}anja udjela populacije koja zimuje u kori na jugu smrekova areala (Lieutieur i dr. 2004). Rezultati provedenoga istra`ivanja (slika 4) nedvojbeno su ukazali na ~injenicu da smrekov pisar, osim pod korom napadnutih smreka, doista prezimljuje i u {umskoj stelji, i to u posve zna~ajnom omjeru. Promatramo li poredbeno rezultate eklodiranih imaga po jedinici obuhva}ene povr{ine na dvjema pokusnim plohama (slika 3), osim ~injenice da je na objema lokacijama zabilje`en zna~ajan broj imaga iz {umske stelje (40 – 50 %), razvidna je i razlika u korist odabira »kore na stablu« kao mjesta prezimljavanja na 324 m ni`oj lokaciji u [tirova~i. Iako se radi o razmjerno maloj razlici i malom broju replikacija, taj se rezultat uklapa u {iri kontekst europskih istra`ivanja gdje bismo zonalni u~inak mogli zamijeniti posljedicom visinskoga slojanja, pojavom koja je {iroko poznata kod ekologije kukaca i u biologiji uop}e, a posebice je intenzivno prou~avana kod nekih kukaca u kontekstu klimatskih promjena (Robinet i dr. 2007). Rezultati provedenoga istra`ivanja upu}uju dakle na ~injenicu da se udio zimuju}ih imaga smrekova pisara mijenja s nadmorskom visinom sastojine, odnosno da je u svezi sa zimskim temperaturnim profilom stani{ta. Pritom dr`imo da je podatak o nadmorskoj visini i/ili geografskoj {irini smrekove sastojine tek okvirni preduvjet za procjenu razdiobe dijela zimuju}ih imaga lokalne populacije smrekova pisara. Mnogo je va`nije poznavanje zimskih prilika (u~estalost i trajanje niskih temperatura te visina i trajanje snje`noga pokriva~a), {to u uvjetima na{ega kra{koga reljefa (temperaturne inverzije) mo`e zna~ajnije utjecati na strategiju prezimljavanja lokalnih populacija potkornjaka. Dodatna okolnost koja u na{im uvjetima zasigurno ima utjecaja na strukturu i odabir stani{ta zimuju}ih imaga nekoga podru~ja jest i njihova genetska struktura. Znanstveno je potvr|ena ~injenica da populacije pisara na sjeveru Europe imaju u`u genetsku varijabilnost od onih na jugu (Stauffer i dr. 1999). To se obja{njava njihovim nestankom za vrijeme posljednje oledbe i naknadnom rekolonizacijom tijekom postglacijala iz refugija s juga Europe (Stauffer 2004). Kako su upravo na{e populacije pisara evolucijski najstarije (Stauffer i dr. 1999), mo`e se zaklju~iti i da su u genetskom, a onda i u ekolo{kom smislu najplasti~nije te da se lako mogu prilago|avati vrlo raznolikim uvjetima niskih temperatura zimi. Ta prilagodljivost zasigurno vrijedi u prostornom, ali i u vremenskom smislu, Croat. j. for. eng. 32(2011)1
B. Hra{ovec i dr.
tj. »pogre{an« odabir strategije prezimljavanja neke lokalne generacije pisara poni{tava se proljetnom imigracijom jedinki s podru~ja na kojem je strategija odabira mjesta prezimljavanja bila u potpunosti u skladu sa zimskim temperaturnim re`imom. Ostala bioekolo{ka obilje`ja njihove »strategije odr`anja populacije«, poput evolucijski razvijene tzv. »disperzivne faze leta« svje`e eklodiranih imaga (Sauvard 2004), dodatno omogu}uju vrlo brze prilagodbe i potrajnost populacija cjelovitoga geografskoga podru~ja. U uvjetima vrlo razvedenoga reljefa i zna~ajnih mikroklimatskih razlika svojstvenih smrekovim sastojinama emigracijsko-imigracijski u~inak (Duelli i dr. 1997, Pernek i dr. 2001) mo`e u zna~ajnoj mjeri djelovati i na odabir prostorne ni{e za prezimljavanje.
4.2 Fenolo{ke razlike – Phenological differences Drugi va`an niz rezultata provedenoga istra`ivanja definira me|uovisnost prostorne ni{e zimuju}ih jedinki smrekova pisara i pripadne fenologije rojenja imaga prve proljetne generacije. Rezultati prikazani na slici 3 ukazuju vrlo jasno na fenolo{ke razlike izme|u dviju kohorti istih lokalnih populacija smrekova pisara i razlike izme|u dviju razli~itih populacija (udaljenih me|usobno preko 17 km) na pokusnim plohama na kojima je provedeno istra`ivanje. Prvo {to se uo~ava jest vremenski pomak u postizanju maksimuma rojenja na objema lokacijama od pribli`no dva tjedna. Na ni`oj lokaciji »[tirova~a« najve}i je ulov postignut u tjednu izme|u 11. i 18. svibnja, dok je na lokaciji »Zavi`an« maksimum postignut u posljednjim danima svibnja. Va`no je pritom istaknuti da je mogu}nost »propu{tanja« samoga po~etka naleta feromonskom klopkom isklju~ena s obzirom na to da su obje feromonske klopke stavljene u funkciju s vremenskim odmakom do prvih ulova od pribli`no jednoga tjedna (»[tirova~a« 5. svibnja i »Zavi`an« 12. svibnja). Ista pravilnost pomaka od dva tjedna vrijedi i za sam po~etak naleta na feromonske klopke (»[tirova~a« 11. svibnja, »Zavi`an« 19. svibnja 2 jedinke i 26. svibnja 45 jedinki). Razli~it je me|utim intenzitet i trajanje naleta potkornjaka na pokusnim plohama. Na ni`oj lokaciji u [tirova~i prvo rojenje i nalet imaga na feromonsku klopku proteglo se kroz ~etiri tjedna u svibnju. Na tristotinjak metara vi{oj lokaciji, na Zavi`anu, ~itavo razdoblje trajanja naleta prve generacije svelo se na dva tjedna po~etka lipnja iste godine. Tako uo~ljiva razlika mogla je biti u vezi sa specifi~nom topografijom okolnoga terena odnosno dinamikom nestanka snje`noga pokriva~a i posljedi~no aktivacijom zimuju}ih imaga. Postoji mogu}nost i da je ona povezana s razlikama u proporciji imaga u {umskoj stelji u odnosu na ni`u nadmorsku visinu, no provedenim pokusom nije se prikupilo dovoljno podataka za
217
B. Hra{ovec i dr.
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
dokazivanje prirode te veze. [to se vremenskoga pomaka rojenja u visinskom smislu ti~e, on je poznat u znanstvenoj literaturi, ali i praksi srednjoeuropskoga {umarstva (Lieutieur i dr. 2004). [tovi{e, u najnovije vrijeme bilje`e se i zna~ajni pomaci u modeliranju fenologije rojenja smrekova pisara u odnosu na temperaturni profil stani{ta kao posljedice nadmorske visine, inklinacije i ekspozicije (Baier i dr. 2007). S obzirom na temperaturu potrebnu za aktivaciju zimuju}ih imaga pisara jasno je da u smrekovim sastojinama na razini ~itave Hrvatske taj vremenski pomak mo`e biti i ve}i, kako to ve} dulji niz godina na feromonskim klopkama bilje`e hrvatski {umari (usmena komunikacija Hrvatske {ume d.o.o. i [umarski institut). Druga jasno uo~ljiva fenolo{ka pojava koja izlazi iz dobivenih rezultata jest razlika u razdoblju aktivacije i dinamike izlaska zimuju}ih imaga u dvije istra`ivane prostorne ni{e. Na objema lokacijama istodobno su se na eklektorima pojavile jedinke smrekova pisara izi{le iz kore dube}e napadnute smreke i one izi{le iz ~etinjka. Razlike, na svakoj lokaciji posebice, pokazale su se u dinamici izlaska tih dviju kohorta istih lokalnih populacija. Dok su na pokusnoj plohi »[tirova~a« sve jedinke prikupljene na izlasku iz kore izi{le u prvom tjednu provedbe pokusa (skupljanje 27. travnja), na pokusnoj plohi »Zavi`an« prvo imago (jedna jedinka!) zabilje`en je u drugom tjednu trajanja pokusa (19. svibnja), dok je izlazak ostatka prikupljenih jedinki iz kore izolirane smreke izlazio idu}a tri tjedna (posljednje jedinke 9. lipnja). Obja{njenje te pojave na temelju rezultata istra`ivanja nije razvidno. Jedna od mogu}nosti jest da je na ni`oj lokaciji propu{ten sam po~etak izlaska imaga iz kore smreke na koju je montiran cilindri~ni eklektor (slika 2C) pa nedostaje dio stupaca s lijeve strane grafikona (slika 3, prvi red lijevo). Zna~ajno razli~iti temperaturni re`im na razini jednoga stabla s obzirom na temperaturu kore osun~anoga i neosun~anoga dijela u uvjetima razli~ite okolne temperature zraka mogao bi s druge strane biti uzrokom razli~ite dinamike izlaska zimuju}ih imaga kakav je zabilje`en na pokusnoj plohi »Zavi`an«, no za tako ne{to potrebno bi bilo detaljnije utvrditi iz kojih to~no dijelova kore i kada u prolje}e izlaze imaga pisara. Svakako, zanimljiva je tema za budu}e istra`ivanje, osobito u kontekstu odabira dijela kore (s obzirom na strane svijeta) u doba pripreme za zimsku dijapauzu pod konac ljeta ili po~etkom jeseni prethodne godine. Jedna o~igledna ~injenica, vidljiva iz dobivenih rezultata izlaska potkornjaka iz kore dube}ega stabla i feromonskih ulova, jest utvr|ena vremenska diskrepancija izme|u izlaska potkornjaka iz kore dube}e smreke i po~etka i tijeka ulova na feromonskim klopkama (slika 3, prvi red). O~ito je iz
218
poredbenih rezultata tih ulova na plohi »[tirova~a« da je rije~ o pojavi tipi~noga diperzijskoga leta prvih, najranije aktiviranih proljetnih imaga. Od izlaska prvih imaga iz kore napadnute smreke (na toj su plohi oni jasno prethodili izlasku imaga iz {umske stelje) pa do prvih zna~ajnijih feromonskih ulova utvr|eno je ka{njenje od tri tjedna. Mo`e se zaklju~iti da je barem dio toga ka{njenja uzrokovan prostornom disperzijom izi{lih potkornjaka i njihovom naknadnom reakcijom na semiokemikalijske putokaze u obliku agregacijskih feromona (Byers 2004). Na vi{oj pokusnoj lokaciji na Zavi`anu ta pojava nije uo~ena. Mogu}i razlog mogla bi biti imigracija olfaktorno aktivnih imaga iz ni`ih i toplijih visinskih pojasa koja je koincidirala s aktivacijom lokalnih imaga iz kore i onih iz {umskoga ~etinjka na ovim visinama i ekspozicijama. Ra{~lamba grafikona na slici 3 upu}uje jo{ i na ~injenicu da su svi eklektori na {umskoj stelji, bez obzira na njezin sastav (~isti ~etinjak, ~etinjak s otpalom korom), imali ulove. Tako|er, na lokaciji »Zavi`an« vidljiva je i razmjerna ujedna~enost izlaska, kako terminski (u tjednu 26. svibnja – 2. lipnja), tako i broj~ano (ulovi 2. lipnja u sto`astim eklektorima iznosili su redom: 28, 29, 39, 42). Pritom su sto`ac 1 i 2 postavljeni na ~etinjak bez otpale kore, a 3 i 4 na ~etinjak s prirodno otpalom smrekovom korom. Na objema lokacijama na isti je na~in obavljena monta`a eklektora, tj. u neposrednoj blizini napadnutih smreka. Utvr|ena zna~ajna razlika u broj~anom iznosu ulova svedenom na jedinicu povr{ine na dvjema pokusnim plohama (60 : 10 potkornjaka na 1 m2, odnosno {esterostruko ve}a gusto}a zimuju}ih imaga pisara u stelji plohe »Zavi`an« u odnosu na »[tirova~u«) vjerojatno je u svezi s razli~itim uvjetima ulaska u zimsku dijapauzu koji vladaju na tako razli~itim stani{tima. Druga je mogu}nost da je zimuju}a populacija na Zavi`anu u godini istra`ivanja doista i bila zna~ajno ve}a od one u [tirova~i, {to se mo`e vidjeti iz omjera broja ulovljenih jedinki smrekova pisara izi{lih iz smrekove kore i svedenih na jedinicu povr{ine. Taj je omjer gotovo identi~an prethodno spomenutomu omjeru (60 : 14 potkornjaka na 1 m2 u korist plohe »Zavi`an«).
4.3 Odjek dobivenih rezultata na mogu}nost suzbijanja ljetnih `ari{ta napada smrekova pisara – Implications of research results on suppression efficiency of summer outbreak foci of eight toothed spruce bark beetles Utvr|ena biolo{ka obilje`ja na~ina prezimljavanja smrekova pisara te fenolo{ke odlike prve proljetne generacije imaju va`an odjek na u~inkovitost poduzetih mjera za{tite. Prakti~na korist i smisao provedenoga istra`ivanja o~ituje se u posljedicama koje Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
nastaju na temelju jednoga ili drugoga dominiraju}ega na~ina prezimljavanja. U slu~aju dominantnoga prezimljavanja pod korom napadnutih smreka smislena je i korisna metoda ranoga uklanjanja napadnutih smrekovih stabala prije proljetnoga izlijetanja nove generacije kornja{a, kada je to prakti~no izvedivo na odre|enom terenu. U suprotnom slu~aju, tj. dominantnoga prezimljavanja u {umskoj stelji, ta metoda integriranoga pristupa postaje besmislena. Jedna od najstarijih i naju~inkovitijih mehani~kih mjera kurativne za{tite (nakon {to je do ubu{ivanja potkornjaka ve} do{lo) pravodobno je otkoravanje napadnutih smreka, ~ime se uspje{no mogu uni{titi njegovi predadultni stadiji (jaje, li~inka, kukuljica). Sam postupak otkoravanja mogu}e je danas provesti na vi{e na~ina, ali klju~ je uspjeha da se uspije provesti u vremenskom tjesnacu do pojave prvih razvijenih kornja{a nakon ~ega otkoravanje gubi smisao. Druga mogu}nost, u na{im uvjetima danas ~e{}e kori{tena, tako|er je pravodobna sje~a i trenuta~ni izvoz napadnutih debala smreke izvan {ume, naj~e{}e na udaljena stovari{ta ili kona~ne destinacije primarne drvne obrade. Ne ulaze}i dalje u brojne ostale kulturalne, mehani~ke, kemijske, biotehni~ke i biolo{ke mjere za{tite smreke od napada potkornjaka i suzbijanja njihova napada (Wermelinger 2004), osvrnut }emo se ovdje samo na postupak sanacije ljetnih `ari{ta napada smrekova pisara. Uz uvjet da je napad uo~en na vrijeme i postupak sanacije zapo~et prije dovr{etka razvoja potkornjaka u kori napadnutih smreka, rezultat }e ovisiti samo o kvaliteti obavljenoga posla. U slu~aju da je `ari{te propu{teno sanirati do konca teku}e godine, pa se pristupa njegovoj sanaciji na prolje}e idu}e, rezultat i u~inkovitost mo`e zna~ajno podbaciti. ^ak i kad se proljetna sanacija provodi dovoljno rano (prije po~etka rojenja prve generacije potkornjaka), ostaje ~injenica da je uspje{nost ovisna o tome koji dio populacije zimuju}ih imaga uni{tavamo otkoravanjem odnosno iznosimo iz sastojine. Kako su rezultati provedenoga istra`ivanja pokazali, nedvojbeno je da dio populacije koji zimu provede u {umskoj stelji ostaje u potpunosti izvan svih postupaka proljetne sanacije i proporcija imaga koja zimuju u stelji mo`e na nekim stani{tima (nadmorskim visinama) biti zna~ajna, {to kod visokih gusto}a populacija i godina gradacija potkornjaka mo`e biti golem potencijal nastavka i {irenja gradacije te potpunoga umanjenja u~inaka provedenih mjera sanacije `ari{ta. Stoga je preporu~ljiva {to ranija provedba sanacije ljetnih `ari{ta smrekova pisara, svakako prije po~etka kukuljenja koncem ljeta. U praksi je to razdoblje kolovoza i rujna, kada je na terenu mogu}e identificirati `ari{ta druge generacije pisara po vanjskim simptomima napada. Ponekad je to te{ko provedivo jer ne dolazi Croat. j. for. eng. 32(2011)1
B. Hra{ovec i dr.
do jasne vizualne manifestacije simptoma, prakti~no sve do zimskih mjeseci idu}e kalendarske godine (kro{nja zelena, kora otpada). U takvim okolnostima ostaje naknadna sanacija propu{tenih `ari{ta uz anticipiranje mogu}nosti da jedan zna~ajan dio populacije imaga zaostaje u stelji i da mo`e ponovno u prolje}e napasti. Druga va`na prakti~na spoznaja povezana je s primjenom feromonske klopke u monitoringu smrekova pisara i interpretaciji ulova u sustavu integrirane za{tite. Poredbena ra{~lamba feromonskih ulova i izlazaka imaga na eklektorima pokazuje njihov vremenski odmak. U uvjetima ni`e pokusne plohe u provedenom istra`ivanju on je iznosio oko tri tjedna (slika 3), {to zna~i da se s ranim prolje}em u {umi pojavljuju imaga pisara prije nego {to ih utvrdimo na feromonskim klopkama. Donekle to je u skladu s ve} prije komentiranim biolo{kim odlikama disperzne faze rojenja potkornjaka, ali moramo uzeti u obzir i mogu}nost da se dio potkornjaka u okolnoj {umi ve} ubu{uje u vrijeme kad bilje`imo prve nalete na feromonskoj klopci. Nedvojbeno je da prvi feromonski ulovi potkornjaka zapravo predstavljaju imaga aktivirana nakon uspje{noga prezimljavanja, a rezultati istra`ivanja potvr|uju da je zapravo na po~etku rije~ uglavnom o jedinkama koje su prezimjele pod korom dube}ih stabala. To nadalje zna~i da se nakon bilje`enja prvih feromonskih ulova na nekom terenu mo`e smatrati da je sanacija pro{logodi{njih ljetnih `ari{ta od sekundarnoga zna~enja, tj. potpuno bezna~ajna sa za{titno-preventivnoga aspekta. U~inkovitije je tada resurse preusmjeriti na polaganje lovnih stabala, ~ime se roje}a imaga preusmjeravaju na nadzirani objekt njihova napada.
5. Zaklju~ci – Conclusions Istra`ivanjem prezimljavanja smrekova pisara provedenim u prirodnim smrekovim sastojinama sjevernoga Velebita utvr|eno je sljede}e: Þ potvr|eno je da smrekov pisar, osim pod korom dube}ih smreka, uspje{no prezimljuje i u okolnoj {umskoj stelji, Þ proporcija imaga zimuju}ih u kori i {umskoj stelji promjenjiva je i istra`ivanjem dobivene vrijednosti iznosile su 1 : 1 u vr{noj zoni sjevernoga Velebita odnosno 6 : 4 u korist imaga pod korom u zoni [tirova~e, Þ rezultati upu}uju na zaklju~ak da se u ni`im i zimi toplijim uvjetima proporcija imaga zimuju}ih pod korom ljeti napadnutih smreka pove}ava, Þ utvr|ena je vremenska razlika izme|u stvarne pojave imaga u {umi i registracije njihove
219
B. Hra{ovec i dr.
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
pojave feromonskom klopkom; taj je pomak iznosio na ni`oj lokaciji u [tirova~i oko tri tjedna, dok je u vr{noj zoni Zavi`ana iznosio oko dva tjedna, Þ prakti~ne posljedice utvr|enih biolo{kih obilje`ja smrekova pisara zna~ajne su za provedbu za{tite i pru`aju jasno znanstveno upori{te za njihovu trenuta~nu prakti~nu implementaciju u dijelu postupaka i metoda koji se odnose na sanaciju `ari{ta napada smrekova pisara, Þ nastavak istra`ivanja omogu}it }e daljnje dopune i pobolj{anja u~inkovitosti represivnih mjera za{tite u dijelu koji je povezan s jo{ neistra`enim biolo{kim aspektima drugoga ljetnoga rojenja smrekovih potkornjaka i njihove pripreme za zimsku dijapauzu.
Zahvala – Acknowledgements Istra`ivanje je provedeno u sklopu znanstvenoistra`iva~koga projekta Hrvatskih {uma d.o.o., Kontrola i suzbijanje jelovih i smrekovih potkornjaka. Autori zahvaljuju djelatnicima U[P Senj i U[P Gospi}, [umarija Krasno i Peru{i} na vi{egodi{njoj pomo}i i besprijekornoj suradnji te djelatnicima NP »Sjeverni Velebit« na ukazanoj pomo}i i trudu pri terenskom postavljanju i odr`avanju dijela pokusa u vr{noj zoni Zavi`ana.
6. Literatura – References Ani}, I., J. Vukeli}, S. Mikac, D. Bak{i}, D. Ugarkovi}, 2009: Utjecaj globalnih klimatskih promjena na ekolo{ku ni{u obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj. [umarski list, 138 (3–4): 135–144. Austarå, Ø., F. Midtgaard, T. Saether, 1993: Densities of hibernating Ips typographus in the forest litter around attacked and killed spruce trees, with records of spring emergence and flight patterns. Medd Nor Skogforsoeksves, 46 (12): 1–12. Baier, P., J. Pennerstorfer, A. Schopf, 2007: PHENIPS-A comprehensive phenology model of Ips typographus (L.) (Col., Scolytinae) as a tool for hazard rating of bark beetle infestation. Forest Ecology and Management, 249 (3): 171–186. Biermann, G., 1977: Zur überwinterung des Buchdruckers, Ips typographus (L.), in der Bodenstreu (Col., Scolytidae). Zeitschrift für Angewandte Entomologie, 84 (1–4): 59–74. Botterweg, P. F., 1982: Dispersal and flight behaviour of the spruce bark beetle Ips typographus in relation to sex, size and fat content. Zeitschrift für Angewandte Entomologie, 94 (1–5): 466–489. Byers, J. A., 2004: Chemical ecology of bark beetles in a complex olfactory landscape. U: F. Lieutier, K. R. Day, A. Battisti, J.-C. Grégoire, H. F. Evans (ur.), Bark and wood
220
boring insects in living trees in Europe, a synthesis, Kluwer, Dordrecht, The Netherlands, str. 89–134. Christiansen, E., A. Bakke, 1988: The spruce bark beetle of Eurasia. U: A. A. Berryman (ur.), Dynamics of Forest Insect Populations; Patterns, Causes, Implications, Plenum Press, New York – London, str. 479–503. Duelli, P., P. Zahradnik, M. Knizek, B. Kalinova, 1997: Migration in spruce bark beetles (Ips typographus L.) and the efficiency of pheromone traps. Journal of Applied Entomology, 121 (1–5): 297–303. Hra{ovec, B., 1995: Feromonske klopke – suvremena biotehni~ka metoda u integralnoj za{titi {uma od potkornjaka. [umarski list, 109 (1–2): 27–31. Hra{ovec, B., M. Pernek, D. Dimini}, I. Pila{, 2005: The uprise of xylophagous insect populations in Croatia as a consequence of climatic changes. U: T. Priwitzer et al. (ur.), Climate Change – Forest Ecosystems & Landscape, Forest Research Institute, Zvolen, str. 31–33. Hra{ovec, B., M. Pernek, D. Mato{evi}, 2006: Rezultati jednogodi{njega motrenja populacija potkornjaka na {irem podru~ju Risnja~koga masiva sustavom feromonskih klopki. Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 337–354. Hra{ovec, B., M. Pernek, D. Mato{evi}, 2008: Spruce, Fir and Pine Bark Beetle Outbreak Development and Gypsy Moth Situation in Croatia in 2007. Forstschutz Aktuell, 44: 12–13. Lieutier, F., K. R. Day, A. Battisti, J.-C. Grégoire, H. F. Evans (ur.), 2004: Bark and wood boring insects in living trees in Europe, a synthesis. Kluwer, Dordrecht, The Netherlands, 569 str. Mati}, J., J. Skenderovi}, 1992: Uzgajanje {uma. U: \. Rau{ (ur.), [ume u Hrvatskoj, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i JP »Hrvatske {ume» p.o., Zagreb, str. 81–95. Mati}, S., A. Doku{, S. Orli}, 1992: [umske kulture i planta`e. U: \. Rau{ (ur.), [ume u Hrvatskoj, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i JP »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 105–108. Pernek, M., 2000: Feromonske klopke u integralnoj za{titi smrekovih {uma od potkornjaka. Radovi – [umarski institut Jastrebarsko, 35 (2): 89–100. Pernek, M., B. Hra{ovec, 2003: Istra`ivanje selektivnosti feromonskih pripravaka i Theysohn® klopki namijenjenih ulovu smrekovih potkornjaka. Radovi – [umarski institut Jastrebarsko, 38 (1): 5–21. Pernek, M., B. Hra{ovec, M. @upani}, 2001: Analiza prostornog odziva ozna~enih jedinki smrekova pisara (Ips typographus L.) na izvor sinteti~kog agregacijskog feromona. Radovi – [umarski institut Jastrebarsko, 36 (2): 123–137. Pfeffer, A., 1995: Zentral – und westpaläarktische Borken – und Kernkäfer (Coleoptera: Scolytidae, Platypodidae). Pro Entomologia, c/o Naturhistorisches Museum Basel, 310 str. Raffa, K. F., B. H. Aukema, B. J. Bentz, A. L. Carroll, J. A. Hicke, M. G. Turner, W. H. Romme, 2008: Cross-scale Drivers of Natural Disturbances Prone to Anthropogenic Amplification: The Dynamics of Bark Beetle Eruptions. BioScience. 58 (6): 501–517. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
B. Hra{ovec i dr.
Robinet, C., P. Baier, J. Pennerstorfer, A. Schopf, A. Roques, 2007: Modelling the effects of climate change on the pine processionary moth (Thaumetopoea pityocampa L.) expansion in France. Global Ecology and Biogeography, 16 (4): 460–471.
Tur~ani, M., W. Grodzki, P. Fleischer, J. Novotny, B. Hra{ovec, 2003: Can air pollution influence spruce bark beetle populations in the Central European mountains? Ekologia (Bratislava), 22 (Suppl. 1): 371–382.
Sauvard, D., 2004: General biology of bark beetles. U: F. Lieutier, K. R. Day, A. Battisti, J.-C. Grégoire, H. F. Evans (ur.), Bark and wood boring insects in living trees in Europe, a synthesis, Kluwer, Dordrecht, The Netherlands, str. 63–88.
Vukeli}, J., \. Rau{, 1988: [umarska fitocenologija i {umske zajednice u Hrvatskoj. [umarski fakultet, Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 310 str.
Stauffer, C., 2004: Genetic tools in scolytid research. U: F. Lieutier, K. R. Day, A. Battisti, J.-C. Grégoire, H. F. Evans (ur.), Bark and wood boring insects in living trees in Europe, a synthesis, Kluwer, Dordrecht, The Netherlands, str. 55–61.
Wellenstein, G., 1954: Die große Borkenkäferkalamität in Südwestdeutschland 1944–1951. Berichte und Studien zur Lebensweise, Epidemiologie und Bekämpfung der rindenbrütenden Käfer an Fichte und Tanne. Forstschutzstelle Südwest, Ringingen, Deutschland, 496 str.
Stauffer, C., F. Lakatos, G. M. Hewitt, 1999: Phylogeography and postglacial colonization routes of Ips typographus L. (Coleoptera, Scolytidae). Molecular Ecology, 8 (5): 763–773.
Wermelinger, B., 2004: Ecology and management of the spruce bark beetle Ips typographus – a review of recent research. Forest Ecology and Management, 202 (1–3): 67–82.
Abstract
Overwintering of Eight Toothed Spruce Bark Beetle (Ips typographus) in Spruce Forests of North Velebit The eight toothed spruce bark beetle (Ips typographus) plays an important role in spruce forests of Croatia, in the same way as it does in the rest of Europe wherever spruce grows. The size and intensity of its outbreaks is considerably lower though, and compared with the majority of countries scoring huge timber losses, Croatian forestry in general is much less affected, both economically and ecologically, by this bark beetle. Mixed tree species composition, natural origin and uneven age structure of spruce stands surely adds to the less pronounced and sporadic outbreaks in the Croatian territory. The recent rise of bark beetle populations in general, and above than average attacks of this bark beetle in the central parts of Dinaric mountain chain, initiated some new, targeted research projects. In the northern part of the Velebit Mountain, in the spring of 2008, a field trial was set up aimed at investigating the overwintering strategy of the eight toothed spruce bark beetle on two experimental plots in different elevation zones. The core idea was to test the already described phenomenon of different hibernation niche choice within the northern dwelling populations (predominantly choosing forest litter) and southern populations (staying within their growing niche, under the spruce bark). The general objective of the research and the expected outcomes fall within the area of sanitation felling and mechanical procedures in a wider concept of integrated bark beetle suppression tactics that could be used by Croatian foresters. Each experimental plot was characterized by the freshly attacked group of spruce trees (last summer – second generation of spruce bark beetle). The aerial distance between the lower »[tirova~a« plot (1080 meters a.s.l.) and the higher »Zavi`an» plot (1404 meters a.s.l.) was 17.5 kilometers ensuring that the two were well separated in space. The altitudinal difference of 324 meters might not seem striking but climatic conditions in the area of experimental plots are quite different, notably in terms of temperature profile and height and duration of snow cover. On each experimental plot a set of forest floor eclectors was set up within the vicinity of standing spruces hit by the last summer bark beetle attack. Also, on each of the plots, one tree–mounted cylindrical eclector was wrapped around the lower tree trunk of a standing spruce, collecting beetles emerging from the bark (details in Table 1, Fig. 2). In the close vicinity of the plots a pheromone trap was installed (commonly used Theysohn® type trap baited with Pheroprax® aggregation lure). The total area under the eclectors varied on the plots and the results of the collected beetles were interpreted accordingly, per unit of covered area. Beetles emerging in the eclectors and those trapped in the pheromone traps were collected on a weekly basis and counted in the laboratory. The trial started on April 19 and ended on June 9 covering fully the flight of the first, spring generation of spruce bark beetle. This statement is backed up by the parallel pheromone monitoring network data, which clearly confirm the onset and decline of the beetles spring swarm. The obtained results confirmed that the eight toothed spruce bark beetle does overwinter in the forest litter. The ratio between adults staying in their developmental sites (spruce bark) and those that entered forest litter varied in the two plots. In the higher plot the ratio was 50:50. The lower plot revealed a ratio of 60:40 in favor of beetles using bark instead of litter as an overwintering niche (Fig. 4). Assuming the altitudinal to zonal conversion concept, at Croat. j. for. eng. 32(2011)1
221
B. Hra{ovec i dr.
Prezimljavanje smrekova pisara (Ips typographus) u smrekovim {umama sjevernoga Velebita (211–222)
least on a trend level, the obtained results correspond with the described tendency of south-north preference shift towards the forest litter as an overwintering niche. More importantly, the mere fact that after their full development in late summer/early fall, tenure adults of eight toothed spruce bark beetle enter litter, as confirmed by this research in a typical Croatian forest where spruce grows naturally, sheds new light on the efficiency of sanitation felling. The guidance tactics derived by this research dictate early logging operations, before the end of summer and in the period when beetles are still under the bark. This is especially important when stands are at higher elevations or grow in very harsh winter conditions in terms of temperature. Lower elevations, on the other hand, leave more time to sanitation logging, provided that the operations (removal of attacked trees) are finished before the onset of the beetle spring swarming. The efficiency of sanitation logging, as a part of the integrated bark beetle management, therefore, strongly depends on the proportion of the beetles overwintering in the forest litter. This might help to better understand the various efficiency and uneven impact of sanitation felling on bark beetle outbreak foci in the past in the Croatian spruce forests. Phenological data derived from the temporal analysis of bark beetle appearances in eclectors and pheromone lures (Fig. 3) also give some interesting and useful biological and forestry data. The recorded time lag of roughly two weeks between the start of emergence and peak pheromone trapped beetles on the two plots fits within the concept of the known zonal/altitudinal phenological shift. The practical value lies in the fact that it has been firstly recorded in more detail in one of the Croatian most important spruce growing region. Also, the documented time lag between the first emergers (both bark and forest litter) and first pheromone trapped beetles illustrates the known phenomenon of the first flight phase of the spruce bark beetle – the dispersal flight. The reason why this time lag was longer in the lower plot and shorter in the higher plot is explained by the possible immigration of earlier emerged beetles in the lower elevations lured to the pheromone trap in the higher elevated plot. Also, the duration and dynamics of beetle emergence on both plots varies significantly and is related to climatic regime in the plot area, which was measured (temperature, dew point, absolute and relative humidity) but not presented in this paper. What is evident from the pheromone trap catches (Fig. 3) is the narrower curve of the flying period of the first generation beetles in the higher plot versus lengthier swarming period in the lower plot (two weeks versus two weeks). In our opinion the most important outcome of this research for the Croatian forestry practice is the confirmation that forest litter is an overwintering niche of the eight toothed spruce bark beetle. In spite of the geographical position, i.e. the south part of the common spruce and spruce bark beetle distribution, the Croatian forestry must take into account that a significant part of beetle population can be missed by early fall or spring during sanitation operations, consequently enabling the beetle outbreaks to continue at an unacceptable pace. From the entomological point of view, it would be interesting to continue the research deeper in terms of within–the–species variability of Croatian spruce bark beetle populations. Assuming the fact that these populations are genetically old and wide in ecological plasticity, it is reasonable to expect that they can easily adapt to changing climatic conditions, escaping the winter mortal subzero temperatures by shift in ratio of cohorts of beetles choosing bark or litter as their overwintering niche. Keywords: Ips typographus, overwintering, spring generation, suppression
Adresa autorâ – Authors' address:
Primljeno (Received): 18. 12. 2010. Prihva}eno (Accepted): 18. 2. 2011.
222
Prof. dr. sc. Boris Hra{ovec e-po{ta: hrasovec@sumfak.hr Milivoj Franjevi}, dipl. in`. {um. e-po{ta: franjevic@yahoo.com [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za za{titu {uma i lovno gospodarenje Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb Luka Kasumovi}, dipl. in`. {um. e-po{ta: kasum5@net.hr »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb Uprava {uma podru`nica Gospi} Buda~ka 23 53 000 Gospi} HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru Danko Dimini}, Nenad Poto~i}, Anamarija Jazbec, Miljenko @upani} Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract U Gorskom kotaru od 2003. do 2010. godine istra`ivana je zaraza stabala obi~ne jele bijelom imelom te status ishrane jele kao doma}ina i imele kao poluparazitske biljke. Tijekom rada utvr|ene su lokacije s razli~itim intenzitetom zaraze jelovih stabala. Pojedine su jele jako zara`ene, posebice na tlima silikatne mati~ne podloge. Statisti~kom analizom nije utvr|ena zna~ajna razlika u zara`enosti jela na silikatu i jela na vapnencu i dolomitu, no utvr|eno je ukupno ne{to vi{e imele i njezine biomase na stablima vapnena~ko-dolomitne mati~ne podloge. Zapa`eno je da s pove}anjem osutosti jelovih kro{anja raste i broj grmova imele i njezina biomasa. Analiziraju}i ishranu jele i imele utvr|eno je da imela o~ekivano prati stanje ishrane doma}ina. Razlike u koncentraciji biogenih elemenata prema vrsti mati~noga supstrata u iglicama jele i u li{}u imele gotovo su istovjetne, uzimaju}i u obzir razli~itost apsolutnih vrijednosti. Klju~ne rije~i: obi~na jela, Viscum album ssp. abietis, osutost kro{anja, zaraza, ishrana
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Tijekom 90-ih godina pro{loga stolje}a u Gorskom je kotaru uo~ena zna~ajnija prisutnost bijele imele (Viscum album L.) u kro{njama jele (Abies alba Mill.). Mnoga su stabla bila zara`ena tom poluparazitskom cvjetnicom. Procjenom zdravstvenoga stanja utvr|ena je zaraza od 50 do 77 % jelovih stabala na lokalitetima Cetin, Litori}, Miletka, Goranska Dobra, Velika Vi{njevica, Brod na Kupi, Zavr{je, Skrad Ruda~ i Jasle. Zabrinjavaju}a ~injenica bila je {to su se mnogobrojni grmovi imele (zbog potrebe za svjetlom) nalazili u gornjim dijelovima kro{anja, oduzimaju}i jelama ne samo vodu i mineralne tvari ve} i svjetlo, utje~u}i na daljnji razvoj i rast, odnosno na zdravstveno stanje jelovih stabala. Bijela je imela poluparazitska cvjetnica koja je taksonomski podijeljena u tri podvrste: V. album L. ssp. album, V. album L. ssp. abietis /Wiesb./ Abromeit i V. album L. ssp. austriacum /Wiesb./ Vollmann. Prema Barneyu i dr. (1998) doma}ini V. album L. ssp. album jesu mnoge vrste bjelogori~noga drve}a i grmlja, doma}ini su V. album L. ssp. austriacum razli~ite crnogori~ne vrste (ve}inom borovi), dok su jele uglavnom doma}ini tre}e podvrste V. album L. ssp. abietis. Posljednjih nekoliko desetlje}a pojedini su autori istra`ivali bijelu imelu na obi~noj jeli u nekoliko Croat. j. for. eng. 32(2011)1
europskih zemalja, uklju~uju}i Hrvatsku te susjedne dr`ave (Klepac 1955, Brossier i Plagnat 1960, Brossier 1969, Kramer i dr. 1988, Us~upli} 1992, Barbu 2002, Noetzli i dr. 2003, Dimini} i Kauzlari} 2006, Id`ojti} i dr. 2008). Klepac je (1955) istra`uju}i imelu utvrdio da zara`ena jelova stabla u Gorskom kotaru prira{}uju 19 % manje nego nezara`ena, a Noetzli i dr. (2003) utvrdili su pak da se pove}anjem broja grmova imele u kro{nji zna~ajno smanjuje debljinski prirast. U razdoblju od 2001. do 2010. godine zara`enost obi~ne jele bijelom imelom istra`ivana je u Gorskom kotaru. Prvi su rezultati objavljeni 2006. godine (Dimini} i Kauzlari} 2006), koji pokazuju razli~it intenzitet zaraze (prisutnosti) bijele imele u jelovim sastojinama. Istra`ivanje je provedeno na 6 lokaliteta, a jak intenzitet zaraze utvr|en je na lokalitetima Miletka, Podvodenjak i Poto~ine-Crna kosa. U kro{nji sedam uzorkovanih stabala navedenih lokacija ukupno je utvr|eno od 1 026 do 1 122 grma imele s ukupnom biomasom od 123,36 do 165,75 kg. Na svim je pokusnim plohama zabilje`eno da s pove}anjem osutosti jelovih kro{anja raste i broj grmova imele i njihova biomasa. Provedenim istra`ivanjima u sastojinama na silikatu te vapnencu i dolomitu, na jelama u istim kategorijama osutosti kro{anja, utvr|eno je da je prosje~no stablo na silikatu imelom zara`eno 3,24 % vi{e nego stablo na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi.
223
D. Dimini} i dr.
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
Tablica 1. Lokaliteti istra`ivanja zaraze obi~ne jele bijelom imelom u Gorskom kotaru Table 1 Silver fir research sites in Gorski Kotar infested by common mistletoe Lokalitest Locality
Odjel, odsjek Management unit Comp. No.
Povr{ina, ha Nadmorska visina, m Area, ha Altitude, m
Podzolasto sme|e Podzol
20,80
450 – 550
NE
0 – 15
41
37,32
740 – 810
Razna Various
0 – 20
47
43,58
500 – 687
NE, NW
0 – 15
21 A 92
30,81 16,08
760 – 860 500 – 800
10 – 30 1 – 60
66
12,98
710 – 780
67
10,54
700 – 740
SW E Razna Various Razna Various
20 A
10,03
10 A
O{trac Poto~ine-Crna kosa
Vr{ice
Prosje~na biomasa imele zna~ajnije je ve}a u kro{nji jela na silikatu, i to za 11,69 %, nego biomasa imela u kro{nji jela na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi u istim kategorijama osutosti kro{anja. Utvr|eno je nadalje da je prosje~na visina uzorkovane jele na silikatu za 19,25 % ve}a te da je prosje~ni prsni promjer za 16,32 % ve}i od jele na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi. S druge strane, prosje~na dob istih jela na vapnencu i dolomitu ve}a je za 21,34 % od jela na silikatu (stabla su starija), a prosje~na dob najstarije je imele za 15,56 % ve}a (starija) na jeli na vapnencu i dolomitu od imele na jeli na silikatu (Dimini} i Kauzlari} 2006). Rezultati navedenih istra`ivanja pokazali su utjecaj stani{ta (tlo na silikatu nasuprot vapnencu i dolomitu) kako na rast jele tako i na razvoj imele, koja je ovisna o doma}inu. Na temelju tih rezultata istra`ivanje je pro{ireno na status ishrane jelovih stabala i parazitiraju}e imele te sastava tla radi utvr|ivanja uvjeta za uspijevanje i ishranu jele, kao i na pojavu razli~ite zara`enosti stabala imelom. U ovom se radu iznose rezultati istra`ivanja provedenih od 2003. do 2010. godine.
2. Materijal i metode rada – Materials and Methods U Gorskom kotaru radi pra}enja zdravstvenoga stanja istra`ivanja ishrane i zaraze stabala obi~ne jele bijelom imelom odabrano je 6 sastojina (tablica 1). Tri su lokacije odabrane na silikatnoj i tri na vapne-
224
1 – 25 1 – 10
660 – 800
Delnice
Tip tla Soil Type
660 – 700
41,54
Podvodenjak
Nagib, ° Inclination, °
Razna Various S, SE
17 A
Miletka
Ekspozicija Exposition
5 – 10 5 – 10
Distr. sme|e – kiselo sme|e Dystric cambisol Distr. sme|e – kiselo sme|e Dystric cambisol Sme|e Calcocambisol Lesivirano Luvisol Sme|e Calcocambisol
Podtip Sub-Type
Na silikatu On silicate
Na vapnencu i dolomitu On limestonedolomite
na~ko-dolomitnoj podlozi. Takav odabir ploha trebao je obuhvatiti razli~itost uvjeta za uspijevanje i ishranu obi~ne jele te utvrditi pojavu zaraze bijelom imelom u Gorskom kotaru. Od 2003. do 2005. godine na svakoj istra`ivanoj lokaciji odabrano je po 15 jelovih stabala slu~ajnim odabirom razli~ita stupnja osutosti kro{anja. Stabla na plohama nisu birana po kriteriju zara`enosti imelom zbog ovih razloga: Þ tijekom pripremnih istra`ivanja ustanovilo se kako se to~an intenzitet zaraze imelom mo`e utvrditi tek na oborenim stablima, brojenjem i mjerenjem ukupne biomase imele u kro{nji, Þ postizanje slu~ajnoga uzorka prema tom parametru. Za svako stablo procijenjena je osutost kro{nje po kriterijima i metodi UN/ECE ICP Forests, na to~nost od 5 %. Odabrana su stabla oborena. Svakomu je stablu izmjeren prsni promjer, a zatim visina stabla te utvr|ena dob na panju. Kro{nje uzorkovanih stabala detaljno su pregledane. Iz kro{anja su odvojeni svi grmovi imele radi utvr|ivanja njihova broja, a zatim odmah izvagani da se dobije njihova biomasa. Podaci o uzrokovanim stablima dani su u tablicama 2 do 7. Uzorkovanje jele i imele obavljano je u tri godine od konca rujna do po~etka studenoga, odnosno pri kraju vegetacijskoga razdoblja za istra`ivano podru~je, a ovisno o vremenskim uvjetima. U radu se iznoCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
D. Dimini} i dr.
Tablica 2. Lokalitet Miletka: podaci analize 15 uzorkovanih jelovih stabala Table 2 Locality Miletka: analysis data of 15 sampled Silver fir trees Br. stabla Tree No. 1. 2. 3.* 4.* 5. 6.* 7. 8. 9.* 10. 11. 12.* 13.* 14. 15.*
Osutost kro{nje, % Crown defoliation, % 15 25 25 30 30 35 45 45 45 50 50 50 60 60 65
Visina stabla, m Tree height, m 29,8 34,6 35,8 36,8 31,5 30,9 37,7 40,3 38,6 25,6 32,2 35,4 33,5 34,1 34,4
Prsni promjer, cm Breast height diameter, cm 58 61 50 73 51 53 78 76 72 47 63 68 56 67 60
Dob jele na panju, god. Fir age on stump, year 111 116 123 125 115 115 133 120 116 116 118 119 115 134 125
* Podaci o uzorkovanim stablima iz Dimini} i Kauzlari} 2006. – * Data of sampled trees from Dimini} & Kauzlari} 2006
Tablica 3. Lokalitet Podvodenjak: podaci analize 15 uzorkovanih jelovih stabala Table 3 Locality Podvodenjak: analysis data of 15 sampled Silver fir trees Br. stabla Tree No. 1. 2. 3. 4. 5.* 6. 7.* 8.* 9.* 10.* 11. 12.* 13.* 14. 15.
Osutost kro{nje, % Crown defoliation, % 0 5 10 15 25 30 30 35 40 50 55 60 65 70 75
Visina stabla, m Tree height, m 38,1 35,2 28,5 30,4 36,0 31,3 36,5 32,3 31,3 33,3 36,2 31,2 34,4 31,5 38,4
Prsni promjer, cm Breast height diameter, cm 80 60 56 63 63 63 71 65 53 75 68 74 76 56 71
Dob jele na panju, god. Fir age on stump, year 106 104 118 120 111 105 106 103 106 112 113 110 107 122 126
* Podaci o uzorkovanim stablima iz Dimini} i Kauzlari} 2006. – * Data of sampled trees from Dimini} & Kauzlari} 2006
se podaci analize ukupno 90 jelovih stabala (15 po lokalitetu). Analiza stanja zaraze imelom 7 jelovih stabala po lokalitetu, istih stupnjeva osutosti kro{anja po istra`ivanim plohama, objavljena je prije Croat. j. for. eng. 32(2011)1
(Dimini} i Kauzlari} 2006), no zbog cjelovitosti rezultata i ti se podaci navode u ovom radu. Uzorci imele i izbojci jele radi utvr|ivanja njihove prehrane uzimani su iz gornje tre}ine kro{nje, odnosno
225
D. Dimini} i dr.
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
Tablica 4. Lokalitet O{trac: podaci analize 15 uzorkovanih jelovih stabala Table 4 Locality O{trac: analysis data of 15 sampled Silver fir trees Br. stabla Tree No. 1. 2. 3. 4.* 5. 6. 7.* 8.* 9. 10.* 11. 12.* 13.* 14.* 15.
Osutost kro{nje, % Crown defoliation, % 10 15 20 20 30 30 30 35 40 40 55 55 60 65 70
Visina stabla, m Tree height, m 39,4 31,2 30,1 30,2 36,6 39,2 34,5 43,6 31,4 38,3 32,2 36,5 35,1 37,4 36,8
Prsni promjer, cm Breast height diameter, cm 77 46 51 78 78 83 84 92 58 85 56 96 71 75 65
Dob jele na panju, god. Fir age on stump, year 183 119 105 118 226 201 174 190 129 172 121 162 111 190 216
* Podaci o uzorkovanim stablima iz Dimini} i Kauzlari} 2006. – * Data of sampled trees from Dimini} & Kauzlari} 2006
Tablica 5. Lokalitet Poto~ine-Crna kosa: podaci analize 15 uzorkovanih jelovih stabala Table 5 Locality Poto~ine-Crna Kosa: analysis data of 15 sampled Silver fir trees Br. stabla Tree No. 1. 2. 3.* 4.* 5. 6.* 7. 8. 9.* 10. 11.* 12. 13. 14.* 15.*
Osutost kro{nje, % Crown defoliation, % 20 20 25 30 35 35 40 40 45 45 50 55 60 60 65
Visina stabla, m Tree height, m 24,3 27,2 25,1 26,9 30,9 26,7 32,7 26,0 28,1 31,1 26,8 29,6 27,0 27,7 27,6
Prsni promjer, cm Breast height diameter, cm 48 46 50 63 52 61 68 51 55 68 56 53 52 63 57
Dob jele na panju, god. Fir age on stump, year 143 144 159 164 155 142 162 144 134 144 175 120 153 176 168
* Podaci o uzorkovanim stablima iz Dimini} i Kauzlari} 2006. – * Data of sampled trees from Dimini} & Kauzlari} 2006
iz osvijetljenoga dijela gdje su optimalni uvjeti za fotosintezu. Uzorci iglica (jednogodi{njih i dvogodi{njih) u laboratoriju su osu{eni na 105 °C do konstantne mase, izvagani, te analizirani na sadr`aj du{i-
226
ka (N), fosfora (P), kalija (K), kalcija (Ca), magnezija (Mg), `eljeza (Fe), mangana (Mn) i cinka (Zn). Prikupljeno je i analizirano ukupno 180 uzoraka jele i 17 uzoraka imele. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223â&#x20AC;&#x201C;237)
D. Dimini} i dr.
Tablica 6. Lokalitet Delnice: podaci analize 15 uzorkovanih jelovih stabala Table 6 Locality Delnice: analysis data of 15 sampled Silver fir trees Br. stabla Tree No. 1. 2. 3. 4. 5.* 6.* 7.* 8.* 9. 10.* 11.* 12.* 13. 14. 15.
Osutost kro{nje, % Crown defoliation, % 10 15 20 25 25 30 35 45 50 55 60 65 75 80 85
Visina stabla, m Tree height, m 27,5 25,1 28,8 25,4 26,5 26,8 30,4 29,1 24,2 26,3 29,2 27,2 26,3 28,5 25,2
Prsni promjer, cm Breast height diameter, cm 52 50 63 55 46 58 66 64 55 53 68 57 51 54 54
Dob jele na panju, god. Fir age on stump, year 121 133 134 143 158 148 168 164 164 134 163 143 154 174 130
* Podaci o uzorkovanim stablima iz Dimini} i Kauzlari} 2006. â&#x20AC;&#x201C; * Data of sampled trees from Dimini} & Kauzlari} 2006
Tablica 7. Lokalitet Vr{ice: podaci analize 15 uzorkovanih jelovih stabala Table 7 Locality Vr{ice: analysis data of 15 sampled Silver fir trees Br. stabla Tree No. 1. 2.* 3.* 4. 5. 6.* 7. 8.* 9. 10.* 11.* 12.* 13. 14. 15.
Osutost kro{nje, % Crown defoliation, % 20 25 30 30 30 35 40 45 45 55 65 65 75 90 95
Visina stabla, m Tree height, m 36,7 33,5 34,2 36,5 36,8 30,2 34,3 32,3 32,1 33,8 36,3 32,5 34,2 30,2 32,5
Prsni promjer, cm Breast height diameter, cm 76 61 67 83 79 79 82 52 60 69 66 70 66 57 46
Dob jele na panju, god. Fir age on stump, year 188 133 158 166 146 177 178 174 192 158 151 135 138 155 187
* Podaci o uzorkovanim stablima iz Dimini} i Kauzlari} 2006. â&#x20AC;&#x201C; * Data of sampled trees from Dimini} & Kauzlari} 2006
U listopadu 2008. godine na istim je plohama obavljeno drugo skupljanje biljnoga materijala za analizu ishrane. Uzorkovano je 5 stabala dobre vitalnosti (osutost < 25 %) po plohi, a uzorci su kombiCroat. j. for. eng. 32(2011)1
nirani u po jedan kompozitni uzorak po plohi za svaku dobnu klasu (jednogodi{nje i dvogodi{nje iglice). Uzorci su pripremljeni i analizirani na prije opisan na~in. Uzorkovanje je tla provedeno uzimanjem
227
D. Dimini} i dr.
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
Slika 1. Broj grmova imele u kro{njama uzorkovanih jela po lokalitetima istra`ivanja Fig. 1 Number of mistletoes in the crowns of infested firs according to research sites kompozitnih uzoraka holandskim svrdlom na dubinama 0 – 30 i 30 – 60 cm radi odvajanja utjecaja biljnohranidbenoga potencijala tla na koncentracije u iglicama od utjecaja drugih ~imbenika (prisutnost vode, dob stabala, masa imele, osutost). Standardnom je analizom tla dobiven sadr`aj ukupnoga du{ika, biljkama pristupa~an fosfor i kalij te odre|en pH. Za analizirane varijable napravljena je deskriptivna statistika. Za sva testiranja gre{ku tipa I (a) od 5 % smatrali smo statisti~ki zna~ajnom. Razlike kemijskih elemenata u iglicama jele i li{}u imele na dvije mati~ne podloge (silikatna i vapnena~ko-dolomitna) testirane su dvofaktorskom analizom varijance. Kemijska analiza iglica za dvije mati~ne podloge (dva podtipa tla) i dvije uzastopne godine (jednogodi{nje i dvogodi{nje iglice/dob iglica) testirana je analizom varijance ponovljenih mjerenja. Kemijska analiza tla na dvije razli~ite dubine (0 – 30, 30 – 60 cm) za dvije mati~ne podloge (dva podtipa tla) testirana je tako|er analizom varijance ponovljenih mjerenja. Broj grmova imele i njihova biomasa za {est razli~itih lokaliteta i posebno za dvije mati~ne podloge testirane su jednofaktorskom analizom varijance (Sokal i Rohlf 1995). Sve su statisti~ke analize i grafi~ki prikazi napravljeni primjenom programa STATISTICA 7.1 (StatSoft, Inc. 2010).
3. Rezultati rada i rasprava – Results and Discussion Provedenim istra`ivanjem utvr|ene su razlike u prisutnosti bijele imele u kro{njama obi~ne jele. Na
228
temelju analize 90 jelovih stabala na 6 lokacija dobiveni su podaci o zara`enosti jele – broj grmova imele u kro{njama i njihova biomasa. Na slici 1 prikazana je statisti~ka analiza zara`enosti (broj grmova u kro{nji uzorkovanih stabala) po lokalitetima istra`ivanja, a na slici 2 statisti~ka analiza rezultata uspore|uju}i lokalitete na silikatnoj i vapnena~ko-dolomitnoj
Slika 2. Broj grmova imele u kro{njama uzorkovanih jela po tipu mati~ne podloge Fig. 2 Number of mistletoes in the crowns of infested firs according to soil sub-types Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
D. Dimini} i dr.
Slika 3. Biomasa imele u kro{njama uzorkovanih jela po lokalitetima istra`ivanja Fig. 3 Biomass of mistletoes in the crowns of infested firs according to research sites podlozi. Prema dobivenim podacima najve}a je zaraza utvr|ena na lokalitetu Miletka, dok je najmanji broj grmova imele zabilje`en na lokalitetu O{trac. Me|utim, statisti~ki zna~ajnih razlika nema izme|u istra`ivanih lokaliteta (slika 1, tablica 8). Jednako tako nije utvr|ena statisti~ka razlika izme|u lokaliteta na silikatu te vapnencu i dolomitu, iako je ve}i broj grmova u jelovim kro{njama zabilje`en na lokalitetima vapnena~ko-dolomitne mati~ne podloge (slika 2, tablica 8). Sli~na je situacija zabilje`ena u biomasi imele (slike 3 i 4). Najmanja biomasa imele utvr|ena je na lokalitetu O{trac, a najve}a na lokalitetu Poto~ineCrna kosa (slika 3). Statisti~kom analizom tako|er nisu utvr|ene zna~ajne razlike me|u lokalitetima (tablica 8). Uspore|uju}i mati~ne podloge vidljiva je ve}a biomasa imele na vapnena~ko-dolomitnim lokalitetima (slika 4), no statisti~ki tako|er nema zna~ajnih razlika (tablica 8).
Kretanje je broja grmova imele sli~no kretanju biomase. Na lokalitetima vapnena~ko-dolomitne mati~ne podloge oba su parametra ve}a nego na lokalitetima silikatne podloge (slike 2 i 4). Uspore|uju}i osutost kro{anja uzorkovanih stabala slu~ajnim odabirom u sastojinama tipi~noga
Tablica 8. Rezultati jednofaktorske analize varijance za broj i biomasu imele prema lokalitetu i tipu mati~ne podloge (podtipu tla) Table 8 Results of one factor analysis of variance for number of mistletoes and mistletoe biomass according to locality and soil sub-type Broj grmova imele No. of mistletoes Biomasa imele Mistletoes’ biomass
Lokalitet – Locality Podtip tla – Soil sub-type Lokalitet – Locality Podtip tla – Soil sub-type
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
F 2,074 0,347 1,276 0,238
p 0,077 0,557 0,282 0,627
Slika 4. Biomasa imele u kro{njama uzorkovanih jela po tipu mati~ne podloge Fig. 4 Biomass of mistletoes in the crowns of infested firs according to soil sub-types 229
D. Dimini} i dr.
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
gospodarenja preborom, vidljiv je raspon kategorija osutosti kro{anja za obje podloge: 0 – 75 % osutost jela na silikatu i 10 – 95 % osutost jela na vapnencu i dolomitu. Prosje~no stablo jele na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi ima ve}u osutost kro{nje za 15,54 % od jele na silikatu. Sli~an je trend uo~ljiv u broju grmova imele i njezinoj biomasi na uzorkovanim jelama. Prosje~no stablo uzraslo na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi ima za 12,09 % vi{e imele u kro{nji i za 10,42 % njezina je biomasa ve}a od prosje~noga stabla na silikatu. Ti su rezultati potvrdili prethodna istra`ivanja (Dimini} i Kauzlari} 2006) da s pove}anjem osutosti jelovih kro{anja raste i broj grmova imele i njezina biomasa, odnosno {to stablo op}enito izgleda lo{ije, to je i broj grmova imele te njezina biomasa ve}a. Osutost kro{anja jele mogu uzrokovati razli~iti abiotski i biotski ~imbenici, pojedina~no ili zajedno. Sam uzrok (uzroci) prorije|enosti kro{anja nije bio predmetom ovoga istra`ivanja, no me|u {tetnim biotskim ~imbenicima imela zasigurno igra va`nu ulogu jer oduzimaju}i vodu i mineralne tvari iz grana i debla, zna~ajno naru{ava njihovu vitalnost. Spomenuto posebno mo`e do}i do izra`aja tijekom su{nih razdoblja. S druge strane prorije|enost kro{nje omogu}uje bolje uvjete za razvoj imele s obzirom na dostupnost svjetla (nerijetko grmovi imele uo~avani su na deblu, posebice u gornjim dijelovima kro{nje). Uspore|uju}i podatke istra`ivanja zaraze jelovih stabala imelom u istim kategorijama osutosti kro{anja prema istra`ivanju Dimini}a i Kauzlari}a (2006), mo`e se primijetiti da je prosje~na jela pribli`no za 3 % vi{e zara`ena imelom na silikatnoj nego na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi, dok je biomasa imele ve}a za gotovo 12 % na jelama uzraslim na silikatu. Taj je podatak u skladu s podacima o visini i prsnom promjeru prosje~ne uzorkovane jele na silikatu u usporedbi s jelom na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi.
Op}a slika zara`enosti iz podataka ovoga istra`ivanja ve}a je na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi, kako je prije navedeno, no iz prethodnoga se istra`ivanja zapa`a ve}a biomasa imele u istim kategorijama osutosti kro{anja, {to govori da jela na silikatu »bolje podnosi« istu biomasu imele nego stabla na vapnencu i dolomitu. U prilog toj tvrdnji ide i obavljeni zdravstveni pregled jele u srpnju 2010. na lokalitetima Podvodenjak i O{trac na silikatu, te Vr{ice i Delnice na vapnencu i dolomitu. Jele su svrstavane u zdravstvene razrede od 0 do 10, gdje su stabla ocjene 0 su{ci, a 10 najzdravija stabla. Jelova stabla u cjelini na lokaliteu Podvodenjak ocijenjena su ocjenom 7,5, na lokalitetu O{trac 6,5, na lokalitetu Vr{ice 5,5, dok su jelova stabla na lokalitetu Delnice najlo{ijega zdravstvenoga stanja ocijenjena ocjenom 4. U usporedbi sa zdravstvenim stanjem na lokalitetu Podvodenjak u kro{njama 15 jela utvr|eno je 1 796 grmova imele, na lokalitetu Vr{ice 1 824, Delnice 1 458 i O{trac 655 grmova. Ukupna biomasa imele u kro{njama 15 stabala Podvodenjaka je najve}a – 240,35 kg, zatim slijede Vr{ice sa 196,80 kg, Delnice sa 185,00 kg i O{trac s 98,75 kg. Analiziraju}i statisti~ki obra|ene podatke o ishrani 15 stabala jele i imele mo`e se primijetiti da uglavnom nema statisti~ki zna~ajnih razlika, no postoje odre|eni trendovi (tablica 9, slika 5). Statisti~ki zna~ajne razlike zabilje`ene su za N, P, K i Zn u li{}u imele i iglicama jele, {to se donekle i o~ekivalo s obzirom na to da je rije~ o dva razli~ita organizma, dvije razli~ite biljke. U slu~aju ostalih elemenata zna~ajnih razlika nema. Zna~ajnih razlika za analizirane elemente nema i s obzirom na mati~nu podlogu, osim u slu~aju fosfora gdje je ona utvr|ena za li{}e imele. Zna~ajno vi{e fosfora ima u li{}u imele kad je posrijedi silikatna podloga. Stanje je ishrane, odnosno kemijskih elemenata u jelovim iglicama na plohama dviju mati~nih pod-
Tablica 9. Rezultati dvofaktorske analize varijance koncentracije elemenata u iglicama jele i li{}u imele po tipu mati~ne podloge (podtip tla) Table 9 Results of two factor analysis of variance for concentration of elements in fir needles and mistletoe leaves according to soil sub-types
Iglice/li{}e – Needles/Leaves Podtip tla – Soil sub-type Iglice/li{}e*podtip tla – Needles/Leaves*Soil sub-type
Iglice/li{}e – Needles/Leaves Podtip tla – Soil sub-type Iglice/li{}e *podtip tla – Needles/Leaves*Soil sub-type
230
N (mg/g) F p 79,708 < 0,001 3,510 0,097 0,932 0,363 Mg (mg/g) F p 0,807 0,395 0,070 0,798 0,323 0,585
P (mg/g) F p 259,642 < 0,001 8,698 0,018 2,574 0,147 Fe (mg/g) F p 0,135 0,723 0,022 0,885 0,009 0,926
K (mg/g) F p 6,881 0,031 0,048 0,832 0,000 0,997 Mn (mg/g) F p 0,746 0,413 3,816 0,087 0,001 0,979
Ca (mg/g) F p 1,499 0,256 2,680 0,140 0,144 0,714 Zn (mg/g) F p 5,956 0,041 0,231 0,644 0,038 0,851
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223â&#x20AC;&#x201C;237)
D. Dimini} i dr.
Slika 5. Koncentracije elemenata u iglicama jele i li{}u imele po tipu mati~ne podloge Fig. 5 Concentration of elements in fir needles and mistletoe leaves according to soil sub-types loga sljede}e (slika 5). Sadr`aj N, P, K, Ca, Mn i Zn ve}i je u iglicama prosje~ne jele na silikatnoj nego jele na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi. Status Mg i Fe je obrnut u prilog jele na vapnencu i dolomitu. U li{}u prosje~ne imele na jelama koje rastu na silikatnoj podlozi sli~na je situacija zabilje`ena tako|er sa N, P, K, Ca, Mn i Zn, vrijednosti Mg su vi{e, dok jedino Fe ima blagi obrnuti trend. Ishrana imele kao poluparazita o~ekivano prati stanje ishrane doma}ina, te su razlike u koncentraCroat. j. for. eng. 32(2011)1
cijama biogenih elemenata prema vrsti mati~noga supstrata u iglicama i u li{}u imele gotovo istovjetne, uzimaju}i u obzir razli~itost apsolutnih vrijednosti. Usporedba grani~nih vrijednosti nedostatka sa srednjom vrijednosti pojedinoga analiziranoga elementa prema vrsti mati~noga supstrata pokazuje da je opskrbljenost jelovih stabala du{ikom nedostatna na vapnencima, a zadovoljavaju}a na silikatima. Opskrbljenost je fosforom nedostatna i na vapnencima i na silikatima, {to je u skladu s niskim sadr`ajem
231
D. Dimini} i dr.
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
Tablica 10. Rezultati analize varijance ponovljenih mjerenja koncentracije elemenata u iglicama za dvije mati~ne podloge (podtipa tla) i analiziranu dob iglica Table 10 Results of repeated measures analysis of variance for concentration of elements in fir needles according to soil sub-types and needles age
Podtip tla – Soil sub-type Dob iglica – Needles age Dob iglica*podtip tla – Needles age*Soil sub-type
Podtip tla – Soil sub-type Dob iglica – Needles age Dob iglica*podtip tla – Needles age*Soil sub-type
N (mg/g)
P (mg/g)
K (mg/g)
Ca (mg/g)
F p 3,788 0,123 0,449 0,540 2,804 0,169 Mg (mg/g) F p 0,639 0,469 1,516 0,286 0,168 0,703
F p 8,530 0,043 22,671 0,009 1,903 0,240 Fe (mg/g) F p 1,710 0,261 1,225 0,330 5,256 0,084
F p 0,164 0,707 6,676 0,061 0,131 0,736 Mn (mg/g) F p 8,134 0,046 11,245 0,028 4,460 0,102
F p 1,006 0,373 31,951 0,005 0,559 0,496 Zn (mg/g) F p 0,138 0,729 1,000 0,374 4,000 0,116
Tablica 11. Rezultati analize varijance ponovljenih mjerenja kemijske analize za dvije mati~ne podloge (podtipa tla) i dvije razli~ite dubine tla (0 – 30, 30 – 60 cm) Table 11 Results of repeated measures analysis of variance for chemical analyses of two soil sub-types and two soil depths (0–30, 30–60 cm)
Podtip tla – Soil sub-type Dubina – Depth Dubina*podtip tla – Depth* Soil sub-type
Podtip tla – Soil sub-type Dubina – Depth Dubina*podtip tla – Depth* Soil sub-type
pH (H2O) F p 11,917 0,026 30,734 0,005 18,536 0,013 N (%) F p 0,025 0,883 108,765 < 0,001 13,235 0,022
fosfora u istra`ivanim tlima. Koncentracija kalija zadovoljava na obje podloge, a kalcija i magnezija je optimalna. Drugim uzorkovanjem iglica jele s 5 stabala dobiveni su sli~ni rezultati koncentracije biogenih elemenata. Statisti~ki su zna~ajne razlike u koncentraciji P i Mn u uzorcima dviju razli~itih mati~nih podloga (podtipa tla) i jednako tako u razli~itoj dobi iglica (tablica 10, slika 6). U slu~aju fosfora koncentracija pada s dobi iglica, dok u slu~aju Mn ona raste. Koncentracija Ca zabilje`ila je statisti~ki zna~ajan rast s dobi iglica i ne{to malo vi{e vrijednosti na vapnena~ko-dolomitnoj nego na silikatnoj podlozi (statisti~ki zna~ajnih razlika nema), obrnuto od nalaza s 15 stabala. Razlike izme|u rezultata analize ishrane iglica s 15 i analize uzorka 5 stabala nisu velike i mo`emo ih ve}inom pripisati prirodnim godi{njim promjenama (npr. vi{e koncentracije kalcija u iglicama jela na silikatnoj podlozi mogu se povezati s pove}anom dostupno{}u vode koja je osnovni ~imbenik dostupnosti kalcija biljkama).
232
pH (1MKCl) F p 7,691 0,050 123,597 < 0,001 20,433 0,011 Humus (%) F p 0,102 0,765 100,008 0,001 1,330 0,313
P2O5 (mg/100g) F p 0,883 0,401 2,103 0,221 0,009 0,928
K2O (mg/100g) F p 2,986 0,159 1,843 0,246 1,272 0,322
Analizom tla lokaliteta na dvije mati~ne podloge utvr|ene su o~ekivane statisti~ki zna~ajne razlike u pH gdje su tla razvijena na silikatnoj podlozi ni`e reakcije. Statisti~ki zna~ajnih razlika u tlima dviju mati~nih podloga u sadr`aju ukupnoga du{ika, biljkama pristupa~nih fosfora i kalija, nema (tablica 11, slika 7). Statisti~ki zna~ajna razlika bila je za du{ik u uzorcima iz razli~itih dubina.
4. Zaklju~ak – Conclusion Istra`ivanje zaraze jelovih stabala bijelom imelom dala su sljede}e rezultate. Teresti~ka analiza prisutnosti imele u kro{nji dube}ega stabla nije pouzdana. S jedne strane neuo~ljivost imele u kro{nji ne zna~i da analizirano stablo nije zara`eno imelom, jer grmovi mogu biti zaklonjeni granama, a s druge strane stvarni broj grmova imele uop}e nije mogu}e evidentirati zbog nemogu}nosti detaljnoga pregleda svake pojedine grane s tla. Jedina pouzdana metoda koja }e nam dati stvarni uvid u zara`enost jele jest Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223â&#x20AC;&#x201C;237)
D. Dimini} i dr.
Slika 6. Koncentracija elemenata u jednogodi{njim i dvogodi{njim jelovim iglicama po tipu mati~ne podloge Fig. 6 Concentration of elements in 1 and 2-year old fir needles according to soil sub-types analiza na oborenim stablima. Budu}a istra`ivanja â&#x20AC;&#x201C; pra}enje zaraze jela trebalo bi usmjeriti na daljinska istra`ivanja, fotointerpretaciju aviosnimaka radi izbjegavanja obaranja ve}ega broja stabala i zahtjevnijih terenskih radova. Preduvjet za uspostavljanje pouzdanih metoda evidentiranja zaraze jele imelom na taj na~in prethodila bi kombinacija opisanih teresti~kih i odgovaraju}ih daljinskih istra`ivanja. Istra`ivanjem bijele imele u Gorskom kotaru utvr|ene su lokacije s razli~itim intenzitetom zaraze jeloCroat. j. for. eng. 32(2011)1
vih stabala. Pojedina su stabala jako zara`ena, posebice na silikatu, a u njihovim kro{njama utvr|eno je od 417 do 491 grma imele. Najzara`enije stablo na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi imalo je 364 grma imele. Ukupan broj grmova u kro{njama 15 uzorkovanih stabala obi~ne jele na pojedinim mati~nim podlogama bio je: Miletka 2 213, Podvodenjak 1 796 i O{trac 655 (silikat), odnosno Poto~ine-Crna kosa 1 946, Vr{ice 1 824 i Delnice 1 458 (vapnenac i dolomit). Statisti~kom analizom nije utvr|ena zna~ajna razlika
233
D. Dimini} i dr.
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223â&#x20AC;&#x201C;237)
Slika 7. Sadr`aj N, P i K u tlu lokaliteta istra`ivanih po tipu mati~ne podloge Fig. 7 Status of N, P and K in the soil of research localities according to soil sub-types u zara`enosti jela na silikatnoj i vapnena~ko-dolomitnoj podlozi, no zapa`a se ne{to vi{e imela na jelama vapnena~ko-dolomitne mati~ne podloge. Prosje~no zara`eno jelovo stablo na vapnencu i dolomitu ima 116 grmova imele, dok je na silikatu 13 grmova manje. Ukupna biomasa imele u kro{njama 15 uzorkovanih stabala obi~ne jele na pojedinim mati~nim podlogama bila je: Podvodenjak 240,35 kg, Miletka 231,56 kg i O{trac 98,75 kg (silikat), odnosno Poto-
234
~ine-Crna kosa 248,32 kg, Vr{ice 196,80 kg i Delnice 185,00 kg (vapnenac i dolomit). Iz navedenih je podataka vidljivo da broj grmova imele (redoslijed zara`enosti) ne korelira s utvr|enom biomasom imele. Statisti~kom analizom tako|er nije utvr|ena zna~ajna razlika u zara`enosti jele na silikatnoj i vapnena~ko-dolomitnoj podlozi, no isto tako zapa`a se ne{to ve}a biomasa imele na jelama vapnena~ko-dolomitne mati~ne podloge. Prosje~no zara`eno stablo jele na vapnencu i dolomitu ima biomasu imele 14 Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
kg, dok jela na silikatu ima za 1,32 kg biomase imele manje. Rezultati izneseni u ovom radu potvrdili su prethodna istra`ivanja (Dimini} i Kauzlari} 2006) da s pove}anjem osutosti jelovih kro{anja raste i broj grmova imele i njihova biomasa, odnosno {to stablo op}enito izgleda lo{ije, to je i broj grmova te njihova biomasa u kro{nji ve}a. Analiza ishrane jele i imele kao poluparazita pokazala je da imela o~ekivano prati stanje ishrane doma}ina. Razlike u koncentracijama biogenih elemenata prema vrsti mati~noga supstrata u iglicama jele i u li{}u imele gotovo su istovjetne, pri tome uzimaju}i u obzir evidentiranu razli~itost apsolutnih vrijednosti. Usporedba grani~nih koncentracija sa srednjom vrijednosti pojedinoga analiziranoga elementa prema vrsti mati~noga supstrata pokazala je da je opskrbljenost jelovih stabala du{ikom nedostatna na vapnencima, a zadovoljavaju}a na silikatima. Opskrbljenost je fosforom nedostatna i na vapnencima i na silikatima, {to je u skladu s niskim sadr`ajem fosfora u istra`ivanim tlima. Koncentracija kalija zadovoljava na obje podloge, a kalcija i magnezija optimalna je. Razlike u rezultatima analize ishrane iglica 15 stabla i analize uzorka 5 stabala jele, uzorkovanih u razmaku od nekoliko godina, nisu velike i mo`emo ih uglavnom pripisati prirodnim godi{njim promjenama (npr. vi{a se koncentracija kalcija u iglicama jele na silikatnoj podlozi mo`e povezati s pove}anom dostupno{}u vode koja je osnovni ~imbenik dostupnosti kalcija). Analizom tla lokaliteta na dvije mati~ne podloge i njihovom me|usobnom usporedbom utvr|ene su o~ekivane statisti~ki zna~ajne razlike u pH, gdje su tla razvijena na silikatnoj podlozi ni`e reakcije. Statisti~ki zna~ajnih razlika nema u tlima na silikatnoj i na vapnena~ko-dolomitnoj podlozi u sadr`aju ukupnoga du{ika, te fosfora i kalija pristupa~nih biljkama. Istra`uju}i zarazu jele imelom u Gorskom kotaru dobivene su odre|ene spoznaje. Zabilje`ena je znakovita prisutnost imele na pojedinim lokalitetima, utvr|eno je da zaraza imelom raste u skladu s osutosti kro{anja jela i da njezina ishrana o~ekivano prati stanje ishrane svojega doma}ina. U budu}im istra`ivanjima uz spomenutu primjenu daljinskih istra`ivanja bilo bi va`no istra`iti i vektore imele – ptice te njihovu ulogu u {irenju zaraze, kao i bioekologiju imele u uvjetima na{ih jelovih {uma.
Zahvala – Acknowledgements Autori srda~no zahvaljuju kolegi @eljku Kauzlari}u, dipl. in`. {um., voditelju Odjela za ekologiju pri U[P Delnice, za svesrdnu i nadasve veliku pomo} Croat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Dimini} i dr.
tijekom istra`ivanja. Rad je na ovoj temi obavljen u sklopu projekta »Istra`ivanje utjecaja imele (Viscum album ssp. abietis) na jelova stabla u Gorskom kotaru« pri Hrvatskim {umama d.o.o.
6. Literatura – References Barbu, I., 2002: Dendroökologische Untersuchungen an Beständen der Weisstanne (Abies alba Mill.) mit Mistelschäden (Viscum album). Ökologie und Waldbau der Weisstanne (Abies alba Mill.). U: W. D. Maurer, Mitteilungen aus der Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz, 50/03: 161–170. Barney, C. W., F. G. Hawksworth, B. W. Geils, 1998: Hosts of Viscum album. European Journal of Forest Pathology, 28 (3): 187–208. Brossier, J., 1969: Reflexions sur le gui de sapin. Revue Forestiere Francaise, 21 (6): 558–561. Brossier, J., F. Plagnat, 1960: Nouvelle sylviculture des sapinieres a gui. Revue Forestiere Francaise, 12: 102–109. Dimini}, D., @. Kauzlari}, 2006: Zara`enost stabala obi~ne jele (Abies alba Mill.) bijelom imelom (Viscum album ssp. abietis /Wiesb./ Abromeit) u Gorskom kotaru (The occurence of common mistletoe (Viscum album ssp. abietis /Wiesb./ Abromeit) on Silver fir /Abies alba Mill./ in Gorski Kotar, Croatia). Glasnik za {umske pokuse, posebno izdanje, 5: 365–376. Id`ojti}, M., M. Glava{, M. Zebec, R. Pernar, @. Ku{an, \. List, M. Grahovac-Tremski, 2008: Intenzitet zaraze `utom i bijelom imelom na podru~ju uprava {uma podru`nica Zagreb i Koprivnica (Intensity of infection with yellow mistletoe and white-berried mistletoe on the area of the Forest administrations Zagreb and Koprivnica). [umarski list, 132 (3–4): 107–114. Id`ojti}, M., R. Pernar, M. Glava{, M. Zebec, D. Dimini}, 2008: The incidence of mistletoe (Viscum album L. ssp. abietis /Wiesb./ Abrom.) on silver fir (Abies alba Mill.) in Croatia. Biologia (Bratislava), 63 (1): 81–85. Klepac, D., 1955: Utjecaj imele na prirast jelovih {uma (Influence of the mistletoe on increment of fir forests). [umarski list, 79 (7–8): 231–244. Kramer, W., A. Padro, B. R. Stephan, 1988: Ökologie und Waldbau der Weisstanne (Abies alba Miller) in Spanien. Forstarchiv, 59: 96–101. Noetzli, K. P., B. Müller, T. N. Sieber, 2003: Impact of population dynamics of white mistletoe (Viscum album ssp. abietis) on European silver fir fir (Abies alba). Annals of Forest Science, 60 (8): 773–779. Sokal, R. R., F. J. Rohlf, 1995: Biometry. Freeman and Company, New York, 887 str. StatSoft, Inc. (2010) Us~upli}, M., 1992: Uticaj sistema gazdovanja na pojavu imele (Viscum album L.) (Influence of forest management on the occurence of Silver fir mistletoe /Viscum album L./). Glasnik [umarskog fakulteta u Beogradu, 74: 7–18.
235
D. Dimini} i dr.
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
Abstract
Infestation of Common Mistletoe and Nutrition Status of Silver Fir in Gorski Kotar (Croatia) In the region of Gorski Kotar 6 sites (localities) of Silver fir (Abies alba Mill.) were selected to investigate the health status of trees, the infestation by common mistletoe (Viscum album L. ssp. abietis /Wiesb./ Abromeit), and to reveal the nutrition status of fir trees and mistletoes. Three localities were selected on soil sub-types based on silicate and three on limestone-dolomite (Table 1). In the period 2003–2005, from the end of September to the beginning of November, 15 fir trees were randomly selected on each site and evaluated according to crown defoliation with a 5% precision using the criteria and methods of UN/ECE ICP Forests. The diameter of the selected trees was measured at breast height. The trees height and their age on stumps were determined after felling. The crowns were examined in detail; the mistletoes were removed and counted to reveal the number of parasitic plants, and weighed to obtain their crown biomass per each site (Tables 2–7). This paper presents the analyses of 90 trees in total. Samples of fir needles and mistletoe leaves were collected for nutrition analyses from the upper 1/3 of the crown. Needle samples (1- and 2-year old) were dried at 105°C, weighed, and analyzed for the total amount of nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, iron, manganese and zinc. In total, the results are given of the analyses of 180 needles and 17 mistletoe samples. In October 2008 the repeated collection of needle samples was carried out on the same sites in 5 fir trees of a good vitality with crown defoliation <25%. Each site was represented by a composite sample of 1- and 2-year old needles. The same procedure was performed to analyze samples. Soil samples were also taken as composite samples for each site from two soil depths 0–30 and 30–60 cm, using the Holland drill. Standardized soil analyses were performed to obtain the total nitrogen, plant available phosphorus and potassium, and for the determination of pH. Descriptive statistics was made for all analyzed variables. For all tests, the error of type I (a) of 5% was considered as significant difference. Statistical analyses of variables were performed as follows: Þ one factor analysis of variance for number of mistletoes and mistletoe biomass according to locality and soil sub-type, Þ two factor analysis of variance for concentration of elements in fir needles and mistletoe leaves according to soil sub-types, Þ repeated measures analysis of variance for concentration of elements in fir needles according to soil sub-types and needles age, Þ repeated measures analysis of variance for chemical analyses of two soil sub-types and two soil depths (0–30, 30–60 cm) (Sokal and Rohlf 1995). Statistical analyses and graphics were done using the software STATISTICA 7.1 (StatSoft, Inc. 2010). The research revealed differences in fir trees with mistletoe infestation. Fig. 1 and 2, and Table 8 show the results of statistical analyses of the number of mistletoes and their biomass in fir crowns. The differences revealed between localities are not statistically significant. These results also confirmed previously published data (Dimini} i Kauzlari} 2006) that with the increment of crown defoliation the number of mistletoes and their biomass increase in fir trees as well. The general picture of infestation, comparing the sites on two soil sub-types, revealed slightly more infested trees on limestone-dolomite, in number and mistletoe biomass. However, during our research the most infested firs revealed 417, 421 and 491 mistletoes in the trees grown on silicate soils, while in trees on limestone-dolomite soils the most infested firs revealed 205, 303 and 364 mistletoes. According to biomass, the most affected fir had 52.4 kg of mistletoes in the tree on silicate soil, and 52.3 kg in the tree on limestone-dolomite soil. Statistical analyses of data on nutrition status in firs and mistletoes revealed no significant difference generally, although some trends could be seen (Fig. 5, Table 9). Significant difference was obtained by comparing fir needles and mistletoe leaves in N, P, K and Zn, which was expected as two different plant organisms were compared. In the case of other elements no significant difference was found. The same result was obtained in two different soil sub-types, except in phosphorous concentrations (Fig. 5, Table 9). The nutrition status of mistletoe expectedly followed nutrition status of its host, and the differences in concentration of elements according to type of substratum (soil sub-type) were almost identical in needles and mistletoe leaves, with respect to differences in absolute values.
236
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zara`enost bijelom imelom i status ishrane obi~ne jele u Gorskom kotaru (223–237)
D. Dimini} i dr.
Comparing the limited values with average values of a single analyzed element according to the soil sub-type, concentrations of nitrogen in fir trees were not adequate on limestone-dolomite but they were adequate on silicate. Phosphorous concentrations were not adequate, neither on limestone-dolomite nor on silicate, which correlates to the low contents in the sampled soils. Concentrations of potassium were adequate on both soil sub-types, and calcium and magnesium optimal. Analyses of 1- and 2-year old fir needles (repeated sampling) revealed similar results (Fig. 6, Table 10). The differences among results in nutrition status of 15 and 5 sampled trees were not significant, and they can be explained by annual fluctuations. Analyses of soil samples of two soil sub-types revealed the expected significant statistical difference in pH, where soils on silicate had lower reaction. Analyses of total nitrogen, plant available phosphorus and potassium in the soils revealed no significant difference (Fig. 7, Table 11). The research on fir trees with mistletoe infestation in the region of Gorski Kotar revealed some facts. Intense infestation was found in five of six investigated sites, intensity of mistletoes presence as well as their biomass in fir crowns correlated to crown defoliation, and the nutrition status of mistletoe expectedly followed nutrition status of its host, with respect to differences in absolute values. Keywords: Abies alba, Viscum album ssp. abietis, crown defoliation, infestation, nutrition status
Adresa autorâ – Authors’ address: Izv. prof. dr. sc. Danko Dimini} e-po{ta: diminic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za za{titu {uma i lovno gospodarenje Izv. prof. dr. sc. Anamarija Jazbec e-po{ta: jazbec@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za izmjeru i ure|ivanje {uma Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
Primljeno (Received): 22. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 16. 12. 2010. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dr. sc. Nenad Poto~i} e-po{ta: nenadp@sumins.hr Zavod za ekologiju {uma Mr. sc. Miljenko @upani} e-po{ta: zupanicm@sumins.hr Hrvatski {umarski institut Jastrebarsko Zavod za za{titu {uma i lovno gospodarenje Cvjetno naselje 41 HR-10 450 Jastrebarsko HRVATSKA
237
Znanstveni rad – Research article
Morfolo{ki parametri sivog puha (Glis glis L.) uzorkovanog u {umama Gorskog kotara Josip Margaleti}, @eljko Kauzlari}, Maja Moro, Marko Vucelja, Linda Bjedov, Goran Videc Nacrtak – Abstract U {umama Gorskoga kotara najbrojnija je vrsta puha sivi puh (Glis glis L.) koji u godinama pove}ane brojnosti ~esto uzrokuje o{te}enja u {umi izgrizaju}i koru stabala. Naj~e{}e o{te}uje kulture obi~ne smreke (Picea abies /L./ Karst.). U radu su analizirani morfolo{ki parametri ove vrste (duljina tijela s repom i masa tijela) na uzorku od 248 jedinki (119 mu`jaka i 129 `enki) ulovljenih u {umama kojima gospodari poduze}e »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb, Uprava {uma podru`nica Delnice, [umarije Delnice i Mrkopalj. Izlov `ivotinja je obavljen 2001., 2007. i 2009. godine na podru~ju {umarije Delnice u kulturi obi~ne smreke te na podru~ju {umarije Mrkopalj u kulturi obi~ne smreke i prirodnoj {umi obi~ne bukve (Fagus sylvatica L.). Ukupno je tijekom 2001. godine na sva tri lokaliteta ulovljeno 127 `ivotinja, 2007. godine 53, a 2009. godine 68 jedinki. Godine 2001. zabilje`ena je najve}a brojnost puhova u promatranom razdoblju na svim trima lokalitetima, dok je u idu}e dvije godine pra}enja varirala ovisno o lokalitetu. Godine u kojima su zabilje`ene najve}e prosje~ne vrijednosti analiziranih parametara poklapaju se s godinama najmanje utvr|enih brojnosti. Omjer ulovljenih jedinki po spolu na svim je lokalitetima iznosio pribli`no 1:1. Najve}e i najmanje vrijednosti analiziranih parametara utvr|ene su u smrekovim kulturama, dok su najve}e prosje~ne vrijednosti utvr|ene u prirodnim bukovim {umama. Potvr|eno je postojanje statisti~ki zna~ajnih razlika izme|u analiziranih varijabli po godinama unutar lokaliteta i izme|u njih. Razlike u vrijednostima prosje~ne duljine i mase tijela utvr|enih izme|u lokaliteta upu}uju na ovisnost tih morfolo{kih parametara o habitatu, tj. mogu}e postojanje vi{e lokalnih rasa sivog puha. Definiranje temeljnih uzro~nika tih razlika navodimo kao potencijalnu svrhu budu}ih istra`ivanja. Klju~ne rije~i: sivi puh (Glis glis L.), Gorski kotar, prirodna {uma, {umske kulture, morfologija
1. Uvod – Introduction Gorski kotar se nalazi u zapadnom dijelu Republike Hrvatske. Povr{ina mu je oko 125 000 ha. Prosje~na mu je nadmorska visina od 700 do 900 m. U ni`im predjelima ovoga dijela Hrvatske prevladava umjereno-topla ki{ovita klima, a iznad 1200 m n.v. borealno-subarkti~ka klima. Susjedno subalpsko i brdsko podru~je uz obalu Jadranskog mora pripada prijelaznoj oromediteranskoj klimi (Bertovi} 1975). Koli~ina oborina i nadmorska visina va`an su ~imbenik u formiranju biljnih zajednica (Prpi} 1993). U {umama Gorskoga kotara obitavaju tri vrste puhova: sivi puh (Glis glis L.), gorski puh (Dryomys nitedula Pall.) i puh ora{ar (lje{nikar) (Muscardinus Croat. j. for. eng. 32(2011)1
avellanarius L.) (Glava{ i dr. 1999). Najrasprostranjenija i najbrojnija vrsta je sivi puh (Grube{i} i dr. 2004). Brojnost njegove populacije naro~ito se pove}ava u godinama bogatog uroda bukvice koja mu je va`na hrana (Amori i dr. 1995, Cvrtila i dr. 2004, Grube{i} i dr. 2008). Sivi puh se u prirodi primje}uje u drugoj polovici travnja i u svibnju ovisno o klimi i nadmorskoj visini. Rasprostranjen je na cijelom kontinentalnom podru~ju Republike Hrvatske (Margaleti} i dr. 2006). Jedan od razloga nestanka ove vrste iz pojedinih podru~ja Europe svakako su nekontrolirane sje~e {uma ili lo{e gospodarenje {umama (Jurczysczyn i Wolk 1998). U Hrvatskoj je sivi puh za{ti}en sjeverno od rijeke Save, dok se ju`no od nje slobodno lovi u razdoblju od 16. rujna do 30. studenoga. Tijekom ve-
239
J. Margaleti} i dr.
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239–249)
Slika1. Podru~je uzorkovanja jedinki sivoga puha (G.glis) Fig. 1 Research area of analyzed fat dormouse (G. glis) getacije puhovi nastanjuju stara debla bukve, jele, gorskoga javora i dr. Pravi gnijezda od suhoga li{}a, gran~ica i drugog biljnog materijala (Bäumler i dr. 2002). Ova vrsta glodavca doma}in je brojnim parazitskim organizmima (Konjevi} i dr. 2007, Turk i dr. 2008). Hrvatska se ubraja u zemlje raznolikih stani{nih uvjeta, {to se posebno odrazilo na sastav {umske vegetacije (Vukeli} i Rau{ 1998). U skladu s time logi~no je i o~ekivati da sivi puh kao vrsta ima ve}i broj lokalnih rasa, te je nu`no utvrditi postoje li me|u njima kakve razlike s obzirom na morfologiju.
va sastojina u blizini Mrkoplja. Lokalitet »a« nalazi se na nadomorskoj visini 750 – 820 m, lokalitet »b« 960 – 1040 m i lokalitet »c« 940 – 1090 m. Uzorkovanje je na sva tri lokaliteta tijekom sve tri godine pra}enja obavljeno u lovnom razdoblju puha po~ev{i od 16. rujna. Puhovi su ulovljeni mrtvolovkama koje se {tapom postavljaju na prvu prikladnu granu, i to na bazu grane tj. na mjestu gdje grana izrasta iz debla. Na stablo su u pravilu stavljane jedna ili dvije klopke na visinu od jednog do pet metara. Za mamac je kori{ten plod roga~a. Klopke su postavljane kasno poslije podne, a ujutro ili tijekom slijede}eg dana pregledavan je ulov. Duljina tijela s repom (dalje u tekstu duljina tijela, u tablicama duljina), kao morfolo{ki parametar, mjerena je tra~nim metrom, a masa tijela (u tablicama masa) je mjerena vagom s to~no{}u 1 gram. Obrada i analiza podataka ra|ena je uz pomo} Microsoft Excel-a i statisti~kog paketa Statistica 8.0.360.0. Nakon deskriptivne obrade podataka, provedena je jednosmjerna analiza varijance (ANOVA) kako bi se utvrdilo postoji li razlika izme|u aritmeti~kih sredina promatranih varijabli. U slu~ajevima kada je utvr|eno da razlika postoji, kori{ten je Scheffeov post hoc test kako bi se utvrdilo tko ~ini doti~nu razliku. Pri svim analizama pogre{ka od 5 % smatrala se statisti~ki zna~ajnom.
3. Rezultati istra`ivanja – Results U razdoblju istra`ivanja ukupno je ulovljeno 248 jedinki sivog puha. Dinamika ulova po godinama i
2. Materijali i metode rada – Material and methods Uzorkovanje `ivotinja obavljeno je u Gorskom kotaru u {umama kojima gospodari poduze}e »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb, Uprava {uma podru`nica Delnice, {umarije Delnice i Mrkopalj (slika 1). Razlog uzorkovanja puhova na tim dvama podru~jima bio je usporedba morfometrijskih parametara ulovljenih `ivotinja. Izlov `ivotinja je obavljen 2001., 2007. i 2009. godine u kulturama obi~ne smreke (Picea abies /L./ H. Karst.) starosti do 40 godina i u prirodnoj {umi obi~ne bukve ({umska zajednica Fagetum montanum croaticum Ht.). Radi jasno}e u prikazu mjesta ulova i statisti~ke usporedbe rezultata smrekova kultura u blizini Delnica ozna~ena je u radu kao lokalitet »a«, smrekova kultura u blizini Mrkoplja lokalitet »b«, dok je lokalitetom »c« ozna~ena prirodna buko-
240
Slika 2. Broj ulovljenih jedinki po godinama i lokalitetu Fig.2 Total number of individuals caught over the years and at different location sites Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239–249)
Slika 3. Broj ulovljenih jedinki po spolu i lokalitetu Fig. 3 Total number of individuals of both sexes at different location sites
J. Margaleti} i dr.
Slika 4. Broj ulovljenih jedinki po spolu i godini ulova Fig. 4 Total number of individuals of both sexes over the years
Tablica 1. Pregled analiziranih varijabli (skra}enice: D = duljina tijela s repom, M = masa tijela, a, b, c = lokaliteti, 1,7,9 = 2001., 2007., 2009. godina) Table 1 Overview of analyzed variables (abbreviation: D=body lenght with tail, M=body mass, a,b,c=location sites, 1,7,9 = years 2001, 2007, 2009) Opis – Description Duljina tijela s repom, cm – Body lenght with tail, cm Masa tijela, g – Body mass, g
Da Ma
Da1 Ma1
Da7 Ma7
Da9 Ma9
Db Mb
Oznake – Codes Db1 Db7 Db9 Mb1 Mb7 Mb9
Dc Mc
Dc1 Mc1
Dc7 Mc7
Dc9 Mc9
Tablica 2. Deskriptivna statistika za duljinu tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima Table 2 Descriptive statistics for body lenght of individuals caught on all three location sites Varijable Variable Ukupno – Total – Duljina – Lenght Da Duljina – Lenght Db Duljina – Lenght Dc
N 248 102 64 82
Arit. sred., cm Mediana, cm Mean, cm Median, cm 30,56452 31,0000 30,61275 31,0000 30,18750 30,5000 30,79878 31,0000
Min., cm Min., cm 23,50000 23,50000 25,00000 25,00000
Maks., cm Stand. dev., cm Stand. pogr., cm Max., cm Std. Dev., cm Std.Err, cm 43,0000 2,889999 0,183515 36,0000 2,807263 0,277960 43,0000 3,225026 0,403128 37,5000 2,716956 0,300038
*- 95,00 %, * 95,00 %, cm cm 30,20306 30,06135 29,38191 30,20180
30,92597 31,16414 30,99309 31,39576
* 95 % interval pouzdanosti aritmeti~ke sredine za duljinu tijela ukupno ulovljenih jedinki po lokalitetima * 95% confidence intervals for mean body lenght of individuals caught on all three location sites
Tablica 3. ANOVA usporedba srednjih vrijednosti duljine tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima Table 3 ANOVA comparison of mean body lenght for individuals caught on different location sites Univarijantni test signifikantnosti za duljine tijela, cm – Univariate Tests of Significance for body length, cm SS (Zbroj kvadrata Stupnjevi slobode MS (Sredina kvadrata Sum of squares) Degr. of Freedom Mean square) Izme|u grupa – Between groups 13,8 2 6,9 Unutar grupa – Within groups 2 049,1 245 8,4 Ukupno – Total 2 062,9 247 –
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
F
p
0,83 – –
0,438559 – –
241
J. Margaleti} i dr.
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239–249)
Slika 5. Usporedba srednjih vrijednosti duljine tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima Fig. 5 Comparison of mean body lenght for individuals at different location sites
lokalitetu daje pregled oscilacije brojnosti (slika 2). Na sva tri lokaliteta ukupno je tijekom 2001. godine ulovljeno 127 `ivotinja, 2007. godine 53, a 2009. godine 68 jedinki. Pri tome je na lokalitetu »a« u promatranom razdoblju ukupno ulovljeno 102/248 jedinki, na lokalitetu »b« 64/248 i na lokalitetu »c« 82/248. Podaci o broju ulovljenih jedinki po spolu i lokalitetu (slika 3) otkrivaju da su omjeri ukupno ulovljenih mu`jaka i `enki na svim trima lokalitetima bili blago u korist `enki. Na lokalitetu »a« ti su odnosi mu`jaka i `enki iznosili 1,04 u korist `enki, na lokalitetu »b« 1,06 i na lokalitetu »c« 1,16. Analiza istih parametara, ali po godinama, otkriva da je odnos broja ukupno ulovljenih jedinki mu`jaka i `enki 2001. godine bio 1,19 u korist `enki, 2007. godine 1,12 u korist mu`jaka te 2009. godine 1,06 u korist `enki (slika 4). Varijable koje su u{le u analizu navedene su u tablici 1. Za sve analizirane varijable napravljena je deskriptivna statistika (veli~ina uzorka, aritmeti~ka sredina, medijan, minimum, maksimum, standardna devijacija, 95 % interval pouzdanosti aritmeti~ke sredine). Rezultati su prikazani u tablicama 2, 4, 7 i 9.
Tablica 4. Deskriptivna statistika za duljinu tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima i godinama Table 4 Descriptive statistics for body lenght of individuals caught at all three location sites over the years
Ukupno Total Duljina Lenght Duljina Lenght Duljina Lenght Duljina Lenght Duljina Lenght Duljina Lenght Duljina Lenght Duljina Lenght Duljina Lenght
Varijable Variable
N
Arit. sred., cm Mediana, cm Mean, cm Median, cm
Min., cm Min., cm
Maks., cm Max., cm
–
248
30,56452
Da1
41
Da7
Stand. dev., cm Stand. pogr. cm *- 95,00 %, cm Std. Dev., cm Std.Err, cm
31,0000
23,50000
43,0000
2,889999
0,183515
30,20306
30,92597
29,64634
29,50000
23,50000
34,50000
3,464542
0,541071
28,55280
30,73989
20
31,85000
32,25000
25,00000
36,00000
2,772515
0,619953
30,55242
33,14758
Da9
41
30,97561
31,00000
27,00000
34,50000
1,544956
0,241282
30,48796
31,46326
Db1
39
30,00000
30,50000
25,50000
34,50000
2,665570
0,426833
29,13592
30,86408
Db7
13
27,84615
28,00000
25,00000
32,00000
2,258176
0,626305
26,48155
29,21076
Db9
12
33,33333
32,50000
30,00000
43,00000
3,472838
1,002522
31,12680
35,53987
Dc1
47
30,39362
30,00000
25,00000
37,50000
2,581153
0,376500
29,63576
31,15147
Dc7
20
29,90000
30,00000
26,00000
34,00000
2,516263
0,562653
28,72235
31,07765
Dc9
15
33,26667
33,00000
30,50000
37,50000
1,998809
0,516090
32,15976
34,37357
* 95,00 %, cm
* 95 % interval pouzdanosti aritmetièke sredine za duljinu tijela ukupno ulovljenih jedinki po lokalitetima – 95% confidence intervals for mean body lenght of individuals caught on all three location sites
242
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239–249)
J. Margaleti} i dr.
Slika 6. Usporedba srednjih vrijednosti duljine tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima i godinama Fig. 6 Comparison of mean body lenght for individuals caught at different location sites over the years Tablica 5. Usporedba analizom varijance (ANOVA) srednjih vrijednosti duljine tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima i godinama Table 5 ANOVA comparison of mean body lenght for individuals caught at different location sites over the years Univarijantni test signifikantnosti za duljine tijela, cm – Univariate Tests of Significance for body length, cm SS (Suma kvadrata Sum os squares)
Stupnjevi slobode Degr. of Freedom
MS (Sredina kvadrata Mean square)
F
p
394,8
8
49,3
7,07
0,000000
Unutar grupa – Within groups
1 668,2
239
7,0
–
–
Ukupno – Total
2 063
247
–
–
–
Izme|u grupa – Between groups
Tablica 6. Scheffeov test usporedbe duljine tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima i godinama Table 6 Scheffe’s test of compeared body lenght for individuals caught on different location sites over the years Scheffeov test, varijabla duljina, cm – Scheffe test; variable lenght, cm Vjerojatnosti za Post Hoc Testove – Probabilities for Post Hoc Tests MS = 6,9799, df = 239,00 Duljina Length
{1} 29,646
{2} 31,850
{3} 30,976
{4} 30,000
{5} 27,846
{6} 33,333
{7} 30,394
{8} 29,900
{9} 33,267
1
Da1
–
0,318555
0,736210
0,999961
0,799757
0,024053
0,987333
0,999999
0,010238
2
Da7
0,318555
–
0,992933
0,594088
0,023927
0,967006
0,831157
0,708148
0,962539
3
Da9
0,736210
0,992933
–
0,949381
0,091927
0,497096
0,997740
0,972544
0,412243
4
Db1
0,999961
0,594088
0,949381
–
0,594336
0,072966
0,999887
1,000000
0,039434
5
Db7
0,799757
0,023927
0,091927
0,594336
–
0,001126
0,309609
0,781481
0,000475
6
Db9
0,024053
0,967006
0,497096
0,072966
0,001126
–
0,165308
0,130426
1,000000
7
Dc1
0,987333
0,831157
0,997740
0,999887
0,309609
0,165308
–
0,999871
0,103680
8
Dc7
0,999999
0,708148
0,972544
1,000000
0,781481
0,130426
0,999871
–
0,090013
9
Dc9
0,010238
0,962539
0,412243
0,039434
0,000475
1,000000
0,103680
0,090013
–
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
243
J. Margaleti} i dr.
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239–249)
Tablica 7. Deskriptivna statistika za masu tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima Table 7 Descriptive statistics for body mass of animals cought on all three location sites Varijable Variable
N
Arit. sred., cm Mediana, cm Mean, cm Median, cm
Min., cm Min., cm
Maks., cm Stand. dev., cm Stand. pogr. cm *– 95,00 %, Max., cm Std. Dev., cm Std.Err, cm cm
* 95,00 %, cm
Ukupno Total
–
248
114,8992
115,0000
55,00000 250,0000
32,46128
2,061293
110,8392
118,9591
Masa Mass
Ma
102
112,8431
110,0000
55,00000 250,0000
34,05376
3,371824
106,1543
119,5319
Masa Mass
Mb
64
112,1875
112,5000
65,00000 190,0000
30,22239
3,777799
104,6382
119,7368
Masa Mass
Mc
82
119,5732
120,0000
60,00000 220,0000
31,99345
3,533086
112,5434
126,6029
* 95 % interval pouzdanosti aritmeti~ke sredine za masu tijela ukupno ulovljenih jedinki po lokalitetima – 95% confidence intervals for mean body mass of individuals caught at all three location sites
Tablica 8. ANOVA usporedba srednjih vrijednosti mase tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima Table 8 ANOVA comparison of mean body mass for individuals caught on different location sites Univarijantni test signifikantnosti za masu tijela, g – Univariate Tests of Significance for body mass, g SS (Zbroj kvadrata Sum of squares)
Stupnjevi slobode Degr. of Freedom
MS (Sredina kvadrata Mean square)
F
p
2 693
2
1 347
1,281
0,279661
Unutar grupa – Within groups
257 579
245
1 051
–
–
Ukupno – Total
260 272
247
–
–
–
Izme|u grupa – Between groups
Slika 7. Usporedba srednjih vrijednosti mase tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima Fig. 7 Comparison of mean body mass for individuals caught on different location sites 244
Maksimalna vrijednost duljine tijela zabilje`ena je na lokalitetu »b« (43,0 cm; tablica 2), a maksimalna vrijednost mase tijela na lokalitetu »a« (250 g; tablica 7). Minimalne vrijednosti duljine tijela (23,5 cm; tablica 2) i mase tijela uzorkovanih `ivotinja zabilje`ene su na lokalitetu »a« (55 g; tablica 7). Najve}e prosje~ne vrijednosti duljine (30,8 cm; tablica 2) i mase tijela (119,6 g; tablica 7) u ukupno promatranom razdoblju zabilje`ene su na lokalitetu »c«. Rezultati jednosmjerne ANOVA analize prikazani su u tablicama 3, 5, 8 i 10 te na slikama 5, 6, 7 i 8 (vertikalne linije predstavljaju 0,95 interval pouzdanosti). Nije utvr|ena statisti~ki zna~ajna razlika izme|u srednjih vrijednosti duljina tijela jedinki ulovljenih na razli~itim lokalitetima (F=0,83, d.f=2;245, p=0,44; tablica 3, slika 5). Statisti~ki zna~ajno nisu se razlikovale ni srednje vrijednosti masa tijela jedinki ulovljenih na razli~itim lokalitetima (F=1,28, d.f=2;245, p=0,28; tablica 8, slika 7). Ispituju}i postoji li razlika izme|u jedinki ulovljenih na razli~itim lokalitetima i u razli~itim godinama pokazalo se da postoji statisti~ki zna~ajna razlika i me|u duljinama (F=7,07, d.f=8;239, p=0,00; tablica 5, slika 6) i me|u masama (F=9,90, d.f=8;239, p=0,00; Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239â&#x20AC;&#x201C;249)
J. Margaleti} i dr.
Tablica 9. Deskriptivna statistika za masu tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima i godinama Table 9 Descriptive statistics for body mass of individuals caught on different location sites over the years Varijable Variable
N
Arit. sred., g Mean, g
Mediana, g Median, g
Min., g Min., g
Max., g Max., g
Stand. dev., g Stand. pogr. g *â&#x20AC;&#x201C; 95,00 %, g Std. Dev., g Std .Err, g
* 95,00 %, g
Ukupno Total
â&#x20AC;&#x201C;
248
114,8992
115,0000
55,00000
250,0000
32,46128
2,061293
110,8392
118,9591
Masa Mass
Ma1
41
106,0976
105,0000
55,0000
185,0000
34,97342
5,461931
95,0586
117,1365
Masa Mass
Ma7
20
133,0000
142,5000
75,0000
185,0000
33,41919
7,472758
117,3593
148,6407
Masa Mass
Ma9
41
109,7561
105,0000
75,0000
250,0000
30,24796
4,723938
100,2087
119,3035
Masa Mass
Mb1
39
107,9487
110,0000
70,0000
165,0000
27,16223
4,349438
99,1437
116,7537
Masa Mass
Mb7
13
93,0769
95,0000
65,0000
135,0000
20,66987
5,732791
80,5862
105,5676
Masa Mass
Mb9
12
146,6667
147,5000
115,0000
190,0000
20,59715
5,945884
133,5799
159,7535
Masa Mass
Mc1
47
114,5745
115,0000
70,0000
180,0000
25,44879
3,712088
107,1024
122,0465
Masa Mass
Mc7
20
101,2500
105,0000
60,0000
140,0000
24,27230
5,427452
89,8902
112,6098
Masa Mass
Mc9
15
159,6667
150,0000
125,0000
220,0000
26,62348
6,874152
144,9231
174,4103
* 95 % interval pouzdanosti aritmeti~ke sredine za masu tijela ukupno ulovljenih jedinki po lokalitetima * 95% confidence intervals for mean body mass of individuals caught on all three location sites
Slika 8. Usporedba srednjih vrijednosti mase tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima i godinama Fig. 8 Comparison of mean body mass for individuals caught on different location sites over the years Croat. j. for. eng. 32(2011)1
245
J. Margaleti} i dr.
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239–249)
Tablica 10. ANOVA usporedba srednjih vrijednosti mase tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima i godinama Table 10 ANOVA comparison of mean body mass for individuals caught on different location sites over the years Univarijantni test signifikantnosti za mase tijela, g – Univariate Tests of Significance for body mass, g SS (Zbroj kvadrata Sum of squares)
Stupnjevi slobode Degr. of Freedom
MS (Sredina kvadrata Mean square)
F
p
Izme|u grupa – Between groups
64 791
8
8 099
9,902
0,000000
Unutar grupa – Within groups
195 481
239
818
–
–
Ukupno – Total
260 272
247
–
–
–
Tablica 11. Scheffeov test usporedbe mase tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima i godinama Table 11 Scheffe’s test of compeared body mass for individuals cought on different location sites over the years Scheffeov test, varijabla masa, g – Scheffe test; variable mass, g Vjerojatnosti za Post Hoc Test – Probabilities for Post Hoc Tests MS = 817,91, df = 239,00 Masa Mass
{1} 29,646
{2} 31,850
{3} 30,976
{4} 30,000
{5} 27,846
{6} 33,333
{7} 30,394
{8} 29,900
{9} 33,267
1
Ma1
–
0,162571
0,999970
1,000000
0,979029
0,019711
0,982794
0,999948
0,000016
2
Ma7
0,162571
–
0,357067
0,260968
0,057886
0,988247
0,666767
0,143896
0,491035
3
Ma9
0,999970
0,357067
–
1,000000
0,908636
0,055933
0,999684
0,996632
0,000106
4
Mb1
1,000000
0,260968
1,000000
–
0,954121
0,036306
0,997062
0,999438
0,000051
5
Mb7
0,979029
0,057886
0,908636
0,954121
–
0,006577
0,674465
0,999640
0,000022
6
Mb9
0,019711
0,988247
0,055933
0,036306
0,006577
–
0,156179
0,018229
0,994377
7
Mc1
0,982794
0,666767
0,999684
0,997062
0,674465
0,156179
–
0,930278
0,000694
8
Mc7
0,999948
0,143896
0,996632
0,999438
0,999640
0,018229
0,930278
–
0,000045
9
Mc9
0,000016
0,491035
0,000106
0,000051
0,000022
0,994377
0,000694
0,000045
–
tablica 10, slika 8) ulovljenih jedinki. Rezultati Scheffeovog post hoc testa dati su za duljine u tablici 6 (razliku ~ini 6 od 36 promatranih parova), a za mase u tablici 11 (razliku ~ini 10 od 36 promatranih parova).
4. Rasprava – Discussion Poput ve}ine glodavaca sivi puh se ne javlja svake godine u jednakom broju. Vjerojatnost njegove pojavnosti zna~ajno ovisi o urodu bukvice. Ovisnost brojnosti sivog puha o urodu bukvice me|u brojnim autorima potvrdila je i Bieber (1997) koja je ustanovila kako se izostanak reprodukcije za teku}u godinu poklapa s izostankom cvjetanja bukve (Fagus sylvatica L.) u prolje}e. U prilog tome govore i na{i rezultati ulova puhova na podru~ju Delnica i
246
Mrkoplja 2001., 2007. i 2009. godine koji se podudaraju sa intenzitetima uroda bukvice. Godinu 2001. obilje`io je natprosje~an urod bukvice, 2007. godine bio je znanto slabiji urod u odnosu na 2001. godinu, a 2009. godine bio je prosje~an. Na{i rezultati ukazuju na povoljnost trofi~kih prilika koja se ogleda se u ulovima 2001. godine, a koji su upravo tada bili najve}i na svim trima lokalitetima u promatranom razdoblju. 2007. godina obilje`ena je slabijim ulovima na svim trima lokalitetima. Godine 2009. na lokalitetima »b« i »c« evidentirano je manje brojno stanje u odnosu na 2001. godinu, dok je na lokalitetu »a« ponovno zabilje`en dobar ulov. Zadovoljavaju}i rezultati ulova metodom hvatanja mrtvolovkama upu}uju na njihovu primjenjivost u smislu uzorkovanja sivog puha. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239–249)
Iz analize broja ulovljenih jedinki po spolu i lokalitetu vidljivo je da su odnosi ukupno ulovljenih mu`jaka i `enki na svim trima lokalitetima bili blago u korist `enki. U tom smislu uo~avamo podudaranje sa odnosima u korist `enki evidentiranim u jesenskim mjesecima u trogodi{njem pra}enju populacija sivog puha na podru~ju sredi{nje Slovenije (Kry{tufek i dr. 2003). Najve}e prosje~ne vrijednosti duljine (30,8 cm) i mase tijela (119,6 g) u ukupno promatranom razdoblju zabilje`ene su na lokalitetu »c« ukazuju}i na mogu}u ve}u povoljnost trofi~kih uvjeta u odnosu na uvjete na lokalitetima »a« i »b«. Bliski prosje~ni iznosi masa tijela utvr|eni na lokalitetima »a« (112,8 g) i »b« (112,2 g) sugeriraju sli~nost trofi~kih uvjeta promatranih smrekovih kultura. Dakle, utvr|ene su ve}e prosje~ne vrijednosti za oba morfolo{ka parametra u prirodnoj {umi obi~ne bukve u odnosu na one utvr|ene u kulturama smreke. Uspore|ivani lokaliteti razlikuju se u nadmorskim visinama te trofi~kim uvjetima uzokovanih flornim sastavom. U tome smislu, valja napomenuti da se sastojine obi~ne bukve nalaze na ve}im nadmorskim visinama od smrekovih kultura, odnosno, u godinama dobrog uroda bukve obiluju bukvicom – jednom od temeljnih izvora hrane sivoga puha. U dosada{njim istra`ivanjima maksimalna zabilje`ena masa sivog puha na podru~ju Gorskog kotara iznosila je 380 g (Tvrtkovi} i dr. 1996), dok za podru~je sredi{nje Slovenije postoje navodi puharskog dru{tva »Krim« o maksimalnoj zabilje`enoj masi sivog puha od 476 g (Kry{tufek, Flaj{man 2007). U na{em istra`ivanju zabilje`ena je maksimalna vrijednost mase od 250 g. Usporedba broja ulovljenih jedinki po godinama i lokalitetima sa prosje~nom duljinom tijela po godinama i lokalitetima pokazuje specifi~nu podudarnost. Primjerice, na lokalitetu »a« 2007. godine zabilje`ene su maksimalne prosje~ne vrijednosti duljine tijela, dok su takvi maksimumi na lokalitetima »b« i »c« zabilje`eni 2009. godine. Upravo je tih godina na tim lokalitetima zabilje`ena i najmanja brojnosti ulovljenih `ivotinja. Dakle, godine tijekom kojih su bilje`ene najvi{e vrijednosti duljina tijela ulovljenih puhova poklapaju se s godinama najmanje zabilje`ene brojnosti. Ista je pravilnost utvr|ena i za masu tijela. Sukladno rezultatima na{ih zapa`anja, Bieber (1997) navodi da u godinama slabijih trofi~kih uvjeta dolazi do izostanka reprodukcije i ~uvanja energije te puhovi imaju ve}u masu. Usporedbom srednjih vrijednosti duljina i masa tijela ulovljenih jedinki po lokalitetima nije utvr|ena statisti~ki zna~ajna razlika, dok smo statisti~ki zna~ajnu razliku utvrdili usporedbom po lokalitetima i po godinama. Utvr|ene signifikantne razlike govore Croat. j. for. eng. 32(2011)1
J. Margaleti} i dr.
u prilog oscilacija oba morfolo{kih parametara, osobito masa tijela sivog puha, unutar lokaliteta te izme|u lokaliteta.
5. Zaklju~ci – Conclussions Podaci obrade morfolo{kih parametara duljine tijela s repom i mase tijela 248 jedinki sivoga puha ulovljenih tijekom 2001., 2007. i 2009. godine na tri lokaliteta; od kojih su dva u kulturama obi~ne smreke i jedan u sastojini obi~ne bukve, pokazali su slijede}e: Þ u prirodnoj {umi obi~ne bukve zabilje`ene su ve}e prosje~ne vrijednosti morfolo{kih parametara duljine tijela s repom i mase tijela sivoga puha u odnosu na one evidentirane u kulturama obi~ne smreke, Þ godine najve}ih prosje~nih vrijednosti morfolo{kih parametara duljine tijela s repom i mase tijela sivoga puha po lokalitetima podudaraju se s godinama najmanjih evidentiranih brojnosti, Þ maksimalne i minimalne vrijednosti morfolo{kih parametara duljine tijela s repom i mase tijela sivoga puha zabilje`ene su u kulturama obi~ne smreke, Þ nisu utvr|ene statisti~ki zna~ajne razlike izme|u srednjih vrijednosti oba morfolo{ka parametra promatrane za ~itavo razdoblje pra}enja po lokalitetima, Þ utvr|ene su statisti~ki zna~ajne razlike izme|u srednjih vrijednosti oba morfolo{ka parametra po lokalitetima i godinama.
6. Literatura – Reference Amori, G., M. Cantini, V. Rota, 1995: Distribution conservation of Italian dormice. In: Filippucci, M.G., (ed.): Proc. II Conf. On Dormice. Hystrix, (n.s.), 6(1-2): 331–336. Bäumler, W., M. Glava{, J. Margaleti}., 2002: Schäden des Siebenschläfers an Waldbäumen. AFZ – DerWald, 57(4): 204–206. Bertovi}, S., 1975: Prilog poznavanju odnosa klime i vegetacije u Hrvatskoj (razdoblje 1948 – 1960. godine). Acta Biologica 7(2): 215 str. Bieber, C., 1997: Sexual activity and reproduction in three feral subpopulations of the fat dormouse (Myoxus glis). Natura Croatica 6(2): 205–216. Cvrtila, @., D. Konjevi}, L. Koza~inski, M. Hadziosmanovi}, A. Slavica, J. Margaleti}, 2004: The chemical composition of the meat of fat dormice (Glis glis L.). Eur. J. Wildl. Res. 50(2): 90–91.
247
J. Margaleti} i dr.
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239–249)
Glava{, M., J. Margaleti}, M. Balti}, M. Vukovi}, 1999: [tete od puhova u {umama Gorskoga kotara od 1972. do 1998. godine. [umarski list, 123(5–6): 211–216. Grube{i}, M., K. Krapinec, M. Glava{, J. Margaleti}, 2004: Body measurements and harvesting dynamics of the Fat Dormouse (Glis glis L.) in the mountainous part of Croatia. Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae 50(4): 271–282. Grube{i}, M., J. Margaleti}, M. Glava{, 2007: Dynamika a {truktúra lovu plcha sivého (Glis glis L.) v bu~inách a jedlinách Chorvátska. Folia venatoria 36–37: 173–181. Jurczyscyn, M., K. Wolk, 1998: The present status of dormice (Myoxidae) in Polan.; Nat. Croat. 7(1): 11–18. Konjevi}, D., M. [pakulová, R. Beck, M. Goldová, K. Severin, J. Margaleti}, K. Pintur, T. Keros, S. Peri}, 2007: First evidence of Paraheligmonina gracilis and Hymenolepis sulcata among fat dormice (Glis glis L.) from Croatia. Helminthologia 44(1): 34–36. Kry{tufek, B., B. Flaj{man, 2007: Polh in ~lovek (Dormouse and man). Ekolo{ki forum LDS v sodelovanju z Liberalno akamemijo, Ljubljana, 49–50 str. Kry{tufek, B., A. Hudoklin, D. Pavlin, 2003: Population biology of the edible dormouse (Glis glis) in a mixed montane forest in Central Slovenia over three years. Acta Zoologica Academiae Scientarium Hungaricae 49(1): 85–97.
Margaleti}, J., M. Grube{i}, K. Krapinec, K. Kauzlari}, S. Krajter, 2006: Dynamics and structure of fat dormouse (Glis glis L.) population in Croatian forests in the period from 2002 to 2004. Glas. {um. pokuse, posebno izdanje 5: 377–386. Prpi}, B., 1993: Uloga {uma u odr`ivome razvoju Republike Hrvatske. [umarski list 117(1–2): 5–6. Turk, N., Z. Milas, J. Margaleti}, R. Turk, Lj. Barbi}, D. Konjevi}, S. Peri}, Z. Stritof, V. Stare{ina, 2008: The role of fat dormouse (Glis glis L.) as reservoir host for spirochete Borrelia burgdorferi sensu lato in the region of Gorski Kotar, Croatia. Eur. J. Wildl. Res. 54(1): 117–121. Tomljanovi}, K., M. Grube{i}, K. Krapinec, 2010: Testiranje primjenjivosti digitalnih senzornih kamera za pra}enje divlja~i i ostalih `ivotinjskih vrsta. [umarski list, 134 (5–6): 287–292. Tvrtkovi}, N., M. Balti}, M. Vukovi}, J. Margaleti}, (1996): Ecology of Myoxus glis in Lividraga (Croatia) – a preliminary data. III International Conference on Dormice (Rodentia, Gliridae), Book of Abstracts. Hrvatski prirodoslovni muzej, Zagreb: 45 str. Vukeli}, J., \. Rau{, 1998: [umarska fitocenologija i [umske zajednice u Hrvatskoj, Zagreb, 310 str.
Abstract
Morphological parameters of the fat dormouse (Glis glis L.) in the forests of Gorski kotar In forests of Gorski kotar, Croatia the fat dormouse (Glis glis L.) is the numerous dormouse species. In years with high population densities fat dormice start cause damage on trees. Mainly they damage the bark of common spruce (Picea abies (L.) Karst.). This work presents the analysis of morphological parameters of 248 caught individuals (119 males and 129 females) of fat dormouse. Animals were caught on three locations from year 2001 to 2009 in forests managed by »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb, forest administration Delnice. First location represents forest culture of common spruce (Picea abies (L.) Karst.) (location »a«) under management of forest office Delnice. Second and third locations under management of forest office Mrkopalj represent forest culture of common spruce (Picea abies (L.) Karst.) (location »b«) and natural forest of common beech (association Fagetum montanum croaticum Ht.) (location »c«). Animals were caught with snap traps set individually or in pairs in trees around 1 to 5 meters above ground. Ripe pods of the carob tree were used as bait. Traps were set late afternoon and checked next day early in the morning or during the day. Body length as morphological parameter was measured with steel tape and body mass with one gram accuracy scale. In total on all three locations 127 individuals were caught in year 2001, 53 individuals in year 2007 and 68 individuals in year 2009. For the whole time period 102/248 animals were caught on location »a«, 64/248 on location »b« and 82/248 on location »c«. On all 3 locations in year 2001 the highest number of animals was recorded reflecting favorable trophical conditions. Analysis of animals showed for all three locations 1:1 sex ratio with small difference on location »c« with sex ratio of 1:1.16 (m:f). The data shows max body length with 43.0 cm that was recorded on location »b« and min with 23.5 cm on location »a«. Max and min body mass (250g, 55g) were recorded on location »a». The maximal body
248
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Morfolo{ki parametri sivoga puha (Glis glis L.) uzorkovanoga u {umama Gorskoga kotara (239–249)
J. Margaleti} i dr.
length with tail and body mass were recorded in years with small population densities, which corresponds to previous findings of increased body mass in years with unfavorable trophic conditions (Bieber 1997). Sheffe’s post hoc test shows significant differences and fluctuations of measured parameters between different locations and years. Result also show on average larger and heavier animals in natural forests of common beech and smaller and lighter animals in forest culture of common spruce. These interesting findings show different body weight and length depending on habitat of dormouse. Keywords: fat dormouse (Glis glis L.), Gorski kotar, natural forest, managed forest, morphology
Adresa autorâ – Authors’ address: Prof. dr. sc. Josip Margaleti} e-po{ta: josip.margaletic@sumfak.hr Marko Vucelja, dipl. in`. {um. e-po{ta: vucelja@sumfak.hr Linda Bjedov, dipl. in`. {um. e-po{ta: lbjedov@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za za{titu {uma i lovno gospodarenje Mr. sc. Maja Moro e-po{ta: mmoro@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za procesne tehnike Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA @eljko Kauzlari}, dipl. in`. {um. e-po{ta: zeljko.kauzlaric@hrsume.hr »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb Uprava {uma Podru`nica Delnice Odjel za ekologiju i za{titu {uma Supilova 32 HR-51 300 Delnice HRVATSKA
Primljeno (Received): 29. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 11. 01. 2011. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Mr. sc. Goran Videc e-po{ta: goran.videc@mrrsvg.hr Ministarstvo regionalnog razvoja, {umarstva i vodnog gospodarstva Ulica grada Vukovara 269/D HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
249
Znanstveni rad – Research article
Uzgoj obi~noga jelena (Cervus elaphus L.) u kontroliranim uvjetima u ogra|enom prostoru [epre{hat Marijan Grube{i}, Branko Uro{evi}, Zlatan Mihaljevi}, Kristijan Tomljanovi} Nacrtak – Abstract Ogra|eni prostor [epre{hat namijenjen je intenzivnomu uzgoju obi~noga jelena u kontroliranim uvjetima. Svrha je takva uzgoja proizvodnja visokovrijednoga baranjskoga jelena s mogu}no{}u distribucije kvalitetnoga rasplodnoga materijala u druga lovi{ta Republike Hrvatske. Uzgoj je jelena zapo~eo jo{ 2002. godine s prvim hvatanjima i ispu{tanjima teladi u ogra|eni prostor. Ogra|eni prostor [epre{hat u me|uvremenu se postupno {irio te od po~etnih 53 ha danas ima 380 ha. Prostor je razdijeljen na 11 polja u kojima se provodi uzgoj u separacijama uz primjenu pregonskoga pa{arenja. Istra`ivanja su provedena od 2005. do 2009. godine. U tom su razdoblju pra}eni razvoj fonda jelenske divlja~i, kontrolirano parenje, reprodukcija odnosno prirast, tjelesna te`ina posebno mla|ih jedinki, sastav i koli~ina utro{ene hrane za prihranu, tro{kovi i prihodi. U istra`ivanom razdoblju osnovan je mati~ni fond jelena i ko{uta od selektiranih grla. Na temelju pra}enja prirasta utvr|eni su koeficijenti prirasta u rasponu od 0,75 do 0,85. Utvr|en je optimalni omjer za parenje 1 jelen na 10 – 20 ko{uta. Naime iz iskustva, a i iz literature u ovakvu na~inu uzgoja naj~e{}e se navodi do 20, pa ~ak i do 30 `enki na jednoga jelena rasplodnjaka. Tako su pojedina grla (3 i vi{e godina) nerijetko parila 15 – 20 `enki, i to vrlo uspje{no s preko 80 % prirasta u navedenom razdoblju u ogra|enom prostoru [epre{hat. Podaci iz nekih drugih lokaliteta s grlima istoga baranjskoga genetskoga podrijetla potvr|uju navedene rezultate te mo`emo tvrditi da brojem `enki 15 – 20 po jelenu ne dolazi do opadanja prirasta. Pra}enjem razvoja jedinki od teladi do zrelih grla pokazao se najve}i prirast do starosti 15 – 18 mjeseci. U prihrani najvi{e je zastupljena peletirana hrana, koja je ujedno i najve}i tro{ak tijekom godine. Prihodi su neznatni u prvim godinama dok se formira selektirani mati~ni fond, no nakon toga su postignuti zapa`eni rezultati prodajom `ive divlja~i, a jo{ se mo`e pove}ati odstrelom trofejno vrijednih selektiranih jelena i mesom tako|er selektiranih grla, posebno teladi. Klju~ne rije~i: obi~ni jelen, kontrolirani uzgoj, selekcija, za{tita, prirast, tjelesni razvoj
1. Uvod – Introduction Uzgoj divlja~i u kontroliranim uvjetima provodi se du`e vremena u sklopu lovnoga gospodarenja gospodarski zna~ajnim vrstama divlja~i. Ve} se od 17. stolje}a naseljavaju brojne vrste divlja~i u ogra|ene prostore da bi se uzgajale u kontroliranim uvjetima. Zahvaljuju}i takvu na~inu uzgoja mo`emo re}i da su od gotovo sigurnoga nestanka spa{ene neke danas vrlo atraktivne vrste divlja~i, kao {to su jelen lopatar i muflon (Grube{i} i Krapinec 2003). Uzgoj jelena u ogra|enom prostoru spominje se u srednjoj Europi jo{ u vrijeme feudalizma, kada se za potrebe Croat. j. for. eng. 32(2011)1
plemi}kih lovova u tzv. zvjerinjacima uzgajala divlja~ za lov te se u njima i lovilo (^erveny i dr. 2007). Sve ve}a potra`nja za `ivom divlja~i uvjetovala je i uzgoj u kontroliranim uvjetima kako bi se osim osiguranja tra`ene koli~ine divlja~i uzgajala i selektirala kvalitetna divlja~ (Degme~i} i dr. 2009). Jedan od razloga za uzgoj u kontroliranim uvjetima jelenske divlja~i u Hrvatskoj nesumnjivo je i stanje populacije ove vrste u ve}ini lovi{ta nakon Domovinskoga rata. Tijekom, a i neposredno nakon ratnih zbivanja te brojnih promjena u gospodarenju lovi{tima (djelomice uvjetovano i nesigurno{}u tije-
251
M. Grube{i} i dr.
Uzgoj obi~noga jelena (Cervus elaphus L.) u kontroliranim uvjetima ... (251–258)
kom promjene zakonske regulative, formiranja i utemeljenja lovi{ta prema uvjetima iz novoga Zakona o lovu, NN10/94, te provedbe postupaka stjecanja prava lova) do{lo je do znatnoga smanjenja brojnoga stanja i naru{avanja spolne i starosne strukture ove vrste divlja~i. Da bi se br`e popunila lovi{ta i podigla kakvo}a jelenske divlja~i, pokazala se potreba uzgoja u kontroliranim uvjetima obi~noga jelena radi ispu{tanja u otvorena lovi{ta. Drugi razlog za uzgoj u kontroliranim uvjetima ima za cilj pove}ati kakvo}u trofeja jelenske divlja~i s obzirom na poreme}aj strukture i kakvo}e populacije. Problemi poput pojave bolesti i parazita (veliki ameri~ki metilj) zahtijevaju uzgoj u kontroliranim uvjetima i proizvodnju zdrave populacije kojom }e se nadomjestiti gubitak prirodne populacije uzrokovan bole{}u i parazitima. Usporedno s ciljanim uzgojem jelena provodila su se istra`ivanja prirasta, tjelesnoga i trofejnoga razvoja, tehnologije uzgoja i opravdanosti ovakva na~ina uzgoja i za{tite obi~noga jelena. Kada se radi o razlozima osnivanja ogra|enoga prostora [epre{hat, u prvom je redu utvr|en glavni cilj gospodarenja, a to je uzgoj visokovrijednoga baranjskoga jelena s mogu}no{}u distribucije vrsnoga rasplodnoga materijala u druga lovi{ta Republike Hrvatske. Baranjski jelen ima genetski vrlo velik potencijal, zbog ~ega je i prije kori{ten za naseljavanja u druga podru~ja Hrvatske, susjednih zemalja, pa ~ak do Novoga Zelanda.
2. Pregled dosada{njih istra`ivanja Previous researches Podru~je baranjskoga Podunavlja, osim {to je poznato kao najkvalitetnije stani{te za jelena u Hrvatskoj, poznato je i po stoljetnom istra`iva~kom radu. Bilje`enje svih podataka o divlja~i, parametara izmjere pri odstrelu, pohrana, obrada i interpretacija podataka bili su poseban zadatak znanstvenoga i stru~noga osoblja u Bilju. Iznimno vrijedna pisana gra|a nalazi se u biltenu »Jelen« istoimenoga lovnoga gazdinstva (Brna 1969, Brna i dr. 1969, Brna i dr. 1963, Ragu` 1965, 1978). Ste~ena iskustva na uzgoju jelena u prirodi, hvatanju, obilje`avanju i prodaji `ive divlja~i te pra}enje stanja ove vrste divlja~i u drugim lovi{tima rodila su ideju o potrebi uzgoja jelena u kontroliranim uvjetima kako bi se mogao bolje pratiti razvoj pojedinih grla, zatim obaviti uspje{na selekcija, kontrolirano sparivanje i uzgoj divlja~i {to bolje kakvo}e za ispu{tanje u lovi{ta. Osnivanjem ogra|enoga prostora [epre{hat, [umarije Tikve{, u~injen je prvi korak u pripremi farm-
252
skoga uzgoja obi~noga jelena; time su stvoreni odgovaraju}i uvjeti da se istra`ivanja o trofejnom razvoju jelenjih rogova pro{ire i na ovaj suvremeni oblik uzgoja divlja~i uop}e (Vratari} i dr. 2002). Tjelesna masa farmski uzgojenih dvogodi{njih jelena u lokalitetu [epre{hat pribli`no je za 50 % ve}a (Brna i dr. 1989) u odnosu na jelene iste dobi uzgojene u otvorenom lovi{tu.
3. Problematika istra`ivanja – Scope of research Problematika obuhva}ena provedenim istra`ivanjima treba pokazati uspje{nost i opravdanost uzgoja u kontroliranim uvjetima jelenske divlja~i. Istra`ivanja koja su provedena u ogra|enom prostoru [epre{hat od 2005. do 2009. godine trebala su pokazati prednosti i nedostatke tehnologije uzgoja jelena u ogra|enom prostoru uz primjenu dosada{njih spoznaja o ovom na~inu uzgoja te modernizaciju tehni~ke opremljenosti. Uzgoj u kontroliranim uvjetima obi~noga jelena u Hrvatskoj, a osobito u Baranji, koja je najpoznatije stani{te ove vrste divlja~i, name}e se kao potreba iz ovih razloga: Þ poreme}aj strukture i kakvo}e populacije jelenske divlja~i, Þ izoliranost dijelova populacija (autoceste, kanali, akumulacijska jezera i dr.); potrebno je predvidjeti uno{enje jedinki sa strane radi osvje`enja krvi, odnosno oplemenjivanja genofonda pojedinih populacija, iz uzgoja u kontroliranim uvjetima i provjerene kakvo}e, Þ kontrola zdravstvenoga stanja divlja~i, pra}enje razvoja bolesti i djelovanja primjene za{titnih sredstava. Poseban je problem za Baranju, ali i {ire (lovi{ta u poplavnim podru~jima RH), veliki ameri~ki metilj (Fascioloides magna).
4. Materijal i metode istra`ivanja te postupak istra`ivanja – Materials and methods of investigation and investigation procedure Istra`ivanje koje se provodilo u ogra|enom prostoru [epre{hat obuhvatilo je bitne parametre za uzgoj divlja~i u ogra|enom prostoru. U prvom redu pra}ena je dinamika krda u sklopu koje se pratilo kretanje brojnoga stanja jelenske divlja~i po spolu i starosti, reprodukcija odnosno prirast, tjelesni razvoj posebno teladi i mladih grla, {to se pratilo hvatanjem i vaganjem, te trofejni razvoj kod odabranih i selektiranih mu{kih grla (Grube{i} i dr. 2006). Brojno je stanje utvr|ivano stalnim osmatranjem i pra}enjem, Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Uzgoj obi~noga jelena (Cervus elaphus L.) u kontroliranim uvjetima ... (251–258)
a radi pouzdanosti podataka jedinke su obilje`avane ~ak na ~etiri na~ina, u{nom markicom s brojevima, tetova`om broja, ogrlicom razli~itih kombinacija boja te mikro~ipom. Reprodukcija se utvr|ivala tako da su kontrolirano sparivane ko{ute i dvizice s odabranim jelenom u zasebnom polju, te se potom pri teljenju to~no za svako tele pouzdano znaju roditelji, odnosno bilje`i se koliko je teladi pre`ivjelo. Tim svakodnevnim pra}enjem utvr|uju se i gubici, odnosno otpad kako kod teladi tako i kod odraslih grla. Tjelesni je razvoj pra}en hvatanjem i vaganjem. Svi su podaci pohranjivani u bazu podataka po godinama, spolu, dobi uz pripadaju}e oznake.
M. Grube{i} i dr.
6. Rezultati istra`ivanja – Results Ra{~lamba petogodi{njih rezultata uzgoja divlja~i u kontroliranim uvjetima u ogra|enom prostoru [epre{hat pokazuje opravdanost osnivanja takva prostora s obzirom na dinamiku razvoja fonda divlja~i, prirast i potencijal za prodaju `ive divlja~i, ali i komercijalni lov visokovrijednih trofejnih grla. Treba naglasiti da je uzgoj jelenske divlja~i dugotrajan posao i da se prvi rezultati mogu o~ekivati tek nakon pet godina, nakon {to se ustanovi i stabilizira mati~ni fond, odnosno kad po~ne normalna reprodukcija. Sam po~etak uzgoja u ogra|enom prostoru od 2002. do 2005. godine prva je faza osnivanja ogra|enoga prostora, mati~noga fonda i gotovo isklju~ivo faza investicija. U prvim godinama prirast odnosno pove}anje brojnosti jedinki u ogra|enom prostoru nastao je ubacivanjem uhva}enih grla, dok je nakon toga prirast temeljen na selekcioniranim parenim dvizicama. Radi prikaza razvoja fonda divlja~i u analizu su uklju~ene i navedene godine, iako je ciljano istra`ivanje zapo~elo 2005. godine. Rezultati pra}enja dinamike fonda divlja~i prikazani su u tablici 1. Jedan od va`nijih ciljeva uzgoja u kontroliranim uvjetima jest kontrolirano parenje. Upravo takav pristup »preventivne« selekciji jam~i da }e u potomstvu prevladavati »+« jedinke. Naravno, drugi i najva`niji segment selekcije je nakon teljenja, kada se odvaja neperspektivna telad, a tre}a je faza selekcije u kasnijoj dobi, posebno kod mu{kih grla, kada se prati razvoj rogovlja. Za svaki stupanj selekcije jasno su definirani kriteriji koje stru~no osoblje primjenjuje pri odabiru jedinki za daljnji uzgoj, odnosno uklanjanje. Tijekom petogodi{nje selekcije u odabiru jelena za parenje svake su godine priliku za parenje imala samo 3 – 4
5. Podru~je istra`ivanja – Research area Istra`ivanja kontroliranoga uzgoja obi~noga jelena provedeno je do 2005. do 2009. godine u ogra|enom prostoru [epre{hat. Ogra|eni prostor [epre{hat nalazi se u sklopu dr`avnoga otvorenoga lovi{ta Podunavlje – Podravlje u Baranji. Uzgoj divlja~i u ovom ogra|enom prostoru zapo~eo je 2002. godine radi istra`ivanja i o~uvanja genofonda obi~noga jelena. Prvotno je ogra|eni prostor imao samo 53 ha, a ogra|ivanjem se susjednih parcela postupno {irio, odnosno pridodavane su nove povr{ine tako da se pove}ao 2002. godine na 58 ha te 2003. godine na 66 ha. Danas uzgojni prostor zauzima povr{inu od 88 ha, dodatni prostor od 56 ha, a posljednjim pro{irenjem spajanjem prostora za dozrijevanje trofejnih jelena od 237 ha ukupna je povr{ina 380 ha. Sam uzgojni prostor razdijeljen je na 11 polja u kojima se provodi uzgoj u separacijama i primjenom pregonskoga pa{arenja. Sva su polja me|usobno povezana koridorima za divlja~ koji osim do polja vode i do sredi{nje hvataljke.
Tablica 1. Razvoj fonda obi~noga jelena u ogra|enom prostoru [epre{hat Table 1 Development of red deer fund in the fenced area of [epre{hat Godina – Year 2002. 2003. 2004. 2005. 2006. 2007. 2008. 2009. 2010.
Stanje fonda Fund state 0 17 45 79 95 114 145 178 155
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Uhva}eno ili prirast Caught or Yield 24 (hvat.) 29 (hvat.) 37 (hvat.) 21 33 35 41 40 27
Otpremljeno `ive divlja~i Shipped live animals 6 1 Nema podataka – No data 1 3 – 4 1 13 1 odstrel – Cuul 4 – 5 3 teleta – Three Calves 5 58 3 16 Otpad – Losses
Stanje – State 17 45 79 95 114 145 178 155 163
253
Uzgoj obi~noga jelena (Cervus elaphus L.) u kontroliranim uvjetima ... (251–258)
M. Grube{i} i dr.
Tablica 2. Pregled kontroliranoga parenje jelenske divlja~i u ogra|enom prostoru [epre{hat Table 2 Overview of controlled breeding of deer in the fenced area of [epre{hat Godina parenja/ godina teljenja Mating year / Calving year 2004/2005. 2005/2006. 2006/2007. 2007/2008. 2008/2009. 2009/2010.
Broj jelena koji su sudjelovali u parenju Number of stags involved in mating 3 3 4 4 4 3
Broj parenih ko{uta Number of mating hinds
Broj parenih dvizica Number of mating of 2 year old hinds
Prirast (M + @) Yield (M+F)
Koeficijent prirasta Yield Coefficient
20 20 33 41 51 35
– 16 9 11 – –
17 (9 + 8) 29 (16 + 16) 34 (14 + 20) 39 (19 + 20) 40 (21 + 19) 26 (13 + 13)
0,85 0,8 0,81 0,75 0,78 0,75
najperspektivnija jelena, koji su u zasebnim poljima uza sebe imali rasplodne ko{ute i dvizice (mlade `enke koje prvi put sudjeluju u parenju) u omjeru 1 : 11 do 1 : 16
6.1 Te`ina – Weight Jedan od glavnih parametara pri selekciji teladi jest tjelesna te`ina teladi u dobi od 3 tjedna. Tu je postavljena granica od najmanje 10 kg za `ensku telad i 12 kg za mu{ku, dok su sve jedinke ispod tih vrijednosti odre|ene kao neprikladne za daljnji uzgoj. Mjerenje ujedno pokazuje da je najve}i prirast
tjelesne mase ostvaren do dobi 15 – 18 mjeseci. Taj je podatak va`an za izra~un i smjernice gospodarenja kod varijante uzgoja divlja~i za proizvodnju mesa, s obzirom na to da se du`i vremenski uzgoj ne isplati kada se stavljaju u odnos tro{kovi prehrane i prirast u starijoj dobi. Uzgoj je mu{kih grla radi trofeja nu`an do dobi 8 – 10 (11) godina, kada se posti`e najve}a trofejna i financijska zrelost jelena (Ragu` 1978).
6.2 Prihrana – Diet S obzirom na uzgoj divlja~i u ogra|enom prostoru jedan od najva`nijih je segmenata osiguranje dos-
Slika 1. Prikaz te`ine jelenske divlja~i ovisno o njezinoj dobi Fig. 1 Overview of weight of red deer with age 254
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Uzgoj obi~noga jelena (Cervus elaphus L.) u kontroliranim uvjetima ... (251–258)
Slika 2. Koli~inska zastupljenost po vrsti hrane u prihrani jelenske divlja~i u ogra|enom prostoru [epre{hat Fig. 2 Share of different types of food in the diet of red deer in the fenced area of [epre{hat tatne dobre hrane tijekom cijele godine. Iako se u samom ogra|enom prostoru zasijavaju travne smjese, odnosno osnivaju pa{njaci, {to omogu}uje pregonsko pa{arenje, postoje i dodatne povr{ine na kojima se zasijavaju kulture radi proizvodnje hrane za divlja~. O hranidbi odnosno vrstama zastupljenih hraniva treba naglasiti da divlja~ ima mogu}nost slobodnoga kori{tenja pa{e, koja je najva`nija sastavnica u prehrani, i bez obzira na njezinu kakvo}u i hranidbenu vrijednost, ona omogu}uje divlja~i da izbalansira i
Slika 3. Odnos tro{kova hrane u prihrani jelenske divlja~i u ogra|enom prostoru [epre{hat Fig. 3 Ratio of food costs in the diet of red deer in the fenced area of [epre{hat
M. Grube{i} i dr.
korigira omjer krepkih i voluminoznih hraniva koji bi trebao biti od 40 : 60 do 50 : 50. Sukladno brojnomu stanju divlja~i u uzgajali{tu (prema normativima prihrane i stvarnim potrebama) godi{nje se unese oko 200 tona raznovrsne hrane, mineralnih i vitaminskih dodataka, {to se izla`e divlja~i na hranili{tima, a predstavlja izdatak od 361 000 kuna. Prema podacima prikazanim u grafikonu 2 najvi{e je u prihrani zastupljena peletirana te kabasta hrana. Iako je peletirana hrana skuplja od primjerice zrnate, so~ne i sila`ne, njezina neupitna kakvo}a i pogodnost za prihranu u svim godi{njim dobima nezamjenjiva je posebice u intenzivnom uzgoju. Prema provedenim analizama peletirana je hrana u koli~inskom omjeru zastupljena prosje~no s 56,5 %, dok je u tro{kovima zastupljena s ~ak 72,5 % (slika 2 i 3). Prihrana je i financijski najzastupljeniji tro{ak u gospodarenju, pa tako od ukupnih tro{kova (bez pla}a profesionalnoga osoblja i re`ijskih tro{kova) hrana zauzima 86 % tro{kova.
6.3 Prihodi – Income Svako poslovanje nu`no je vezano uz prikaz prihoda i rashoda, pa tako i uzgoj divlja~i. Naravno pri osnivanju ovakva prostora, stvaranju mati~noga fonda i uzgoju divlja~i, ~iji je razvojni ciklus od 2 do 10 godina, ovisno o cilju uzgoja (telad ili trofejna grla), te{ko je o~ekivati pozitivnu bilancu, odnosno dobit u prvim godinama uzgoja. Tek nakon stabiliziranja proizvodnje mo`e se o~ekivati ostvarenje prihoda koji }e postupno rasti, a dobit se ostvaruje tek po zavr{etku investicija i plasmana `ive divlja~i na tr`i{te ili trofejnoga odstrela. Prema cjeniku Hrvatskih {uma koji se primjenjuje pri prodaji `ive divlja~i iz ogra|enoga prostora [epre{hat, pozitivna bilanca mo`e se o~ekivati tek u idu}em razdoblju, na {to upu}uje i analiza poslovanja u 2009. godini kada je prvi put prihod prema{io rashode, odnosno kada je ostvareni prihodi iznosio 860 374 kn, a rashodi 421 752 kn (u rashode nisu ura~unate pla}e zaposlenih i re`ijski tro{kovi).
Tablica 3. Cjenik `ive divlja~i Table 3 Pricelist of live animals Kategorija divlja~i – Category of wild Tele – Calf Dvizica – 2 year old hind Ko{uta – Hind Jelen {iljkan – 1 year old deer
Slika 4. Odnos tro{kova ogra|enoga prostora [epre{hat Fig. 4 Ratio of costs of the fenced area of [epre{hat Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Jelen – Stag
Cijena, kn – Price, HRK 8 000 12 000 15 000 18 000 ³ 25 000 ovisno o trofeju ³ 25 000 depending on the trophy
255
M. Grube{i} i dr.
Uzgoj obi~noga jelena (Cervus elaphus L.) u kontroliranim uvjetima ... (251–258)
7. Rasprava – Discussion Iz prikazanih se rezultata uo~ava dosta visok stupanj (koeficijent) otpada divlja~i, {to je uz uobi~ajene gubitke uzrokovano i izrazito nepovoljnim klimatskim uvjetima posljednjih godina (jake ki{e i visoka razina podzemnih voda prilikom teljenja ko{uta) te neadekvatnim prostorom za manipulaciju s divlja~i. Analizom rezultata kontroliranoga sparivanja jelena s ko{utama i dvizicama utvr|eno je da je optimum 15 – 20 rasplodnih `enki na jednoga jelena. Na temelju provedenoga istra`ivanja i dobivenih rezultata uo~eni su nedostatni podaci vezani uz raspon tjelesnih masa selekcioniranih grla. Osim uobi~ajenoga vaganja teladi i dvizica postoji odre|eni nedostatak podataka o odraslim ko{utama i jelenima. Taj je nedostatak vezan uz izostanak adekvatne opreme, {to se ponajprije odnosi na neadekvatnu hvataljku i prostor za manipulaciju s divlja~i. Postupci koji se trebaju provesti radi utvr|ivanja `eljenih parametara (hvatanje, obilje`avanje, vaganje, zdravstvena kontrola) ~esto su bili pogubni za divlja~ (ozlje|ivanje, stradavanje), ali i za osoblje, te se izbjegavalo hvatanje ako to nije bilo nu`no. Ti su nedostaci uvjetovali da na kraju ovoga istra`ivanoga razdoblja zapo~ne gradnja moderne hvataljke odnosno prostora i opreme za utvr|ivanje `eljenih parametara. Osim navedenih tehni~kih pote{ko}a tijekom istra`ivanja uo~eni su jo{ neki detalji koje bi trebalo pobolj{ati radi postizanje boljih uvjeta, a time i podizanja razine kakvo}e divlja~i. U prvom redu to je osnivanje novih arte{kih bunara radi osiguranja ~iste, hladne i higijenski prihvatljive pitke vode, dalje je potrebno osigurati bolju ocjeditost terena radi o~uvanja livadnih povr{ina tijekom vla`noga razdoblja i osiguranje zaklona za divlja~ posebno za vrijeme ljetnih vru}ina i hladnih vjetrova. Potrebno je osigurati mehanizaciju (traktor s priklju~cima) radi odr`avanja pa{nih povr{ina ~ime }e se pove}ati kakvo}a i zastupljenosti pa{e u prihrani divlja~i. Bez obzira na odre|ene pote{ko}e i tro{kove ovakva na~ina uzgoja divlja~i i odstupanja od plana ovaj na~in uzgoja i selekcije jelena potreban je Hrvatskoj, jer se ve} nakon 7 – 8 godina od osnivanja ovoga prostora posti`u zna~ajni koraci u naseljavanju kvalitetne divlja~i u druga lovi{ta koja gospodare obi~nim jelenom. Potrebe za jelenom na »slobodnom tr`i{tu `ive divlja~i« sve su ve}e iz nekoliko razloga: Þ smanjen je fond jelenske divlja~i u otvorenim lovi{tima i nu`an je unos radi {to br`ega pove}anja brojnosti,
256
Þ zbog smanjenja genofonda te izoliranosti populacije naru{ena je trofejna struktura autohtone populacije jelena, posebno na podru~jima koja su bila pod utjecajem ratnih djelovanja, te }e se unosom vrsnih i selektiranih grla znatno pobolj{ati genotip i fenotip devastiranih populacija, Þ saniranje posljedica bolesti, poplava, krivolova i drugih negativnih ~imbenika koji su doveli do smanjenja brojnoga stanja i kakvo}e lokalnih populacija, Þ pove}anje trofejne kakvo}e jelenske divlja~i op}enito na podru~ju rasprostranjenosti jelena u Hrvatskoj.
8. Literatura – References Anon. 1994: Zakon o lovu. Narodne novine, 10/94. Brna, J., \. Nikolandi}, B. Uro{evi}, 1993: Porast trofejne vrijednosti rogova jelena u ogra|enim uzgajali{tima. [umarski list, 117 (3–5): 109–122. Brna, J., 1969: Fertilitet ko{uta i postnatalna smrtnost teladi na »Belju«. Jelen, 8: 69–72, Beograd. Brna, J., B. Munka~evi}, \. Nikolandu}, 1969: Usmeravanje dinamike i strukture populacije jelena (C. elaphus L.) »Belju« (1945–1968). Jelen, 8: 61–68, Beograd. Brna, J., E. Pasa, B. Uro{evi}, 1989: Poreme}aji dobne i trofejne strukture srednjodobnih i starih jelena u lovi{tu L[G »Jelen« pod pritiskom visoke lovnoturisti~ke potra`nje i realizacije. [umarski list, 113 (1–2): 27–38. ^ervený, J., P. Hell, J. Slame~ka, 2004: Encyklopédia po¾ovníctva. Ottovo nakladatelství, Bratislava, 504 str. Dubaji}, M., 1964: Uticaj ve{ta~ke selekcije na kvalitativni razvoj jelenske divlja~i na »Belju«. Jelen, 1: 67–92, Beograd. Degme~i}, D., K. Krapinec, T. Florijan~i}, 2009: ^imbenici koji utje~u na spol teladi jelena obi~nog (Cervus elaphus L.): verifikacija dosada{njih spoznaja. [umarski list, 133 (5–6): 279–287. Grube{i}, M., K. Krapinec, V. [egrt, 2006: Utvr|ivanje optimalnog broja krupne divlja~i u otvorenom i ogra|enom lovi{tu. Glasnik za {umske pokuse, posebno izdanje, 5: 395–404. Ragu`, D., 1978: Financijska odstrelna zrelost jelenske divlja~i. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 524 str. Ragu`, D., 1965: [umski plodovi i sjeme za ishranu divlja~i. Jelen, 25: 69–70, Beograd. Vratari}, P., I. Tarnaj, 2002: Lovstvo u dr`avnim {umama kao nositelj transfera rasplodnog materijala jelena obi~nog (Cervus elaphus) i divlje svinje (Sus scrofa). [umarski list, 126 (11–12): 617–622.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Uzgoj obi~noga jelena (Cervus elaphus L.) u kontroliranim uvjetima ... (251â&#x20AC;&#x201C;258)
M. Grube{i} i dr.
Abstract
Breeding of Red Deer (Cervus elaphus L.) in Fenced Controlled Condition of [epre{hat The controlled breeding of wild game has been carried out for many years as part of hunting management programs for commercially important game species. The controlled breeding of red deer in the [epre{hat polygon is the result of long-term game management in open hunting grounds, scientific research, monitoring the state of game in hunting grounds, and supply and demand. One of the reasons for controlled breeding of red deer in Croatia is certainly the reduction in population abundance of this species in the majority of hunting grounds after the Homeland War. The second reason was the intended aim of increasing the trophy quality of deer game, due to devastation of the gene fund. Issues such as the appearance of disease and parasites (giant liver fluke) demand controlled breeding and production of a healthy population that will replace the loss of the natural population. Research to monitoring growth intervals, body and trophy development, breeding technology and the justification of this type of breeding and protection of red deer was carried out in parallel with the targeted breeding of red deer. The primary objective of management at the [epre{hat polygon is the breeding of high quality Baranja red deer, with the possibility of distributing high quality breeding stock to other hunting grounds in the Republic of Croatia. The population of red deer in Baranja has very high genetic potential, and for this reason, it was used earlier in relocations to other parts of Croatia, the neighboring countries, and even to New Zealand. Researching the controlled breeding of red deer was carried out in the period 2005â&#x20AC;&#x201C;2009 at the [epre{hat polygon. The [epre{hat polygon is part of the state-owned Podunavlje-Podravlje hunting ground in Baranja. Breeding of game in this polygon began in 2001, for the purpose of studying and preserving the gene fund of the red deer. The polygon originally had only 53 ha, but was gradually expanded with the addition of two fields. Therefore, in 2002, it was expanded to 58 hectares and to 66 ha in 2003. Today, the breeding grounds cover an area of 88 ha, additional areas of 56 ha, and in the most recent expansion of an area for the maturation of trophy red deer of 237 ha, resulting in a total area of 380 ha. The analysis of results of the five-year study of controlled game breeding in the [epre{hat polygon proves that the establishment of breeding grounds was made, given the population dynamics, growth intervals and potential for the sale of live game, as well as the commercial hunting of high quality trophy heads. It should be stressed that the breeding of deer game is a long process and that the first results can only be expected after five years, after the breeding stock is formed and stabilized and normal reproduction begins. The population dynamics of the red deer fund from the start of establishment of the breeding stock to the first significant results of the live game is shown in Table 1. During the five year selection of red deer for mating, only three to four of the most promising male deer (stags) were given the opportunity to mate each year. Each was placed in a separate polygon with fertile females (hinds) including young hinds participating in mating for the first time, in the ratio 1:11 to 1:16, (Table 2). The results indicate that the optimal mating ratio is one stag to ten to twelve hinds. With an increase in the sex ratio, the growth interval coefficient is reduced. This is unfavorable as the goal is to obtain the highest possible calves. One of the main parameters in the selection of young is the weight of the calf at the age of 3 weeks. The minimum level is 10 kg for a female calf and 12 kg for a male calf, as all weights beneath this are unsuitable for further breeding. Measurements also indicated that the highest growth interval of body weight was achieved at the age of 15 to 18 months (Fig. 1). One of the most important segments of maintaining good animal condition, good reproduction and good growth interval is securing sufficient and high quality food throughout the year. Though grass mixtures were sown in the polygon, in effect establishing pastures thereby allowing for the principle of polygon grazing, cultures were sown on additional surfaces to produce food for the game. Nonetheless, the backbone of the diet is the food provided to the game at the feeding sites. In line with the number of game animals in the breeding ground (according to the normative diet and real needs), some 200 tones of various foods, minerals and vitamin supplements were provided each year (Fig. 2 and 3), which represents an expense of HRK 361 000. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
257
M. Grube{i} i dr.
Uzgoj obi~noga jelena (Cervus elaphus L.) u kontroliranim uvjetima ... (251–258)
Feed was the most significant financial expense in the management project, and accounted for 86% of the total breeding ground costs (excluding professional staff salaries and utility expenses) (Fig. 4). With revenues generated by the sale of live game and trophy hunts from the [epre{hat polygon, a positive balance can only be expected in the coming period, which is indicated by the analysis of operations in 2009, the first year that revenues exceeded expenditures. Based on the research conducted, it can be concluded that the breeding of red deer in the [epre{hat polygon is justified, as is the conservation of the gene fund of the Baranja red deer and its relocation to other hunting grounds for the purpose of improving trophy quality and for the economic justification of controlled deer breeding. Keywords: Deer, controlled breeding, selection, protection, growth, physical development
Adresa autorâ – Authors’ address: Prof. dr. sc. Marijan Grube{i} e-po{ta: grubesic@sumfak.hr Kristijan Tomljanovi}, dipl. in`. {um. e-po{ta: tomljanovic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za izmjeru i ure|ivanje {uma Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
Primljeno (Received): 22. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 20. 12. 2010.
258
Mr. sc. Branko Uro{evi} e-pošta: branko.urosevic@hrsume.hr Zlatan Mihaljevi} dipl. ing. {um. e-pošta: zlatan.mihaljevic@hrsume.hr »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb Uprava {uma podru`nica Osijek [umarija Tikve{-Bilje [. Petefija 35 HR-31 000 Osijek HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) u {umama obi~ne jele (Abies alba) u Hrvatskoj Kre{imir Krapinec, Dario Majnari}, Davor Jovanovi}, Igor Kova~, Ivica Medari} Nacrtak – Abstract U radu je analizirana inventura stabala kojima je sme|i medvjed ogulio koru. Primjerne su plohe osnovane u mje{ovitim bukovo-jelovim {umama gorskoga dijela zapadne Hrvatske, u kojima su i nastajale takve {tete. Na~in o{te}ivanja stabala sli~an je onomu {to ga crni medvjed ~ini u Sjevernoj Americi (Ursus americanus) i Japanu (Ursus thibetanus japonicus) pa se zaklju~uje kako nije rije~ o o{te}enjima stabala koje sme|i medvjed radi zbog ozna~ivanja teritorija. O{te}enja nastaju guljenjem kore s debla, a na deblu i unutra{njem dijelu (floem) kore vide se otisci zuba. Kora je s o{te}enih stabala razbacana oko njih. Sme|i je medvjed gotovo isklju~ivo o{te}ivao stabla obi~ne jele (Abies alba) ve}ih prsnih promjera u raznodobnim sastojinama (raspon debljinskih stupnjeva o{te}enih stabala kre}e se od 22,5 do 77,5 cm; s kulminacijom u debljinskom stupnju 42,5 cm). Distribucija ukupnoga broja stabala te broja jelovih stabala na primjernim plohama pokazivala je vrlo visoko uklapanje u teoretsku distribuciju (Liocourtova krivulja) tipi~nu za bukovo-jelovu sastojinu (R2 = 0,9629; p < 0,0001; respektivno R2 = 0,93284; p < 0,0001), a stabla koja je o{tetio medvjed glede distribucije prsnih promjera pokazuju tipi~nu Gaussovu distribuciju (c2 = 4,93076; p = 0,5572). Pri tome je medvjed birao deblja jelova stabla na primjernoj plohi (Kruskal-Wallisov test c2 = 139,5987; p = 0,001), odnosno najve}i indeks preferabilnosti (prijemljivost za {tete) imaju stabla prsnoga promjera 57,5 cm. Analiza kemijskoga sastava jelove kore (weendska analiza /Weende Analysis/) pokazala je kako je koli~ina sirovoga pepela (minerala), bjelan~evina, NET-a, kalcija i fosfora u jelovoj kori ve}a na lokalitetu gdje su {tete bile ve}e. Budu}i da o toj problematici do sada postoji vi{e teorija, od koje su najvjerojatnije prekapacitiranost prostora, izlaganje animalne hrane, pove}ana gusto}a brloga te struktura sastojine, spomenutu problematiku treba jo{ detaljnije istra`iti. Klju~ne rije~i: sme|i medvjed, Ursus arctos, guljenje kore, obi~na jela, Abies alba
1. Uvod – Introduction Stru~na i znanstvena literatura u kojima je obra|ena {teta koju medvjed ~ini u {umskim sastojinama pokazuje da je {teta na stablima zabilje`ena u zapadnom dijelu Sjeverne Amerike (Lutz 1951, Levin 1954, Childs i Worthington 1955), Japanu (Furubayashi i dr. 1980, Watanabe 1980) i Europi, odnosno ove potonje na podru~ju Tatra, Fatra i Slova~koga rudogorja u Slova~koj (Jamnický 1976), Karpata u Rumunjskoj (Micu 1999) te Dinarida u Bosni i Hercegovini i u Hrvatskoj (Huber i dr. 2008). U svakoj regiji {tetu ~ini druga vrsta medvjeda (ameri~ki crni medvjed – Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Ursus americanus Pall., japanski crni medvjed – Ursus thibetanus japonicus Schl., a u Europi sme|i medvjed – Ursus arctos L.). U Sjevernoj Americi do sada nije slu`beno zabilje`eno da sme|i medvjed ~ini takve {tete. U Europi prve izra`enije {tete od sme|ega medvjeda opisane su u Slova~koj (Jamnický 1976). Godine 1979. {umsko gospodarstvo u rumunjskoj `upaniji Harghita navodi sli~ne {tete (Micu 1999). U Bosni i Hercegovini {tete se po~inju javljati sredinom 80-ih godina (Soldo 1989), uglavnom oko medvje|ih hranili{ta – me~ili{ta (Huber 1988). U Hrvatskoj su te {tete bile manje sve do po~etka 21. stolje}a. Prema
259
K. Krapinec i dr.
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259–269)
Huberu i dr. (2008) ve}e su se {tete po~ele javljati od 2001. godine na podru~ju [umarije Mrkopalj. Jamnicky (1976) navodi kako medvjedi gule koru stabala zbog tri razloga: ozna~ivanje stabala (i), prehrana likom (ii) i reakcija medvjeda na miris smole iz stabla (iii). ^e{anje o stablo je, zapravo, oblik socijalne komunikacije (Green i Mattson 2003), a pri tome medvjedi uglavnom biraju ~etinja~e. Me|utim, iako su na na{em podru~ju ve} otprije poznata ozna~ivanja teritorija medvjeda na stablima (»medvje|a stabla«), po~ela su se uo~avati izra`enija guljenja kore na svakom deblu, pri ~emu deblo mo`e biti i prstenovano (Jovanovi} 2010.). Tako o{te}ena stabla razlikuju se od stabala koja sme|i medvjed koristi za obilje`avanje teritorija tako {to se ~e{e o njih (Green i Mattson 2003, Puchkovskiy 2009). Naime, pri prehrani likom, nakon {to medvjedi koru stabala ogule noktima, sjekuti}ima stru`u bjeljiku na deblu (Ziegltrum 1994) ili unutra{nji dio oguljene kore (Furubayashi i dr. 1980). Stoga na deblu ili kori ostaju tragovi zuba i nokata.
2. Materijal i metode istra`ivanja te postupak istra`ivanja – Materials, methods and procedures of research Za hrvatsko je {umarstvo rije~ o relativno novoj problematici pa je istra`ivanje podijeljeno na nekoliko faza: (i) evidencija odsjeka u kojima je zabilje`eno medvje|e guljenje kore, (ii) istra`ivanje izbora vrsta drve}a na kojima medvjed guli koru, kao i prsnih promjera unutar vrste na kojima su naju~estalije {tete te (iii) istra`ivanje kemijskoga sastava kore o{te}enih vrsta drve}a. Podaci o lokalitetima na kojima je zabilje`ena oguljena kora (prva faza istra`ivanja) dobiveni su od revirnika, lovo~uvara ili slu`be za ure|ivanje {uma u poduze}u Hrvatske {ume d.o.o., upravama {uma podru`nicama Delnice i Senj. [tete su se uglavnom uo~avale pri redovitoj doznaci stabala ili inventarizaciji {uma. Obilaskom mjesta nastalih {teta procijenjeno je da su one najintenzivnije na {umskom predjelu »Bilo« gospodarske jedinice »[iroka draga« ([umarija Mrkopalj). Stoga su u 4 odsjeka (35a, 35b, 36a i 45a) inventarizirana o{te}ena stabla. Izmjera je obavljena u rujnu 2007. i u srpnju 2009. godine i predstavlja drugu fazu istra`ivanja. Izmjera je obavljena tako da je svako o{te}eno stablo u odsjeku, bez obzira na to je li o{te}enje bilo svje`e ili nije (nastalo godinu dana prije), ~inilo sredi{te primjerne plohe. Radi kompatibilnosti s podacima dobivenim zakonski propisanom inventarizacijom {uma, odnosno Pravilnikom o ure|ivanju {uma (Narodne novine, 111/2006), primjerna je ploha bila
260
polumjera 12 metara (plo{tine 452,16 m2), a u sredini plohe nalazilo se o{te}eno stablo. Stabla koja je obuhvatila primjerna ploha razvrstana su s obzirom na vrstu, o{te}enost (o{te}ena ili neo{te}ena) i izmjeren im je opseg na prsnoj visini ~eli~nom mjernom vrpcom. Ukupno je izmjereno 68 primjernih ploha (od ~ega 2007. godine 31, a 2009. godine 37). Treba napomenuti da veli~ina primjerne plohe koja se dobije polumjerom od 5 i 12 metara, odnosno cijeli Pravilnik o ure|ivanju {uma nije na{ao na odobravanje hrvatskih znanstvenika koji se bave ure|ivanjem {uma (Vedri{ 2010). Rije~ je o metodi koncentri~nih krugova (K5-12) gdje se stabla debljine prsnoga promjera od 10 do 30 cm mjere u krugu promjera 5 m, a stabla preko 30 cm prsnoga promjera mjere u krugu promjera 12 cm. Usporedbom razli~itih metoda za procjenu strukturnih elemenata bukovo-jelovih sastojina Vedri{ je (2010) zaklju~io kako se metodom koncentri~nih krugova (K5-12) dobije manja procjena broja stabala od »plo{tinskih metoda« (npr. ako je polumjer plohe 12,62 m, {to ~ini plohu od 500 m2). Me|utim, tako mala plo{tina primjerne plohe izabrana je zato {to su {tete uglavnom zabilje`ene uz {umske ceste te staze divlja~i koje su prolazile pored ili unutar {umskih sastojina, odnosno odsjeka, ali i stoga jer se malom plo{tinom plohe mo`e dobiti bolji uvid o tome radi li medvjed {tetu na skupinama stabala ili su o{te}ena stabla me|usobno dosta udaljena. Dakle, smatramo da se stratificiranim uzorkom mo`e bolje doznati kako i za{to sme|i medvjed guli koru. Analiza razlika izme|u prsnih promjera pojedinih skupina stabala na primjernoj plohi (sva stabla, jela – o{te}ena i neo{te}ena te o{te}ena jelova stabla) obavljena je Kruskal-Wallisovim testom. Preferabilnost o{te}enih biljaka s obzirom na vrstu i prsni promjer ra~unata je primjenom indeksa preferabilnosti – pi (Risenhoover 1987). Vrijednosti su toga indeksa transformirane funkcijom arcsin (pi = arcsin pi1/2). Pregledom literature koja se bavi istra`ivanjem utjecaja kemijskoga sastava kore pojedinih ~etinja~a (Radwan 1969, Nolte i dr. 1998) na predisponiranost ili preferabilnost pojedinih vrsta ili stabala na {tete od medvjeda mo`e se zaklju~iti kako medvjed bira stabla koja u donjem dijelu debla imaju pove}ani sadr`aj {e}era, odnosno manji postotak seskviterpena u bjeljici. Stoga je s pet nasumi~no izabranih jelovih stabala skinuta kora za kemijsku analizu. Dimenzije su kore bile 20 × 10 cm, a skinute su sa stabala na kojima je medvjed gulio koru (G.J. »[iroka draga«, odsjeci 45a i 35a, sa stabala na kojima medvjed nije gulio koru ali i s onih stabala koja se nalaze pored o{te}enih stabala) te s lokaliteta gdje medvjed do tada nije gulio koru (G.J. »Bjelolasica«, odsjek 101a). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259–269)
Uzorci (ukupno 15 uzoraka) uzeti su respektivno 9. svibnja, 29. svibnja i 6. lipnja 2008. godine sa stabala prsnih promjera na kojima medvjed uobi~ajeno ~ini {tetu (prsni se promjer kretao od 48,7 do 90,1 cm) s tim da me|u uzorcima nije bilo statisti~ki zna~ajne razlike izme|u prsnoga promjera uzorkovanih stabala (p < 0,05). Time je zapo~ela tre}a faza istra`ivanja. Kora je stavljena u plasti~nu vre}icu, u putni hladnjak te dopremljena na Agronomski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, u Laboratorij za hranidbu doma}ih `ivotinja, a pri analizi sloj lika nije odvajan od luba, nego je analizirano sve zajedno. Analiziran je sadr`aj ovih sastavnica kore: suha tvar (g/kg), sirovi pepeo (g/kg), sirove bjelan~evine (g/kg), sirova mast (g/kg), sirova vlakna (g/kg), kalcij (g/kg) i fosfor (g/kg). Nedu{i~ne ekstraktivne tvari (NET) iz navedenih spojeva dobiju se ra~unski (Grbe{a 2004) kao razlika izme|u suhe tvari i zbroja svih ostalih naprijed pobrojenih. Teoretski, NET predstavlja nestrukturne topljive ugljikohidrate, koji su visoko probavljivi ({krob i {e}er), hemicelulozu i ne{krobne polisaharide (fruktane, b-glukane, pekti-
K. Krapinec i dr.
ne, gume i sl.), koji su neprobavljivi za monogastri~ne `ivotinje. Prosu{eni su uzorci analizirani prema AOAC (1995) normativima, dok je sadr`aj strukturnih vlakana odre|ivan prema metodi Van Soesta i dr. (1991). Podaci su obra|eni u programu Statistica 8.0, a kartografski prikaz u GIS-u izra|en je u programu ArcGIS 9.2.
3. Podru~je istra`ivanja – Research area Istra`ivanja su prema fazama (prva, druga i tre}a faza) obavljana na podru~ju mje{ovitih jelovih sastojina Uprave {uma podru`nica Delnice i Senj, odnosno, istra`ivanja izbora stabala na kojima medvjed guli koru i kemijskoga sastava kore jele (faza 2 i 3) su obavljena na podru~ju [umarije Mrkopalj, Gospodarske jedinice »[iroka draga« i »Bjelolasica«.
4. Rezultati istra`ivanja – Results Rezultati prve faze istra`ivanja (lociranje podru~ja na kojem je uo~eno da medvjed guli koru) govore
Slika 1. Rasprostranjenost sme|ega medvjeda (Ursus arctos) i obi~ne jele (Abies alba) u Hrvatskoj te mjesta pojave {umskih {teta nastalih od sme|ega medvjeda Fig. 1 Distribution of the brown bear (Ursus arctos) and silver fir (Abies alba) in Croatia, and localities of brown bear forest damage Croat. j. for. eng. 32(2011)1
261
K. Krapinec i dr.
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259–269)
Tablica 1. Aritmeti~ka sredina i varijabilnost mjerenih vrijednosti na primjernim plohama Table 1 Arithmetic mean and variability of measured values in sample plots Parametar Parameters
N
x
Min. Min
Maks. Max
Standardna devijacija Std. Dev.
Koeficijent varijacije Coef.Var.
Standardna pogre{ka Standard Error
Prsni promjer svih stabala na primjernim plohama Diameter at breast height of all trees
68
30,9
15,6
54,1
7,6
24,7
0,9
Prsni promjer jelovih stabala Diameter at breast height of silver fir
68
35,2
18,2
58,2
9,7
27,5
1,2
Prsni promjer o{te}enih jelovih stabala Diameter at breast height of damaged silver fir trees
68
48,8
20,7
79,0
11,8
24,1
1,4
Broj stabala na primjernoj plohi Number of trees per sample plot
68
14,9
4,0
55,0
8,8
59,0
1,1
Broj stabala po hektaru Number of trees per hectare
68
329,1
88,5
1216,4
194,3
59,0
23,6
Broj jelovih stabala po hektaru Number of silver fir trees per hectare
68
201,6
44,2
818,3
124,7
61,8
15,1
Broj o{te}enih stabala po hektaru Number of damaged trees per hectare
68
31,9
22,1
88,5
16,4
51,4
2,0
kako se intenzivno guljenje kore javlja samo u dvama lovi{tima (dr`avno lovi{te broj VIII/2 »Bjelolasica« i dr`avno lovi{te broj VIII/29 »Ri~i~ko bilo«), kojima gospodare Hrvatske {ume d.o.o. Zapravo {tete nisu disperzirane, nego obuhva}aju pojedine odjele, odnosno skupine odjela u sredi{njem i ju`nom dijelu lovi{ta »Bjelolasica« te sredi{njem i isto~nom dijelu lovi{ta »Ri~i~ko bilo«. Glavnina se {teta javlja uz me~ili{a (slika 1), me|utim pojedini odsjeci u kojima su prona|ena o{te}ena stabla nalaze se i do 5 km od me~ili{ta, dok u sjevernom dijelu promatranoga prostora oko me~ili{ta nisu uo~avane {tete. Prosje~an broj stabala po hektaru iznosio je 329,1, dok je standardna pogre{ka uzorka 23,56 stabla (tablica 1). To je dosta velika standardna pogre{ka uzorka, a razlog tomu je, me|u ostalim, {to se broj stabala na primjernoj plohi kretao od 4 do 55. Naime, ako je o{te}eno stablo bilo uz rub {umske ceste, tada je jedna strana plohe bila na samoj cesti, koja je neproizvodno {umsko zemlji{te na kojima stabla ne rastu. Sli~ne je vrijednosti tom metodom dobio i Vedri{ (2010) uspore|uju}i razli~ite metode uzorkovanja za procjenu strukturnih elemenata bukovo-jelovih sastojina. Naime, kod njega su se vrijednosti broja stabala po hektaru, dobivene tom metodom, kretale od 312,9 do 447,9, a standardne pogre{ke od 20,16 do 26,57 stabala po hektaru. Broj o{te}enih stabala po primjernoj plohi (slika 2) kretao se od 1 (69 % slu~ajeva) do 4 (1 % slu~ajeva).
262
Dominantna vrsta na primjernim plohama bila je obi~na jela (623 stabala). Nakon nje slijede bukva (229 stabala) i obi~na smreka (135 stabla) te ostale vrste koje su se javljale samo povremeno: jarebika –
Slika 2. Raspored broja o{te}enih stabala na primjernim plohama Fig. 2 Distribution of damaged trees in the sample plots Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259–269)
K. Krapinec i dr.
Sorbus aucuparia (8 stabala), gorski javor (14 stabala) i obi~ni jasen – Fraxinus excelsior (3 stabla). Od ukupno 1 012 stabala o{te}ena su bila 103 (100 stabala jele i 3 stabla smreke). Prema indeksu preferabilnosti jela ima indeks 1,58, a smreka 0,22. Dakle, sme|i je medvjed gotovo isklju~ivo o{te}ivao jelu.
Distribucija ukupnoga broja stabala kao i broja stabala jele na primjernim plohama pokazuje vrlo visoko uklapanje u teoretsku distribuciju (Liocourtova krivulja) tipi~nu za bukovo-jelovu sastojinu (R2 = 0,9629; p < 0,0001; respektivno R2 = 0,93284; p < 0,0001), {to se mo`e vidjeti iz slika 3a i 3b. Me|utim, stabla koja je o{tetio medvjed glede distribucije prsnih promjera pokazuju tipi~nu normalnu distribuciju (slika 3c, c2 = 4,93076; p = 0,5572). O{te}ena stabla obi~ne jele na primjernim plohama imaju statisti~ki zna~ajno ve}i prsni promjer od svih stabala na primjernoj plohi zajedno (Kruskal-Wallisov test c2=139,5987; p =0,001). Isto je tako srednji prsni promjer svih stabala jele (o{te}enih i neo{te}enih) signifikantno ve}i od prsnoga promjera svih stabala na plohi (slika 4), pa je zaklju~ak da su i jelova stabla signifikantno ve}ih dimenzija od stabala ostalih vrsta na primjernim plohama. Prsni promjer o{te}enih stabala kretao se od 20,7 cm do 79,0 cm, odnosno od debljinskoga stupnja 22,5 cm do 77,5 cm (slika 3c, tablica 1). Pri tome je medvjed naju~estalije gulio koru na stablima debljinskoga stupnja 42,5 cm. Me|utim, to treba gledati u kontekstu ponude stabala, {to je mogu}e jedino primjenom indeksa preferabilnosti. Transformirani indeks preferabilnosti pokazao je relativno visoku
Slika 3. Raspodjela prsnih promjera stabala na primjernim plohama; a – sva stabla, b – obi~na jela, c – stabla obi~ne jele koja je o{tetio sme|i medvjed Fig. 3 Distribution of breast diameters in the sample plots: a – all trees, b – silver fir, c – silver fir trees damaged by brown bear
Slika 4. Sredina prsnih promjera svih stabala na primjernim plohama, svih jelovih stabala na primjernim plohama i o{te}enih jelovih stabala na primjernim plohama Fig. 4 Mean breast diameters of all trees in the sample plots, all fir trees in the sample plots and damaged fir trees in the sample plots
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
263
K. Krapinec i dr.
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259â&#x20AC;&#x201C;269)
Razlike u kemijskom sastavu kore obi~ne jele me|u tretiranjima (tablica 2) nisu na|ene glede koli~ine sirove masti i sirove vlaknine. Me|utim, usporede li se kemijski sastavi kore na lokalitetima gdje su {tete nastale i tamo gdje nisu, vidi se kako je koli~ina sirovoga pepela (minerala), bjelan~evina, NET-a, kalcija i fosfora ve}a na lokalitetu gdje su se {tete masovnije pojavljivale. Kemizam kore o{te}enih i neo{te}enih stabala na istom lokalitetu nije pokazivao signifikantnu razliku, osim u udjelu suhe tvari, ali ipak razlike kemijskoga sastava izme|u lokaliteta pokazuju kako je jelova kora uglavnom vi{e hranidbene vrijednosti na podru~ju gdje su {tete nastale u odnosu na kontrolno podru~je.
5. Rasprava â&#x20AC;&#x201C; Discussion
Slika 5. Ovisnost preferabilnosti guljenja kore od medvjeda i prsnoga promjera stabala obi~ne jele Fig. 5 Correlation of bark peeling preference by brown bear and breast diameter of silver fir trees
ovisnost pri izjedna~enju krivuljom kvadratne funkcije (R2 = 0,630; p < 0,01). Ako se pogleda slika 5, mo`e se zaklju~iti da, ako ima mogu}nosti, medvjed najradije guli jelova stabla debljinskoga stupnja 57,5.
Sme|i medvjed u Hrvatskoj, bilo stalno ili povremeno, naseljava relativno malen prostor, odnosno 1 182 443 ha (slika 1, Huber i dr. 2008), dok je jela rasprostranjena na otprilike preko 200 000 ha (Vukeli} i Bari~evi} 2001). S obzirom na preklop obaju areala {tete se ne javljaju na nekom ve}em podru~ju. U Sjevernoj je Americi od 50-ih pa do kraja 90-ih godina istra`ivano guljenje kore na stablima {to ga ~ini crni medvjed te je zaklju~eno da nikako nije rije~ o obilje`avanju prostora nego o prehrani likom. Osim toga, ustanovljeno je kako u Sjevernoj Americi i Japanu crni medvjed guli koru ~etinja~a (Nolte i dr. 2003, Watanabe 1980, Furubayashi i dr. 1980), pri ~emu je u Americi naju~estalija vrsta u {umskim {tetama obi~na
Tablica 2. Wendska analiza kore obi~ne jele (Abies alba Mill.) s obzirom na lokalitet i o{te}enost1 Table 2 Weende analysis of fir bark (Abies alba Mill.) in terms of locality and damage Tretiranje Treatment
Sirove Sirova Suha tvar Sirovi pepeo Sirova mast bjelan~evine vlakna Dry matter, Crude ash, Crude protein, Crude fat, Crude fibre, g/kg g/kg g/kg g/kg g/kg
NET NET, g/kg
Ca, g/kg
P 2, g/kg
O{te}ena stabla Damaged trees
605,02a
14,13 ab
19,15 ab
22,80a
286,45a
262,50 ab
4,51 ab
0,30 a
Neo{te}ena stabla u podru~ju sa {tetama Undamaged trees in damaged area
661,66 b
18,42 a
21,02 a
23,21a
318,87a
280,14 a
6,36 a
0,23 ab
Neo{te}ena stabla u podru~ju bez {teta Undamaged trees in undamaged area
593,86 a
9,00 b
16,59 b
20,29a
309,61a
238,36 b
2,80 b
0,21 b
1 2
Razli~ita slova u stupcu upu}uju na signifikantnu razliku (p < 0,05). Testiranje je na~injeno Kruskal-Wallisovim testom.
264
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259–269)
ameri~ka duglazija (Pseudotsuga menziesii), a u Japanu kriptomerija (Cryptomeria japonica) i hinoki pa~empres (Chamaecyparis obtusa). Prema Ziegltrumu (2004) ameri~ki crni medvjed u prvom redu ~ini {tetu u sastojinama u dobi od 15 do 25 godina, kod gusto}e sastojine od 1000 stabala/ha i na stablima prsnih promjera od 20 do 40 cm. [tete uglavnom nastaju prilikom zahvata u sastojinu kao {to su proreda i fertilizacija, a ve}inom po~inju sredinom travnja na ni`im nadmorskim visinama u obalnom podru~ju zapadne obale Sjeverne Amerike. Pri nastanku {teta od medvjeda va`nu ulogu igra godi{nje doba kada se guljenje kore po~inje javljati u opsegu prsnoga promjera oguljenih stabala. Raine i Kansas (1989) navode da u Kanadi (Alberta) guljenje traje od sredine travnja do kraja lipnja. Me|utim, ono je vezano isklju~ivo za fenologiju, odnosno po~etak tjeranja sokova u kori te zavr{etak razdoblja brlo`enja medvjeda. Naime, tijekom prvih nekoliko dana nakon zavr{etka brlo`enja za dobar oporavak od zime kvaliteta i dostupnost energije igraju va`niju ulogu od koli~ine hrane (Ziegltrum 1994). Nolte i dr. (2003) navode kako na sjeverozapadnoj obali Pacifika crni medvjed uglavnom u rano prolje}e guli zapadnu ~ugu. Me|utim, kako godina odmi~e, prestaje guliti ~ugu, a po~inje guliti obi~nu ameri~ku duglaziju. Razlog takva slijeda guljenja vrsta jest fenolo{ki – ~uga na po~etku vegetacije po~inje tjerati prije duglazije. Op}enito je frekvencija o{te}ivanja zapadnoameri~ke ~uge (Tsuga heterophylla) manja nego {to je to kod duglazije. Stoga se i u nas moglo o~ekivati da }e medvjed i na smreci guliti koru u ne{to ve}em opsegu, u skladu s iskustvima iz Slova~ke te Bosne i Hercegovine. Analiza guljenja kore u Slova~koj (Jamnický 1976) pokazala je kako medvjed koru uglavnom guli na smreci (90 % slu~ajeva) s tim da je vi{e od 60 % o{te}enih stabala bilo prsnoga promjera od 6 do 20 cm. Me|utim, u nas je guljenje gotovo isklju~ivo usmjereno na jelu, dok smreku medvjed o{te}uje rijetko, i to samo ako je na istom stani{tu gdje i jela. Osim jele i smreke u dolini rijeke Kupe primije}eno je kako medvjed guli i koru na obi~nom borovcu (Pinus strobus L.) u kulturama (Majnari}, usmeno). U nas je ustanovljeno kako medvjed guli koru tijekom lipnja i srpnja. U Japanu se {tete po~inju javljati u sastojinama japanskoga ari{a i kriptomerije, kada prosje~ni prsni promjer sastojine dosegne 10 do 12 cm, a o{te}uju se stabla prsnoga promjera od 10 do 15 cm (Furubayashi i dr. 1980). U jugoisto~noj Europi ista vrsta {teta nije zabilje`ena samo na ~etinja~ama (Had`iabdi} i Hubjar 1988, Soldo 1989), nego je ustanovljeno da sme|i medvjed guli koru, osim na jeli i smreci, i na obi~noj bukvi Croat. j. for. eng. 32(2011)1
K. Krapinec i dr.
(Fagus sylvatica), hrastu (Quercus sp.), gorskom brijestu (Ulmus glabra), javoru (Acer sp.), vrbi ivi (Salix caprea) i trepetljici (Populus tremula). Sli~no navodi i Jamnický (1976) za Slova~ku. Uspore|uju}i ove rezultate s rezultatima istra`ivanja {teta od medvjeda na {umskom drve}u, mo`e se re}i kako, u odnosu na ostale zemlje u kojima su zabilje`ene {tete od medvjeda, sme|i medvjed u nas o{te}uje manji broj vrsta (samo jelu i smreku) debljega prsnoga promjera. Vjerojatno s porastom gusto}e populacije dolazi i do {irenja prehrambene palete pa medvjed guli koru i s lista~a jer su Kunovac i dr. (2008) u Bosni i Hercegovini krajem 90-ih godina ustanovili kako sme|i medvjedi o{te}uju samo jelu i smreku. Pri tome su o{te}ivali stabla od 23 do 66 cm prsnoga promjera. [tete su nastajale od kraja srpnja do rujna. Logi~no je o~ekivanje kako je populacija sme|ega medvjeda nakon ratnih aktivnosti u Bosni i Hercegovini do sredine 90-ih godina utjecala na smanjenje brojnosti ove vrste. Naime, Majnari}eva su istra`ivanja (2004) pokazala da lovna tehnologija (u pravilu izlaganje animalne hrane na me~ili{tima) nije ugrozila sme|ega medvjeda, a dok se trofejne vrijednosti krzna porasle. Stopa smrtnosti sme|ega medvjeda u nas nije znatnije porasla od 2001. do 2008. godine (Huber i dr. 2008), stoga se mo`e zaklju~iti kako njegova populacija nije zna~ajnije porasla u tom razdoblju. Rezultati se na{ih istra`ivanja dosta podudaraju s rezultatima koje su Had`iabdi} i Hubjar (1988) istra`ivanjem dobili na podru~ju Bugojna. Tamo je sme|i medvjed gulio koru sa stabala prsnoga promjera 12,5 do 82,5 cm. Pri tome je najvi{e o{te}enih stabala jele i smreke bilo u debljinskom razredu 31 do 50 cm, a bukve 11 do 20 cm. Serti} je (2008) analizirao evidenciju sje~e stabala koja su dozna~ena zbog {teta od medvjeda u razdoblju od 2004. do 2007. godine i ustanovio kako se guljenje javljalo od debljinskoga stupnja 12,5 do debljinskoga stupnja 82,5 cm, s kulminacijom (gledano po broju stabala) u debljinskom stupnju od 37,5 cm. Jo{ je Radwan (1969) dokazao da je jedan od glavnih sastojaka bjeljike {e}er, a {to je njegova koncentracija u liku stabla ve}a, to je i ve}a vjerojatnost da }e medvjed s njega oguliti koru (Kimball i dr. 1998a). Pri tome su rezultati kasnijijih istra`ivanja Kimballa i dr. (1998b, 1998c) pokazala kako se na sadr`aj {e}era u liku mo`e utjecati razli~itim silvikulturnim mjerama (prorede, fertilizacija i kresanje donjih grana). Naime, intenzivan prirast stabla uvjetovan je visokim sadr`ajem {e}era u provodnom tkivu. Treba znati da medvjed ima dobre olfaktorne (mirisne) osjete, stoga vrlo lako pronalazi stabla s visokim sadr`ajem energije (Ziegltrum 1994), odnosno dobrim prirastom. U na{em slu~aju kulminacija {teta nastaje u debljinskom stupnju 42,5 cm, a najpreferabilnija su stabla
265
K. Krapinec i dr.
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259–269)
za ozlje|ivanje u debljinskom stupnju 57,5 cm. Debljinski prirast jele jako reagira na slabljenje vitalnosti stabla, odnosno pada s pove}anjem o{te}enosti (Kalafad`i} i Ku{an 1989). Iz toga se da zaklju~iti kako su zdrava stabla vrlo dobro opskrbljena hranivima, posljedica ~ega je i pove}an prirast, a kulminacija debljinskoga prirasta jele nastupa u debljinskim stupnjevima od 47,5 do 57,5 cm (^avlovi} i Marovi} 1997). Ako se ti rezultati pove`u s rezultatima na{ih istra`ivanja, mo`e se zaklju~iti da upravo ta stabla u provodnom tkivu imaju najvi{e {e}era. Uzrok guljenju kore i lizanju biljnih sokova s rana mo`e biti i socijalan. Kunovac i dr. (2008) navode kako se {tete javljaju u krugu 1 km oko hranili{ta za medvjeda, odnosno pri gusto}i populacije preko 7 grla/1000 ha. Prema njima razlog je neuravnote`enost u prehrani. Jaka proteinska hrana (klaoni~ki otpad i konfiskati) i kukuruz mogu uzrokovati »vi{ak energije« kod pojedinih primjeraka tako da oni nadomjestak tra`e u sokovima u kambijalnom sloju drve}a. Iskustva iz Rumunske (Micu 1999) tako|er idu u prilog ovoj teoriji jer su se u rumunjskoj pokrajini Harghita masovnije {tete od medvjeda po~ele javljati pri vi{oj brojnosti medvjeda, ali tamo gdje je uo~ena pove}ana gusto}a brloga. Podru~je istra`ivanja u na{em slu~aju otprije je poznato kao brlo`i{ta medvjeda, a u predjelu Bilo, lovi{te »BJELOLASICA«, ima jedno medvje|e hranili{te. Pri tome treba znati da kod izlaganja hrane na hranili{tima dolazi do tzv. »u~inka ~ekaonice« koji je ve} poznat kod obi~noga jelena (Cervus elaphus L.). To zna~i da hranili{ta privla~e ve}i broj jedinki neke vrste pri ~emu dominantne jedinke zauzmu hranili{ta, dok podre|ene jedinke oko hranili{ta gule koru sa stabala kako bi zadovoljile svoje hranidbene potrebe (Cicnjak 1989). S druge strane, rezultati Reimoserova (1989) istra`ivanja na jelenskoj divlja~i nisu potvrdila da {tete nastaju zbog visoke gusto}e populacije. One mogu biti pod utjecajem i silvikulturnih mjera (po{umljavanje ili popunjavanje sadnicama iz rasadnika, gusto}a sastojine i omjer smjese). Me|utim, postoji i druga teorija. Ziegltrum (1994) pretpostavlja da je navika guljenja vjerojatno s majke prenesena na mladun~ad te se ubraja u nau~eno pona{anje. Ono nije tipi~no za sve medvjede u populaciji, {to se i mo`e vidjeti iz distribucije {teta na slici 1 gdje postoje mjesta oko me~ili{ta na kojima nije uo~eno guljenje kore. U protivnom bi ove {tete poprimile {ire razmjere. Stoga je istra`ivanje nu`no pro{iriti na cijelo podru~je preklapanja areala sme|ega medvjeda i obi~ne jele. Iz pregleda dosada{njih istra`ivanja ove problematike izvan granica Europe vidljivo je kako ove {tete nastaju u jednodobnim sastojinama, dok se u Hrvatskoj te Bosni i Hercegovini javljaju isklju~ivo u
266
prebornim {umama, pri ~emu su u~estalija guljenja na stablima ve}ega prsnoga promjera. Na istom je prostoru ustanovljeno da ve}i dio stabala ima zguljenu koru do 1/3 opsega stabla, dok se udio prstenovanih jelovih stabala kretao od 18 % u Hrvatskoj (Jovanovi} 2010) do 35 % u Bosni i Hercegovini (Kunovac i dr. 2008). Te{ko je pretpostaviti da bi uzrok takvu guljenju kore bilo ozna~ivanje teritorija. U prebornoj bukovo-jelovoj {umi (raznodobnoj sastojini) normalne distribucije stabala nositelji vi{e od 50 % mase sastojine su stabla prsnoga promjera od 31 do 60 cm (Mati} i dr. 2001). Klepac (1961) spominje kako se umjetno izbalansirana krivulja fiziolo{ke zrelosti stabala mo`e zaustaviti i ranije te je prema toj postavci izradio normale za jelove sastojine, odnosno izradio ih je za jelu prsnoga promjera od 60 cm. Naime, sje~iva zrelost stabala u prebornim sastojinama mo`e biti ve}a ili jednaka tomu prsnomu promjeru, a sje~iva je zrelost u pravilu manja od fiziolo{ke zrelosti (Bo`i} i ^avlovi} 2001). S tim u svezi postavlja se problem definiranja gospodarski dopustivih {teta koje ~ini medvjed u prebornim sastojinama jer je vidljivo da se o{te}enja mogu javiti i na skupinama od 4 stabla na oko 500 m2. U na{em se slu~aju pokazalo kako su, u slu~aju da je o{te}eno vi{e od jednoga stabla, sva o{te}ena stabla upravo prsnoga promjera od 31 do 60 cm. Jovanovi}eva su (2010) istra`ivanja pokazala da nema signifikantne povezanosti izme|u prsnoga promjera stabla i postotka o{te}enosti opsega debla pa bi dio rana trebao s vremenom zarasti. Me|utim, guljenje mo`e uzrokovati su{enje stabala i stvaranje ve}ih plje{ina u sastojini, {to bi moglo poskupiti {umsku proizvodnju, a tako|er se mo`e dogoditi da se, zbog izvanredne sje~e o{te}enih stabala, skrati ophodnjica. Rezultati istra`ivanja kemizma provodnoga tkiva duglazije ameri~kih autora name}u potrebu ovakvih istra`ivanja i u nas kako bi se saznalo je li jela u dobi od 60 godina jo{ na vrhuncu svoje vitalnosti, odnosno je li pove}an sadr`aj {e}era razlog {to sme|i medvjed guli koru i mogu li se dopunskom prehranom, odnosno peletima koji sadr`e {e}er smanjiti ove {tete kao {to je to postignuto u Sjedinjenim Ameri~kim Dr`avama (Ziegltrum 2004).
7. Literatura – References AOAC, 1995: Official Methods of Analysis, Association of Official Analytical Chemists. 16th Edition, Washington DC. Borzan, @., 2001: Imenik drve}a i grmlja – latinski, hrvatski, engleski, njema~ki. »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, 485 str. Bo`i}, M., J. ^avlovi}, 2006: Odnos dominantne visine, dimenzije sje~ive zrelosti i normalne drvne zalihe u preborCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259–269)
nim sastojinama (The relationship between dominant height, dimension of crop maturity and normal growing stock in selection stands). [umarski list, 1–2: 9–18. Childs, T., N. P. Worthington 1955: Bear damage to young Douglas-fir. U.S. For. Ser. Pacif. Nthwest. For. Range Expt. Sta. Res. Note, 113, 3 str. Cicnjak, L., 1989: Hunting enterprise »Koprivnica«. Bugojno, Unpublished paper, 4 str. ^avlovi}, J., T. Marovi}, 1997: Odnos prira{}ivanja jele na NP[O »Sljeme« (Relations of fir tree increment in the educational-experimental forest Facility »Sljeme«). [umarski list, 9–10: 473–478. Furubayashii, K., K. Hirai, K. Ikeda, T. Mizuguchi, 1980: Relationships between occurrence of bear damage and clearcutting in central Honshu, Japan. International Conference on Bear Research and Management, 4: 80–84. Grbe{a, D., 2004: Metode procjene i tablice kemijskog sastava i hranjive vrijednosti krepkih krmiva (Methods of feed evaluation and the tables of the chemical composition and nutritive value of concentrate feedingstuffs). Hrvatsko agronomsko dru{tvo, Zagreb, 293 str. Green, G. I., D. J. Mattson, 2003: Tree rubbing by Yellowstone grizzly bears Ursus arctos. Wildlife Biology, 9: 1–9. Had`iabdi}, S., N. Hubjar, 1987: [tete od medvjeda na {umskom drve}u (Brown bear timber damages). Rukopis, Bugojno, 11 str. Huber, \., 1988: [tete od medvjeda (Brown bear damages). Lova~ki vjesnik, 3: 64. Huber, \., Z. Jak{i}, A. Frkovi}, @. [tahan, J. Kusak, D. Majnari}, M. Grube{i}, B. Kuli}, M. Sindi~i}, A. Maji} Skrbin{ek, V. Lay, M. Lju{tina, D. Zec, R. Laginja, I. Franceti}, 2008: Brown Bear Management Plan for the Republic of Croatia. Ministry of Regional Development, Forestry and Water Management, Directorate for Hunting Ministry of Culture, Directorate for the Protection of Nature, Zagreb, 92 str.
K. Krapinec i dr.
Kimball, E. C. Turnblom, D. L. Nolte, D. L. Griffen, R. M. Engeman, 1998b: Effects of thinning and nitrogen fertilization on sugars and terpenes in Douglas-fir vascular tissues: implications for black bear foraging. Forest Science, 44: 599–602. Kimball, B. A., D. L. Nolte, D. L. Griffin, S. M. Dutton, S. Ferguson, 1998c: Impacts of live canopy pruning on the chemical constituents of Douglas-fir vascular tissues: implications for black bear tree selection. Forest Ecology and Management, 109: 51–56. Klepac, D., 1961: Novi sistem ure|ivanja prebornih {uma (New system of selection forest management). Poljoprivredno {umarska komora SR Hrvatske, Zagreb, 46 str. Kri`anec, R., 2004: Analiza ustroja i primjene »normala« za gospodarenje {umama prebornog uzgojnog oblika (Analysing the construction and application of »normal models« for the management of forests of selection silvicultural form). [umarski list, 1–2: 21–40. Kunovac, S., M. Ba{i}, N. Skrobo, S. Li~anin, 2008: [tete od mrkog medvjeda (Ursus arctos L.) na {umskim sastojinama u Srednjobosanskom kantonu (Brown bear /Ursus arctos L./ damages at forest stands in Central Bosnia Canton). Radovi [umarskog fakulteta Univerziteta u Sarajevu, 1: 79–90. Levin, O. R., 1954: The South Olympic Tree Farm. J. For., 52: 522–523. Lutz, H. J., 1951: Damage to trees by black bears in Alaska. J. For., 49: 522–523. Majnari}, D., 2004: Zna~aj gospodarenja sme|im medvjedom (Ursus arctos L.) u Gorskom kotaru za stabilnost i strukturu populacije. Magistarski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 116 str. Mati}, S., I. Ani}, M. Or{ani}, 2001: Uzgojni postupci u prebornim {umama. U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj. Akademija {umarskih znanosti, »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 443–460.
Jamnický J., 1976: Spôsoby a prí~iny po{kodzovania stromov medveïom hnedým (Ursus arctos L.). Folia Venatoria, 5-6: 120-135.
Micu, I., 1999: Harghita the country of bears. Booklet of the Miercurea Ciuc Territorial Forest Administration, Miercurea, 10 str.
Jovanovi}, D., 2010: Rezultati istra`ivana {teta od sme|eg medvjeda u dr`avnom lovi{tu VIII/2 – »BJELOLASICA« (Results of research into brown bear damage in the state hunting ground VIII/2 – »BJELOLASICA«). Diplomski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 43 str.
Nolte, D. L., B. A. Kimball, G. J. Ziegltrum, 1998: The impact of timber management on the phytochemicals associated with black bear damage. Proceedings 18th Vertebrate Pest Conf., Davis, str. 111–117.
Kalafad`i}, Z., V. Ku{an, 1989: Opadanje prirasta jele (Abies alba L.) kao poslijedica novonastalih o{te}enja {uma u Goskom kotaru (Decrease in fir /Abies alba L./ increment as a result of forest decline in Gorski Kotar). [umarski list, 9–10: 415–422. Kimball, B. A., D. L. Nolte, R. M. Engeman, J. J. Johnston, F. R. Stremitz, 1998a: Chemically mediated foraging preferences of free ranging black bears (Ursus americanus). Journal of Mammalogy, 79: 448–456. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Nolte, G. L., K. K. Wagner, A. Trent, 2003: Timber damage by black bears – Approaches to control the problem. USDA Forest Service, Technology and Development Program Missoula, 0324-2832-MT DC, Missoula, 11 str. Puchkovsky, S. V., 2009: Selectivity of Tree Species as Activity Target of Brown Bear in Taiga. , ): 260–268. Radwan, M. A., 1969: Chemical composition of the sapwood of four tree species in relation to feeding by the black bear. Forest Science, 15: 11–16.
267
K. Krapinec i dr.
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259–269)
Pravilnik o temeljnim zahtjevima za traktore za poljoprivredu i {umarstvo. Dr`avni zavod za normizaciju i mjeriteljstvo, Zagreb, Narodne novine, 75/2001. Pravilnik o ure|ivanju {uma. Ministarstvo poljoprivrede, {umarstva i vodnoga gospodarstva, Zagreb, Narodne novine, 111/2006. Raine, R. M., J. L. Kansas, 1989: Black Bear Seasonal Food Habits and Distribution by Elevation in Banff National Park, Alberta. In: Bears: Their biology and management, Eighth International Conference on Bear Research and Management, Victoria, Canada, str. 297–304. Reimoser, F., 1985: Wechselwirkungen zwischen Waldstruktur, Rehwild und Rehwildbejagung in Abhängigkeit von der waldbaulichen Betriebsform (Relationship between forest structure, roe deer and deer management in response of silvicultural practices). Diss./Univ. Agricultural Sciences, Vienna, 318 str. Risenhoover, K. L., 1987: Intraspecific Variation in Moose Preference for Willows. Proceedings-Symposium on PlantHerbivore Interactions; Snowbird, Utah, August 7–9, 1985; Intermountain Research Station, Forest Service, U.S. Department of Agriculture, Ogden, Utah, str. 48–57. Serti}, J, 2007: [tete od sme|eg medvjeda (Ursus arctos L.) u {umskim sastojinama na podru~ju dr`avnog lovi{ta broj VIII/2 »BJELOLASICA« (Brown bear /Ursus arctos L./ damage in the forest stands in the hunting ground No. VIII/2 »BJELOLASICA«). Diplomski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 40 str. Soldo, V., 1989: Ekolo{ki i biolo{ki ~inioci u gospodarenju mrkim medvjedom u lovnom gazdinstvu »Koprivnica«
Bugojno. Specijalizacijska radnja, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 80 str. Van Soest, P. J., J. B. Robertson, B. A. Lewis, 1991: Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. J. Dairy Sci., 74: 3583–3597. Vedri{, M., 2010: Utjecaj razli~itih metoda uzorkovanja na izmjeru i procjenu strukturnih elemenata bukovo-jelovih sastojina. Doktorski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 191 str. Vukeli}, J., D. Bari~evi}, 2001: [umske zajednice obi~ne jele u Hrvatskoj (Forest association of silver fir in Croatia). U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti, »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 162–196. Watanabe, H., 1980: Damage to conifer by the Japanese black bear. International Conference on Bear Research and Management, 4: 67–70. Yamazaki, K., 2003: Effects of pruning and brush clearing on debarking within damaged conifer stands by Japanese black bears. Ursus, 14(1): 94–98. Ziegltrum, G. J. 1994: Supplemental bear feeding program in western Washington. Proc. 16th Vertebr. Pest Conf., Davis, USA, str. 36–40. Ziegltrum, G. J. 2004: Efficacy of black bear supplemental feeding to reduce conifer damage in Western Washington. Journal of Wildlife Management, 68 (3): 470–475. Ziegltrum, G. J., D. L. Nolte, 2001: Black bear forest damage in Washington State: Economic, ecological, social aspects. Ursus, 12: 169–172.
Abstract
Initial Results of Research into Brown Bear Timber Damage (Ursus arctos) in Silver Fir (Abies alba) Forests in Croatia The paper analyzes the inventories of trees debarked by the brown bear. Sample plots were established in mixed beech-fir forests in the mountainous part of western Croatia (an area in which such type of damage is relatively frequent). The method of damaging trees is similar to that incurred by the black bear in North America and Japan. Consequently, the cause of tree damage cannot be attributed to bears marking their territory. Bears damage trees by peeling the bark off the stem. The stem and the inner part (phloem) of the bark show teeth marks. The bark from the damaged trees is scattered around the trees. The brown bear almost exclusively damaged silver fir trees of larger breast diameters growing in uneven-aged stands (the diameter classes of damaged trees range from 22.5 to 77.5 cm, with the damage degree culminating at 42.5 cm). Distribution of the total number of trees, as well as the number of fir trees in the sample plots showed very high correlation with the theoretical distribution (Liocourt curve) typical of a beech-fir stand (R2=0.9629; p<0.0001; R2=0.93284; p<0.0001, respectively); however, in terms of breast diameter distribution, trees damaged by the brown bear show the typical Gaussian distribution (c2=4.93076; p =0.5572). The bear selected thicker fir trees in the sample plot (Kruskal-Wallis test c2=139.5987; p =0,001); in other words, trees with breast diameters of 57.5 cm have the highest preference index
268
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prvi rezultati istra`ivanja {umskih {teta koje ~ini sme|i medvjed (Ursus arctos) ... (259–269)
K. Krapinec i dr.
(proneness to damage). The analysis of fir bark chemical composition (Weende analysis) showed that the quantity of raw ash (minerals), proteins, NET, calcium and phosphorus in the fir bark was higher in the locality in which damage occurred more frequently. There are several theories dealing with this topic, of which the most plausible include space over-capacity, accessibility of animal food, increased lair density and stand structure. For this reason, the topic should be studied in more detail. Keywords: Brown bear, Ursus arctos, debarking, silver fir, Abies alba,
Adresa autorâ – Authors’ address: Izv. prof. dr. sc. Kre{imir Krapinec e-po{ta: krapinec@sumfak.hr Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet Zavod za za{titu {uma i lovno gospodarenje Sveto{imunska 25, 10000 Zagreb Hrvatska Mr. sc. Dario Majnari} e-po{ta: Dario.Majnaric@hrsume.hr »Hrvatske {ume« d.o.o., Uprava {uma Podru`nica Delnice Supilova 32, 51300 Delnice Hrvatska Davor Jovanovi}, dipl. in`. {um. »Hrvatske {ume« d.o.o. Uprava {uma Podru`nica Delnice, [umarija Mrkopalj Stari Kraj 1, 51315 Mrkopalj Hrvatska Igor Kova~, dipl. in`. {um. »Hrvatske {ume« d.o.o. Uprava {uma Podru`nica Koprivnica, [umarija \ur|evac Bana Jela~i}a 80, 48350 \ur|evac Hrvatska
Received (Primljeno): 14. 10. 2010. Accepted (Prihva}eno): 13. 01. 2011. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Ivica Medari}, dipl. in`. {um. e-po{ta: Ivica.Medaric@hrsume.hr »Hrvatske {ume« d.o.o., Uprava {uma Podru`nica Senj Nikole Suzana 27, 53270 Senj Hrvatska
269
Znanstveni rad – Research article
Utjecaj sastojinskih, stani{nih i strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta lu`njaka Juro ^avlovi}, Krunoslav Teslak, Anamarija Jazbec, Mislav Vedri{ Nacrtak – Abstract U uvjetima naru{ene strukture lu`njakovih sastojina zna~ajno je pitanje odre|ivanja prioriteta prema kojemu }e se obnavljati pojedine potencijalno zrele i zrele sastojine. Svrha je rada odgovoriti na to pitanje odabirom objektivnoga kriterija za rangiranje sastojina prema prioritetu za obnovu, koji se zasniva na lako pridobivim elementima strukture sastojina. Predmet su istra`ivanja {ume hrasta lu`njaka u srednjoj Posavini, gdje je u 16 gospodarskih jedinica po na~elu slu~ajnosti odabrano 37 starijih i starih sastojina naru{ena obrasta. Na 146 ploha polumjera 25 m provedena je procjena i izmjera varijabli na razini pojedina~nih modelnih stabala, varijabli sastojine, te stani{nih i gospodarskih varijabli. Obradom podataka, parcijalnim linearnim i multivarijatnim analizama te modeliranjem istra`ivan je utjecaj strukturnih zna~ajki na prioritet obnove. Rezultati su istra`ivanja potvrdili statisti~ki zna~ajnu ovisnost izme|u sastojinskih, stani{nih i gospodarskih ~imbenika, strukture sastojina i razlike budu}ih potencijalnih prihoda. Oni pokazuju postojanje neposredne veze izme|u strukture sastojine i prioriteta obnove. Starije su sastojine hrasta lu`njaka (100 – 120 godina) naru{enije strukture i imaju ve}i prioritet obnove. Ustanovljena slo`ena varijabla razlike u renti odrediva je lako pridobivim elementima strukture (broj stabala, temeljnica i debljinski prirast hrasta lu`njaka), te postoji mogu}nost njezine prakti~ne primjene pri rangiranju sastojina ili dijelova sastojina (izlu~ivanje) prema prioritetu obnove. Pro{irenje istra`ivanja stani{no-strukturnih odnosa na {ire ili cijelo podru~je lu`njakovih {uma, te uklju~ivanje prostornih kriterija i kriterija vi{enamjenskoga gospodarenja {umama mo`e biti o~ekivan nastavak ovoga istra`ivanja. Klju~ne rije~i: hrast lu`njak, sastojine slaba obrasta, renta, planiranje obnove sastojina
1. Uvod – Introduction Zna~enje se {uma nizinske bioklimatske zone ogleda u ~injenici da one zauzimaju 16 % od ukupne povr{ine te 22 % od ukupne drvne zalihe {uma u Hrvatskoj. Hrast lu`njak kao osnovna i najpro{irenija vrsta nizinskih {umskih ekosustava na{a je najvrjednija vrsta drve}a koja se prema zastupljenosti s 13 % od ukupne drvne zalihe nalazi odmah iza bukve (^avlovi} 2010). Slabljenje stabilnosti ekosustava nizinskih {uma te promjene stani{nih uvjeta zbog nepovoljnih biotskih utjecaja, klimatskih promjena te hidromelioracijskih zahvata bili su predmetom mnogobrojnih istra`ivanja posljednjih desetlje}a (Dekani} 1975, Klepac 1988, Pranji} i dr. 1988, Mati} i Skenderovi} 1993, Mayer 1993, Me{trovi} i dr. 1996, Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prpi} i dr. 1997, Tikvi} i dr. 2009) jer se sve vi{e naru{ava struktura sastojina hrasta lu`njaka. Istra`ivanje prema ^avlovi}u i dr. (2006) pokazuje da u {umama hrasta lu`njaka na I. bonitetu postoji manje od 30 % sastojina normalna obrasta te vi{e od 20 % sastojina devastirana obrasta (manji od 0,5) neovisno o dobi sastojina, uzimaju}i u obzir normalan broj stabala glavne vrste drve}a. Takvo stanje strukture {uma upu}uje na veliku koli~inu gospodarskih postupaka vezanih uz obnovu i sanaciju sastojina te pitanje odr`ivosti gospodarenja (^avlovi} i dr. 2006). Izostavljaju}i mlade i srednjodobne sastojine (razvojne faze) u kojima se normalan broj stabala po jedinici povr{ine nalazi u {irem rasponu nego {to je to na kraju razvoja sastojine (Duc 1991, Bon~ina 1994),
271
J. ^avlovi} i dr.
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
problem se istra`ivanja u ovom radu usmjerava na starije i stare sastojine u dobi iznad 100 godina. Polaze}i od ~injenice stanja naru{enosti strukture sastojina i od pretpostavke da sve sastojine hrasta lu`njaka na razini odre|ene {ume starije od 100 godina potencijalno ulaze u izbor za planiranje provedbe obnove, pred planiranje i gospodarenje {umama postavlja se pitanje odre|ivanja prioriteta prema kojemu }e se obnavljati pojedine sastojine. Prema tomu, prijevremena obnova potencijalno zrelih sastojina, odnosno sje~iva dob odre|enoga dijela sastojina mo`e biti mnogo prije u odnosu na ophodnju. Istodobno, radi odr`ivosti gospodarenja i potrebe podr`avanja ravnomjernoga odnosa sastojina sje~ive dobi ispod i iznad ophodnje, odga|anje obnove u sastojinama ili dijelovima sastojina kvalitetne i stabilne strukture nu`na je pretpostavka. Op}enita je svrha rada na {irem podru~ju {uma hrasta lu`njaka u starijim i starim sastojinama naru{ene strukture istra`iti strukturu i me|usobne utjecaje sastojinskih, stani{nih i gospodarskih ~imbenika na elemente strukture sastojina. Na podlozi dobivenih strukturnih odnosa cilj je modeliranjem odrediti lako pridobive elemente modela koji }e biti objektivan kriterij za rangiranje sastojina prema prioritetu obnove, utemeljenom na strukturnim i gospodarskim zahtjevima.
2. Predmet rada – Object of research Podru~je je istra`ivanja cjelovita, konzistentna {uma hrasta lu`njaka na {irem podru~ju Lonjskoga i Mokroga polja odnosno srednje Posavine. U upravnom smislu podru~je obuhva}a dijelove triju `upanija: Zagreba~ku, Sisa~ko-moslava~ku i Brodsko-posavsku, a u {umskogospodarskom dijelove triju uprava {uma: podru`nice Zagreb, Sisak i Nova Gradi{ka. Nizinske su {ume hrasta lu`njaka na tom podru~ju razdijeljene na 16 gospodarskih jedinica (G.J.), od G.J. @utica, [umarije Novoselec na zapadu, dolinom Save, desnom obalom do Jasenovca, a lijevom do Stare Gradi{ke, s desne strane autoceste Zagreb – Lipovac sve do G.J. Ljeskova~a [umarije Stara Gradi{ka na istoku. Prirodna su obilje`ja podru~ja rada detaljno opisana i mogu se prona}i u ve} objavljenim radovima (Kova~evi} i dr. 1972, Seletkovi} 1996).
3. Metoda rada – Method of work 3.1 Terenski rad – Field work Terensko je istra`ivanje provedeno u navedenom podru~ju u 37 sastojina na 146 ploha. Tri skupine sastojina u dobi 101 – 120, 121 – 135 i ve}oj od 135
272
godina obrasta manjega od 0,8 (^avlovi} i dr. 2006), povr{ine ve}e od 3 ha, selektirane su iz baze podataka po na~elu slu~ajnosti. Unutar selektiranih sastojina dijagonalno su polo`ene privremene plohe polumjera 25 m po na~elu 1 ploha na 2 ha povr{ine. Na pokusnim je plohama provo|ena procjena i izmjera elemenata stani{ta i sastojine te varijabli na modelnim stablima. Na modelnim stablima (5 stabala hrasta lu`njaka i jasena glavne eta`e najbli`a sredi{tu) mjerena su 2 promjera u prsnoj visini, polo`aj stabla na plohi, polumjeri kro{nje prema 4 strane svijeta, visina stabla, visina baze kro{nje i naj{irega dijela kro{nje, sortimentna struktura i osutost kro{nje te uzeti izvrtci s 1 – 2 srednjoplo{na stabla. Na cijeloj su povr{ini plohe mjereni prsni promjeri svih `ivih ostalih stabala vi{ih od 1,3 m, procjenjivana brojnost ponika i pomlatka, procjenjivana (dozna~ivana) stabala za potencijalnu sje~u prethodnoga prihoda, evidentirani su su{ci i suha stabla, mjerena dva promjera panjeva posje~enih stabala, procjenjivana brojnost i vrste u sloju grmlja, te ostali elementi stani{ta i stanja sastojine (mikroreljef, sklop, kvaliteta, zdravstveno stanje, {umski red i zastrtost tla listincem, prizemnim ra{}em i slojem grmlja).
3.2 Obrada podataka – Data processing Iz podataka dobivenih mjerenjem i procjenom u postupku obrade izvedene su varijable za razine pojedina~nih (modelnih) stabala, ploha i sastojina radi statisti~ke obrade i analize te modeliranja. Parcijalnim linearnim korelacijama istra`ivan je me|usoban utjecaj sastojinskih, stani{nih i gospodarskih ~imbenika na elemente strukture sastojina. S obzirom na to da je rije~ o kategorijskim varijablama sastojinskih, stani{nih i gospodarskih ~imbenika, kori{ten je neparametrijski Sperman rank test. Vi{efaktorskom analizom varijance (Sokal i Rohlf 1995) ispitivan je kompleksan utjecaj sastojinskih, stani{nih i gospodarskih varijabli na odabrane elemente strukture sastojine. U slu~aju postojanja statisti~ki zna~ajnoga utjecaja neke od promatranih varijabli proveden je Tukey post hoc test kako bi se utvrdile razlike izme|u pojedinih kategorija varijable. Za modeliranje je primijenjena vi{estruka linearna regresija, a optimizacija op}ega linearnoga modeliranja (Generalized linear modelling) provedena je metodom forward stepwise) (Ott 1993). Statisti~ke su analize provedene upotrebom programskoga paketa SAS (SAS Institute INC., 1999), a opisna statistika, korelacijske analize te uklapanje funkcija i izradu dijela grafi~kih prikaza upotrebom programskoga paketa STATISTICA 8.2. (StatSoft INC., 2007). Pri obradi, analizi i prikazu podataka kori{tene su kratice kako slijedi: Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
J. ^avlovi} i dr.
Tablica 1. Prikaz kori{tenih kratica s opisom Table 1 List and description of used abbreviations Kratica Abbreviation BON DEL_REN DOB dSP EGT FITOO_2 GJ GRM GZ H_Nsve ivZ KV_AVp KVPL LIST Npom NZ OS OST P P_R PRO_2 SKLOP SR TIP US VD VR_PR VZ _Hr _OV _UK u n *A *D a *D q *D
o
*D
A
*C
G
Opis – Description Bonitet – Site quality class Potencijalna razlika rente – Potential rent difference Dob sastojine – Stand age Promjer srednje plo{noga stabla – Dbh of mean stand tree Ekolo{ko-gospodarski tip – Forest management type [umska zajednica – Forest association Gospodarska jedinica – Management unit Zastrtost tla slojem grmlja – Coverage of shrub layer (category) Temeljnica po ha – Basal area per ha Indeks bioraznolikosti – Index of biodiversity (Shannon) Godi{nji te~ajni volumni prirast – Annual current volume increment Udio drva razreda kakvo}e A u volumenu hrastovih stabala – Rate of A quality class wood in a ped. oak stem Kakvo}a sastojine (ploha) – Category of stand quality (plot) Zastrtost tla listincem – Litter layer Broj stabalaca pomlatka po ha – Number of seedlings per ha Broj stabala po ha (> 10 cm prsnoga promjera) – Number of trees per ha (>10 cm of dbh) Omjer smjese vrsta drve}a – Tree specios composition (rate) Zdravstveno stanje sastojine (o{te}enost) – Health status of stand (damage) Povr{ina sastojine – Stand area Zastrtost tla prizemnim ra{}em – Coverage of understorey vegetation layer Propisani etat prema osnovi gospodarenja – Prescribed cutting in management plan Sklopljenost sastojine – Density of crown cover Uspostavljenost {umskoga reda – Site arrangement after cutting Tip mikroreljefa – Microrelief type Uprava {uma – Forest administration Procijenjeni potencijalni etat na plohi – Field observed potential cutting on plot (stand) Vrsta prihoda (glavni, prethodni, slu~ajni) – Type of felling (main, intermediate, died tree) Drvna zaliha po ha (> 10 cm prsnog promjera) – Standing volume per ha (>10 cm of dbh) Hrasta lu`njaka – Of pedunculate oak Ostalih vrsta drve}a – Of other tree species Ukupno – Of total Ophodnja – Rotation Razdoblje odgode obnove (20 godina) – Adjournment of stand regeneration (20 years) Vrijednost drvne zalihe potencijalno zrele sastojine (zreli prihod) – Value of standing volume of potentially mature stand (mature revenue) Vrijednost o~ekivanoga prihoda od prve prorede – Expected value of the first intermediate cut Vrijednost o~ekivanoga prihoda od zadnje prorede (nakon u-10 godina) – Expected value of the last intermediate cut (after u-10 years) Vrijednost o~ekivanoga prihoda od zadnje prorede u slu~aju odgode obnove sastojine (nakon u-10-n godina) Expected value of the last intermediate cut in a case of adjournment of stand regeneration (after u-10-n years) Vrijednost prorede potencijalno zrele sastojine u slu~aju odgode obnove Value of intermed. cut of potentially mature stand in a case of adjournment of stand regeneration Tro{kovi gospodarenja (pretpostavka je da su jednaki za obje alternative) – Costs of management (equal costs for both alternatives are assumed)
*Sve vrijednosti su izra`ene u kunama po hektaru (kn/ha) – All valueas are in HRK per ha (kn/ha)
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
273
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
C. V. % 20,8 17,1 16,0 9,7 8,2 10,1 11,5 26,5 17,7 9,5 11,9
S. P. m3/ha 32,3 39,0 33,8 27,1 21,8 20,7 47,2 94,2 69,5 27,7 35,0
3.3 Definiranje razlike potencijalnoga prihoda (rente) zbog odgode obnove sastojine Defining of potential revenue (rent) difference in a case of adjournment of stand regeneration
( A + D a + ... + D q ) − CG
OUK OHR
Pripadnost odabranih sastojina gospodarskim jedinicama, njihova dob, povr{ina i bonitet, kao i os-
274
GHR m2/ha 6,2 14,6 14,2 8,9 14,1 12,1 15,2 10,9 7,4 8,7 22,2 N kom/ha 431,9 392,2 247,5 376,9 309,7 330,5 374,3 345,0 267,4 246,2 333,1 I % 6,7 8,0 7,5 10,8 2,2 3,0 10,8 11,0 8,0 9,1 4,9 5 4 5 3 5 5 2 4 2 3 5 21c 12a 91a 73a 85a 79a 66c 200d 48e 59e 169b Brezovica Brezovica Brezovica Brezovica G. kamare G. kamare J. Kozarac J. Kozarac J. Kozarac J. Kozarac J. Kozarac
4. Rezultati – Results
PPLOHA m2 9 817,5 7 854,0 9 817,5 5 890,5 9 817,5 9 817,5 3 927,0 7 854,0 3 927,0 5 890,5 9 817,5
Sada{nje su vrijednosti drvne zalihe odre|ene na temelju izra~una podataka dobivenih izmjerama na istra`ivanim plohama. Vrijednost prorede sastojine u slu~aju odgode obnove dobivena je izra~unom vrijednosti konsigniranoga (simuliranoga) zahvata prethodnoga prihoda tijekom izmjere na istra`ivanim plohama. Vrijednost volumena potencijalnoga prethodnoga prihoda za pojedinu dob sastojine, temeljeno na pretpostavci budu}ega normalnoga razvoja sastojina, izra~unavana je na temelju teoretskih podataka volumena proreda iz prirasno-prihodnih tablica za hrast lu`njak, II. bonitet ([piranec 1975), sortimentnih tablica i postoje}ega va`e}ega cjenika drvnih sortimenata za hrast lu`njak. Razlika u renti pri analizi i modeliranju predstavljala je najzna~ajniju nezavisnu varijablu.
NPLOHA
(3)
P ha 14,75 9,76 13,07 5,44 44,07 33,01 3,63 7,14 4,89 6,44 20,09
u
Dob god. 117 130 140 150 132 141 102 108 117 122 128
– u (( A − D A ) × 1, 015 n + D A + D a + ... + D o ) − CG
ODJ/ODS
–
( A + D a + ... + D q ) − CG
Tablica 2. Osnovna obilje`ja strukture mjerenih sastojina i uzorka ploha Table 2 Main structure characteristics of the observed stands and sample plots
DEL_REN =
BON
(2) u Definirana razlika u potencijalnom prihodu (renti) odnosno razlika izme|u dviju mogu}nosti uzeta je kao objektivni ekonomski kriterij za rangiranje sastojina prema prioritetu obnove, koji se zasniva na postoje}im strukturno-stani{nim i gospodarskim obilje`jima sastojine ili dijela sastojine:
II/III II/III II/III III II I/II II I III I/II I/II
(( A − D A ) × 1, 015 n + D A + D a + ... + D o ) − CG
G.J.
REN =
V m3/ha 348,4 456,7 472,8 485,0 593,2 459,1 581,9 709,3 554,9 508,0 655,8
(1) u U slu~aju odga|anja obnove iste sastojine za n godina, tijekom budu}ega jednako dugoga razdoblja (u) razvoj }e budu}e sastojine biti skra}en te }e biti izostavljeni prihodi od zadnjih proreda uz akumuliranje vrijednosti drvne zalihe postoje}e zrele sastojine, ovisno o du`ini razdoblja odgode obnove (n). Prema toj pretpostavci prosje~ni godi{nji o~ekivani prihod mo`e se izraziti obrascem:
0,94 1,12 1,04 1,31 1,27 1,03 1,28 1,34 1,21 1,02 1,32
REN =
S. D. m3/ha 72,3 78,0 75,7 47,0 48,7 46,3 66,7 188,3 98,2 48,0 78,3
Prosje~ni godi{nji o~ekivani prihod (renta) pojedine sastojine potencijalno zrele za obnovu tijekom budu}ega razdoblja koje odgovara ophodnji (u), prema Nenadi}u (1922), mo`e se izraziti obrascem:
0,20 0,48 0,47 0,30 0,45 0,38 0,49 0,34 0,25 0,27 0,70
J. ^avlovi} i dr.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
21a 118b 113a 43a 61a 58a 17a 8a 51c 33b 13a 160c 133c 165d 13b 65b 66b 124d 34c 12a 4b 31a 111a 141a 169a 174c
J. Kozarac J. Kozarac J. Kozarac J. Kozarac K. nizinske s. K. nizinske s. Krapje |ol Leklan Lonja Ljeskova~a Ljeskova~a P. s. Dubica P. s. Dubica P. s. Dubica P. s. Sunja P. s. Sunja P. s. Sunja P. s. Sunja Trstika Trstika Trstika Trstika @utica @utica @utica @utica
Dob god. 136 137 160 170 102 111 127 136 129 106 121 110 118 123 103 108 133 143 114 127 137 139 109 110 131 134
P ha 24,13 8,51 32,60 33,17 23,11 17,31 23,12 28,96 11,61 15,35 14,24 4,30 4,64 18,31 4,31 16,96 3,76 5,54 8,49 9,46 24,12 38,99 4,27 5,21 6,88 3,47 5 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 2 2 5 2 5 2 3 4 5 5 5 2 3 3 2
NPLOHA
PPLOHA m2 9 817,5 7 854,0 9 817,5 9 817,5 9 817,5 9 817,5 9 817,5 9 817,5 9 817,5 9 817,5 9 817,5 3 927,0 3 927,0 9 817,5 3 927,0 9 817,5 3 927,0 5 890,5 7 854,0 9 817,5 9 817,5 9 817,5 3 927,0 5 890,5 5 890,5 3 927,0
I % 4,1 9,2 3,0 3,0 4,2 5,7 4,2 3,4 8,5 6,4 6,9 9,1 8,5 5,4 9,1 5,8 10,4 10,6 9,3 10,4 4,1 2,5 9,2 11,3 8,6 11,3
N kom/ha 212,9 322,1 256,7 470,6 299,0 251,6 165,0 312,7 200,7 546,5 144,1 320,9 303,0 303,5 104,4 175,2 282,7 252,1 399,2 282,1 255,7 336,6 430,4 477,0 322,6 259,7
GHR m2/ha 26,2 17,5 17,5 21,7 9,1 12,2 20,3 13,8 13,6 11,1 21,3 27,3 14,5 10,9 22,1 9,7 23,5 22,0 7,8 25,4 20,4 25,9 18,1 6,7 13,1 15,8 II I/II I/II I/II II II II II/III II/III II I I I/II II/III II II/III II/III II II/III I II II II/III I/II II I/II
BON 0,84 0,55 0,56 0,71 0,29 0,39 0,64 0,45 0,45 0,36 0,66 0,85 0,46 0,36 0,71 0,31 0,77 0,70 0,26 0,79 0,65 0,83 0,60 0,21 0,42 0,50
OHR 0,95 1,08 0,99 1,20 1,06 0,99 0,85 1,10 0,87 0,82 0,90 1,15 1,31 0,94 0,77 0,81 1,04 1,02 1,22 1,26 0,95 1,07 0,95 0,84 0,97 0,88
OUK
V m3/ha 495,2 531,1 552,1 567,6 454,2 433,2 425,9 471,4 399,1 322,4 522,8 602,2 605,5 389,3 377,3 365,5 483,3 507,6 493,3 689,3 480,5 539,9 388,9 320,3 428,7 429,8 S. D. m3/ha 78,2 55,4 57,2 89,3 57,6 102,1 101,6 82,6 90,2 36,1 125,2 52,2 143,9 67,2 61,7 75,4 156,0 75,1 35,4 74,7 95,5 106,4 42,2 99,5 200,8 48,0
C. V. % 15,8 10,4 10,4 15,7 12,7 23,6 23,9 17,5 22,6 11,2 23,9 8,7 23,8 17,3 16,4 20,6 32,3 14,8 7,2 10,8 19,9 19,7 10,9 31,1 46,8 11,2
S. P. m3/ha 35,0 27,7 25,6 39,9 25,8 45,7 45,4 37,0 40,3 16,1 56,0 36,9 101,7 30,1 43,6 33,7 110,3 43,4 17,7 33,4 42,7 47,6 29,8 57,4 115,9 33,9
NPLOHA: Broj postavljenih ploha u sastojini – Number of sample plots; PPLOHA: Povr{ina postavljenih ploha – Total area of sample plots; I: Intenzitet izmjere u pojedinoj sastojini – Intensity of stand inventory; N: Prosje~an broj stabala sastojine – Average tree number in a stand; GHR: Temeljnica stabala hrasta – Basal area of P. oak; OHR: Obrast izra~unat prema temeljnici hrasta – Stocking according to basal area of P. oak; OUK: Obrast sastojine izra~unat prema ukupnoj temeljnici – Stocking according to total basal area; V: Prosje~na drvna zaliha sastojine – Average standing volume of stand; S.D.: Standardna devijacija – Standard deviation; C.V.: Koeficijent varijacije – Coefficient of variation; S. P.: Standardna pogre{ka – Standard error
ODJ/ODS
G.J.
Tablica 2. Nastavak. Table 2 Continued. Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285) J. ^avlovi} i dr.
275
J. ^avlovi} i dr.
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
Tablica 3. Rezultati parcijalne korelacije utjecaja sastojinskih, stani{nih i gospodarskih varijabli na elemente strukture sastojine i potencijalnu razliku rente Table 3 Partial correlation results of impact of stand, site and management variables on stand structure and potential rent difference
Gospodarske Of management
Stani{ne Of site
Sastojinske Of stand
Varijable Variable DOB KVPL OST SKLOP BON TIP FITOO_2 EGT H_Nsve Npom_Hr SR LIST P_R GRM VR_PR PRO_2_UK US GJ P
Gospodarske Of management
Stani{ne Of site
Sastojinske Of stand
Varijable Variable DOB KVPL OST
NZ_Hr
NZ_OV
NZ_UK
+ – – –
– + – – –
+ –
Varijable strukture sastojine – Stand structure variables GZ_Hr GZ_OV GZ_UK VZ_Hr VZ_OV + + – – – + – + – – – – – + – +
–
–
– + –
+ – –
– –
OS_Hr +
OS_OV –
+
–
–
+
–
+
+ + +
– – –
–
–
+ – –
VZ_UK + –
+
–
– – + – –
+
– + –
– + – – +
+
–
ivZ_Hr +
ivZ_OV –
+
–
SKLOP
–
BON TIP FITOO_2 EGT H_Nsve Npom_Hr SR LIST P_R GRM VR_PR PRO_2_UK US GJ P
–
– –
+ – – + + + Varijable strukture sastojine, o~ekivanoga prihoda te razlika rente Stand structure variables, variables of potential felling and potential rent difference ivZ_UK dSP_Hr dSP_OV VD_Hr VD_OV VD_UK + – + – – + –
+
–
–
–
+
– + – –
–
– – – –
– – –
–
– – –
– – –
+
+ – –
+ –
–
+ +
+
– + +
– – + – +
+ +
–
DEL_REN – + –
–
+ – – + – –
–
–
Jakost utjecaja pokazuje boja (bijela – statisti~ki bezna~ajan, svijetlo siva – r < 0,25; tamno siva – r > 0,25); smjer utjecaja: – negativna korelacija, + pozitivna korelacija Strength of impact is presented with color (white-without, light grey – r < 0.25, dark grey – r > 0.25); Direction of impact: – negative correlation, + positive correlation
276
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
novna obilje`ja strukture sastojina prikazana deskriptivnom statistikom, pokazuje da su postavljenim uzorkom terenskih ploha unutar podru~ja istra`ivanih {uma hrasta lu`njaka u srednjoj Posavini obuhva}eni razli~iti stani{ni i strukturni uvjeti (tablica 1). U istra`ivanim sastojinama unutar raspona dobi od 102 do 170 godina, povr{ine od 3,47 ha do 44,4 ha te drvne zalihe od 320 do 709 m3/ha obrast prema temeljnici hrasta kre}e se u {irokom rasponu od 0,2 do 0,85. Postupak utvr|ivanja parcijalnoga linearnoga i kompleksnoga multivarijatnoga utjecaja sastojinskih, stani{nih i gospodarskih ~imbenika na elemente strukture sastojina temeljen je na uzorku od 146 postavljenih ploha uz pretpostavku da unutar istra`ivanih sastojina postoji varijabilnost elemenata strukture, gdje svaka pojedina ploha predstavlja zasebni dio {ume (sastojine) jedinstvenih strukturnih i stani{nih osobitosti. Rezultati parcijalne linearne korelacije (tablica 2) pokazuju kako postoji u znatnom broju slu~ajeva sta-
J. ^avlovi} i dr.
tisti~ki zna~ajan me|usoban utjecaj pojedinih varijabli sastojinskih, stani{nih i gospodarskih ~imbenika na pojedine elemente strukture sastojine. Kompleksna zavisna varijabla DEL_REN o~ekivano je pod utjecajem svih sastojinskih varijabli, dok je utjecaj stani{nih i gospodarskih ~imbenika manje izra`en. Drvna zaliha hrasta kao slo`eni element strukture i razlika u renti kao varijabla koja se zasniva na strukturi sastojina izdvojene su u ovom radu kao zavisne varijable u postupku multivarijatne analize istra`ivanja slo`enoga utjecaja skupina sastojinskih (model 1), stani{nih (model 2) i gospodarskih (model 3) ~imbenika. Rezultati multivarijatne analize (tablica 3) pokazuju da za sva tri modela postoji statisti~ka zna~ajnost i za procjenu drvne zalihe hrasta i za procjenu razlike u renti. Sastojinski ~imbenici ukupno obja{njavaju 35 % varijabilnosti drvne zalihe hrasta, odnosno 22 % varijabilnosti razlike u renti. Stani{ni ~imbenici obja{njavaju 39 % varijabilnosti drvne zalihe hrasta, odnosno 34 % varijabilnosti razlike u renti,
Tablica 4. Rezultati multivarijatne analize triju modela kompleksnoga utjecaja stani{nih, sastojinskih i gospodarskih ~imbenika na drvnu zalihu hrasta (VZ_Hr) i razliku u renti (DEL_REN) Table 4 Multivariate analysis of three models of complex impact of site, stand and management factors on pedunculate oak standing volume(VZ_Hr) and potential rent difference(DEL_REN)
Gospodarske Of managemt
Stani{ne Of site
Sastojinske Of stand
Varijable – Variable DOB KVPL OST SKLOP model 1* BON TIP FITOO_2 EGT H_Nsve Npom_UK SR LIST GRM model 2* VR_PR PRO_2_UK P GJ model 3*
Drvna zaliha hrasta – Standing volume of Peduncate oak DF Tip III SS MS F Pr > F 2 465 700,45 232 850,23 15,04 < 0,0001*** 3 29 675,36 9 891,79 0,64 0,5913 3 119 760,92 39 920,31 2,58 0,0563*** 3 325 474,25 108 491,42 7,01 0,0002*** 11 1 127 406,36 102 491,00 6,62 < 0,0001*** 5 235 970,26 47 194,05 2,87 0,0175*** 4 6 283,27 1 570,82 0,10 0,9837 1 158 837,19 158 837,19 9,66 0,0024*** 3 232 401,65 77 467,22 4,71 0,0038*** 3 305 019,89 101 673,30 6,18 0,0006*** 3 12 684,55 4 228,18 0,26 0,8561 2 93 694,70 46 847,35 2,85 0,0619 3 79 608,75 26 536,25 1,61 0,1898 3 140 741,01 46 913,67 2,85 0,0402*** 27 1 261 329,39 46 715,90 2,84 < 0,0001*** 1 2 153,96 2 153,96 0,15 0,6982 2 164 497,17 82 248,59 5,77 0,0040*** 4 121 778,18 30 444,54 2,13 0,0805 11 338 424,55 30 765,87 2,16 0,0209*** 23 1 463 928,38 63 649,06 4,46 < 0,0001***
DF Tip III SS 2 575 910,02 3 20 883,91 3 43 328,92 3 515 002,98 11 1 369 474,11 5 454 006,90 4 256 914,01 1 345 186,13 3 418 309,29 3 233 842,77 3 45 553,12 2 101 918,58 3 290 812,39 3 217 295,89 27 2 116 023,34 1 4 230,77 2 217 719,72 4 233 163,23 11 773 419,77 27 2 672 912,55
DEL_REN MS 287 955,01 6 961,30 14 442,97 171 667,66 124 497,65 90 801,38 64 228,50 345 186,13 139 436,43 77 947,59 15 184,37 50 959,29 96 937,46 72 431,96 78 371,24 4 230,77 108 859,86 58 290,81 70 310,89 116 213,59
F 8,12 0,20 0,41 4,84 3,51 2,67 1,89 10,16 4,11 2,30 0,45 1,50 2,85 2,13 2,31 0,15 3,84 2,06 2,48 4,10
Pr > F 0,0005*** 0,8988 0,7481 0,0031*** < 0,0002*** 0,0251*** 0,1164 0,0018*** 0,0082*** 0,0813 0,7198 0,2272 0,0401*** 0,0997 < 0,0011*** 0,6998 0,0241*** 0,0905 0,0076*** < 0,0001***
* Vrijednosti se odnose na model dobiven uklju~ivanjem svih varijabli (statisti~ki zna~ajnih i nezna~ajnih) – All variables are included (statistically significant and statistically non-significant) *** Statisti~ki zna~ajne varijable – Statistically significant variables
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
277
J. ^avlovi} i dr.
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271â&#x20AC;&#x201C;285)
dok gospodarski ~imbenici obja{njavaju ~ak 45 % varijabilnosti drvne zalihe hrasta, odnosno 43 % varijabilnosti razlike u renti. Detaljnija analiza i usporedba drvne zalihe hrasta i razlike u renti te usporedba pojedinih kategorija statististi~ki zna~ajnih varijabli mo`e se izvesti iz rezultata provedenoga Tukey post hoc (HSD) testa statisti~ki zna~ajnih varijabli multivarijatne analize razlike u renti i drvne zalihe hrasta lu`njaka (tablica 4).
Kako se pri planiranju gospodarenja sastojinom polazi od njezina stanja, va`no je odrediti postojanje neposrednoga utjecaja osnovnih elemenata strukture na dono{enje gospodarski (ekonomski) opravdane odluke o prioritetu obnove sastojine. Stavljanjem u odnos pojedinih elemenata strukture i razlike u renti kao zavisne varijable odre|enih na razini pojedine plohe (dijela sastojine), dobivena je relativno ~vrsta zakonitost (slika 1).
Slika 1. Odnos razlike u renti prema elementima strukture glavne vrste drve}a u starijim i starim sastojinama hrasta lu`njaka u srednjoj Posavini Fig. 1 Relationship between potential rent difference and stand structure variables of main tree species in old pedunculate oak stands in Central Posavina 278
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
J. ^avlovi} i dr.
Slika 2. Odnos izme|u izra~unate razlike u renti (DEL_REN) i razlike u renti procijenjene modelom (DEL_REN_model) Fig. 2 Relationship between estimated observed (DEL_REN) and modeled (DEL_REN_model) potential rent difference Prema slici 1, ako se jednozna~no uzimaju u obzir pojedini elementi strukture, moglo bi se utvrditi da se ne bi isplatilo odga|ati obnovu sastojina u kojima je temeljnica hrasta lu`njaka manja od 15 m2/ha, volumen hrasta lu`njaka manji od 260 m3/ha, broj stabala hrasta lu`njaka manji od 47 stabala po hektaru te volumni prirast hrasta lu`njaka manji od 4 m3/ha. S druge strane to bi zna~ilo, na primjer, da bi, uzimaju}i u obzir o~ekivane prihode tijekom budu}ega ciklusa razvoja sastojine, prosje~ni gubitak po hektaru iznosio 400 kn kada bi se u sastojini s drvnom zalihom hrasta lu`njaka od 600 m3/ha zapo~ela obnova bez odgode. Polaze}i od ~injenice postojanja kompleksnoga utjecaja elemenata strukture sastojine, stepwise procedurom multivarijatne regresijske analize odre|en je model kompleksne varijable razlike u renti selektivnim uklju~ivanjem lako dostupnih elemenata strukture kao statisti~ki zna~ajne nezavisne varijable: DEL_REN_model = a – b ´ GZ_Hr + c ´ NZ_hr + d ´ id10
(4)
gdje su: a, b, c i d parametri modela. Temeljnicom, brojem stabala i 10-godi{njim prirastom hrasta lu`njaka obja{njeno je 68,4 % (R2 = 0,684) od ukupne varijabilnosti (slika 2).
5. Rasprava – Discussion Sli~nost utjecaja skupine stani{nih, sastojinskih i gospodarskih varijabli na osnovne elemente strukture hrasta (temeljnica, prirast, omjer smjese, srednji Croat. j. for. eng. 32(2011)1
promjer hrasta, drvna zaliha hrasta) i obrnuti uzorak utjecaja navedenih skupina varijabli na zavisnu varijablu DEL_REN pokazuje zakonitost koja postoji izme|u strukture sastojine i prioriteta za obnovom sastojine. Drvna je zaliha hrasta lu`njaka slo`eni izvedeni element strukture sastojine neposredno temeljen na gusto}i i raspodjeli stabala hrasta lu`njaka prema prsnim promjerima i visinskim razredima. Me|utim, drvna zaliha hrasta lu`njaka kao slo`eni element strukture mo`e posredno upu}ivati na elemente strukture pomo}noga dijela sastojine. Stoga je drvna zaliha hrasta lu`njaka uzeta kao pogodna zavisna varijabla uz razliku u renti za usporednu analizu utjecaja sastojinskih, stani{nih i gospodarskih ~imbenika na prioritet za obnovom sastojine, unutar kojega su na taj na~in sadr`ani i ekolo{ki i ekonomski kriteriji (tablica 4). Op}enito, dob je sastojine u uvjetima o~ekivanoga (teoretskoga) razvoja i strukture jednodobne sastojine najva`niji kriterij za uvr{tavanje sastojine u propis obnove. Rezultati su istra`ivanja (tablica 4) pokazali da dob ne mo`e biti zna~ajan kriterij za planiranje sastojina za obnovu na istra`ivanom podru~ju {uma hrasta lu`njaka. Zbog zna~ajno manje drvne zalihe hrasta kao posljedica naru{enije strukture, a ne zakonitosti rasta, postoji ve}i prioritet obnove najmla|e skupine sastojina (100 do 119 godina) u odnosu na starije sastojine, u kojima postoji o~uvanija struktura te ve}a i kvalitetnija drvna zaliha. Prema tomu, osim ekonomskih razloga takve je starije sastojine o~uvane strukture po`eljno podr`avati
279
J. ^avlovi} i dr.
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
Tablica 5. Opisna statistika i rezultati Tukey post hoc testa statisti~ki zna~ajnih varijabli multivarijatne analize razlike rente i drvne zalihe hrasta Table 5 Descriptive statistics and results of Tukey post hoc test of statistically significant variables of multivariate analysis of potential rent difference and pedunculate oak standing volume DEL_REN
PRO_2_UK, m3/ha
LIST, %
GRM
EGT
FIT
H_Nsve
BON
SKLOP
OST
DOB
Varijabla Variable
280
Kategorija Category
Tukey grouping*
N
> 100 – £ 120
A
48
A.S. (kn/ha) 79,6
S.D. (kn/ha) 186,7
> 120 – £ 135 > 135 Zdrava – Healthy Umjereno o{te}ena – Moderate Znatno o{te}ena – Severe Vrlo o{te}ena – Disrupted Potpun – Dense Nepotpun – Medium Rijedak – Low Progaljen – Sparse I I/II II II/III III III/IV
B B
49 50
– 65,3 – 61,3
218,8 178,5
ABC AC ABC B AC AB ABC B ABC ABC
9 58 38 42 56 33 38 11 6 3
– 97,1 – 35,1 – 69,4 73,9 – 58,8 – 70,3 1,4 135,4 161,7 219,8
234,1 199,0 206,8 181,6 185,5 204,3 211,6 186,1 144,9 32,6
Drvna zaliha hrasta – Stand. volume of oak N A.S. S.D. Tukey 3 grouping* (m /ha) (m3/ha) A 48 187,6 128,9
£ 1,06
B B A B B AB A AB A B ACD ACD ACD BD BC ABD A
49 50 46 76 23 2 9 58 38 42 56 33 38 11 6 3 15
307,7 337,8 217,3 292,6 347,1 378,1 381,8 279,5 320,7 217,6 315,4 309,4 269,2 177,3 98,0 111,0 405,9
145,2 128,7 131,2 147,9 146,2 134,6 196,8 137,4 146,4 132,4 142,1 140,1 145,7 112,5 93,1 101,2 111,4
> 1,06 – £ 1,46
AB
29
305,4
147,9
> 1,46 – £ 1,86 > 1,86 HLOG HLV@ II-G-10 II-G-12 II-G-20 II-G-22 Bez – Without Rijedak – Rarely Sred. gust – Mod. Gust – Dense
B B A B AC ABC BC AB A B AB AB
53 50 68 79 33 31 53 30 33 55 35 24
275,1 229,0 303,0 257,8 280,9 291,9 288,3 245,8 285,0 276,8 265,2 294,3
149,0 134,8 152,4 142,7 151,6 146,0 152,0 143,7 171,6 152,1 139,1 124,3
A B A AB B B
68 79 33 31 53 30
– 36,6 0,6 18,9 – 37,9 – 13,6 – 39,0
215,2 196,3 180,5 203,5 235,7 177,4
£ 0,25
A
62
– 14,4
218,8
> 0,25 – £ 0,5
AB
43
24,6
220,1
> 0,5 – £ 0,75 > 0,75 £ 15
B AB ACD
12 30 69
– 82,2 – 54,0 17,0
124,9 172,8 212,3
A
69
274,7
148,1
>15 – £ 30
ABCD
10
87,7
77,4
A
10
196,2
69,2
>30 – £ 45 > 45
ABCD B
40 28
11,8 – 177,3
199,8 141,4
A B
40 28
243,2 368,9
153,2 124,7
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
G.J.
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271â&#x20AC;&#x201C;285)
BR GK JK KNS KDZ LE LO LJE P[D P[ TR @U
ACDE ABCDE BCDE ABDE ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE BCE BD
17 10 35 10 5 5 5 10 9 12 19 10
163,3 11,7 - 146,9 80,1 - 59,8 41,4 25,5 13,8 36,8 - 5,2 - 140,0 122,4
157,2 88,4 140,4 160,4 116,1 173,3 122,6 270,5 270,5 148,5 217,4 215,9
ACD ACD BCD AD ACD ACD ACD ACD ACD ACD BC ACD
17 10 35 10 5 5 5 10 9 12 19 10
J. ^avlovi} i dr.
182,3 246,1 329,3 169,5 347,3 229,9 225,6 291,3 266,9 290,4 376,9 221,7
106,4 73,5 139,5 120,8 60,8 153,0 83,3 171,1 201,5 133,5 156,6 144,0
* barem jedno isto slovo ozna~uje nepostojanje statisti~ki zna~ajne razlike izme|u pojedinih kategorija (npr. kategorija s oznakom AC statisti~ki se zna~ajno razlikuje od kategorije s oznakom B) â&#x20AC;&#x201C; At least one same letter denotes absence of statistically significant difference between categories (e.g. category marked AC is statistically significantly different in relation to category marked B)
radi postizanja i o~uvanja uravnote`enoga odnosa izme|u sastojina skra}ene i produ`ene sje~ive dobi kao i dobne strukture {ume (^avlovi} i dr. 2009). Me|utim, problem postoji u ~injenici da takvih sastojina o~uvane strukture koje ve} uglavnom imaju svojevrstan interni status za{tite, ima sve manje. Mje{ovite sastojine vi{eslojne strukture i potpune sklopljenosti, zasnovane na svim slojevima i vrstama drve}a u ekolo{kom smislu, posebno su zna~ajne zbog stabilnosti strukture. S druge strane, postoji poseban problem u o~uvanju stani{ta koji je razvidan u sastojinama ~iste strukture, gdje preostala stabla hrasta lu`njaka ne zastiru tlo u dovoljnoj mjeri, uz tendenciju pogor{anja zbog su{enja i odumiranja stabala, te ~injenice da stabla samo do odre|ene granice mogu {irenjem kro{nje zatvoriti nastale prekide u sklopu. Kako je u radu procjenjivana sklopljenost na temelju nadstojne eta`e (hrast lu`njak i poljski jasen), postoji veza izme|u sklopljenosti sastojine i drvne zalihe hrasta. Manja drvna zaliha hrasta unutar kategorije nepotpuna sklopa u odnosu na rijedak sklop upozorava na zna~ajniji udio poljskoga jasena u sastojini. Sastojine progaljenoga sklopa s najmanjom i najmanje vrijednom zalihom o~ekivano imaju najve}i prioritet za obnovom, odnosno njihovo bi podr`avanje vodilo gubicima u ekonomskom smislu i naru{avanju stani{nih uvjeta. Pri tome postoji zabrinjavaju}a ~injenica da je unutar istra`ivanoga uzorka ploha gotovo tre}ina u kategoriji progaljenoga sklopa, s drvnom zalihom glavne vrste drve}a koja iznosi tre}inu normalne drvne zalihe. Nelogi~nost koja se na prvi pogled uo~ava u tablici 4 da sastojine rijetka sklopa imaju manji prioritet za obnovom, izlazi iz ~injenice ve}e i vrjednije drvne zalihe hrasta u nadstojnoj eta`i, ali isto tako i postojanja pomo}ne sastojine (sporedne vrste drve}a) i ostvarivoga prihoda u njoj, koji mo`e u odre|enoj mjeri umanjiti Croat. j. for. eng. 32(2011)1
prioritet sastojine za obnovom, tj. utjecati na podr`avanje sastojina s razvijenijom podstojnom eta`om. Tako je u ovakvim slu~ajevima posredno uklju~eno i uva`avanje ekolo{kih na~ela u kriterij za planiranje povr{inskoga etata glavnoga prihoda. Prema dobivenim rezultatima koji pokazuju postojanje veze izme|u boniteta i drvne zalihe hrasta i razlike u renti, manji prioritet za obnovom imaju sastojine na boljem bonitetu. To je u vezi s ~injenicom da na kvalitetnijem stani{tu sastojine imaju strukturu koju obilje`ava manji broj stabala hrasta lu`njaka ve}ih dimenzija i potencijalno velikoga vrijednosnoga prirasta, koja je isto tako obilje`je zajednice hrasta lu`njaka i obi~noga graba, odnosno ekolo{ko-gospodarskoga tipa II-G-10. Sastojine na lo{ijim bonitetima imaju ve}i prioritet za obnovom zbog manje koli~ine i kakvo}e drvne zalihe. Pri tome treba imati na umu da se procjena boniteta vi{e zasniva na stanju strukture sastojine, odnosno njezine naru{enosti, a manje na stvarnim proizvodnim mogu}nostima sastojine. Prosje~no manja drvna zaliha hrasta u poplavnoj {umi hrasta lu`njaka i ve}i prioritet za obnovom upu}uje na uvjete naru{enije strukture. Zbog hidromeliorativnih zahvata ta je zajednica do`ivjela i ve}e promjene u stani{tu te je su{enjem ugro`enija (Prpi} 1996, Mati} 2009). Stoga se ote`ana obnova i slabiji uspjesi obnove mogu o~ekivati u ovim sastojinama naru{ene strukture i stani{nih uvjeta, kako u slu~ajevima prijevremene, tako i u slu~ajevima odgo|ene obnove. Raspodjela sastojina prema EGT-ovima je vi{e ili manje u vezi s raspodjelom prema {umskim zajednicama. Me|utim, zastupljenost prijelaznih EGT-ova (II-G-12 i II-G-22) i sli~nost strukture (podjednaki udjel hrasta lu`njaka, zastupljenost vrsta i vla`noga i suhoga stani{ta) upozorava na zna~ajan antropogeni utjecaj i promjene stani{ta zbog ~ega
281
J. ^avlovi} i dr.
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
dolazi do ujedna~ivanja vegetacijskih obilje`ja (Bari~evi} 1999, Cestari} 2008). Propisani etat me|uprihoda u sastojini u neposrednoj je vezi s drvnom zalihom sastojine. Prema tomu, iako propisani etat prorede nije nu`no povezan s drvnom zalihom glavne vrste drve}a, najve}i je u sastojinama s najve}om drvnom zalihom hrasta (tablica 4). To se mo`e odnositi na o~ekivanu pojavu slu~ajnoga prihoda ili na pripremu sastojine za obnovu. Propis manji od 15 m3/ha koji se odnosi na polovicu uzorka ukazuje na zna~ajan udio konzerviranih sastojina koje su prepu{tene prirodnomu razvoju, uz nu`nu realizaciju samo slu~ajnoga prihoda do po~etka obnove ili sanacije. S obzirom na proporcionalnu vezu izme|u koli~ine propisa proreda i drvne zalihe hrasta, o~ekivano je da sastojine bolje strukture s ve}im propisom etata me|uprihoda imaju manji prioritet za obnovom. Obilje`ja strukture sastojina prema pripadnosti pojedinim gospodarskim jedinicama kao gospodarski ~imbenik vi{e je posljedica prostorne razli~itosti stani{nih i strukturnih uvjeta. Tako se s jedne strane izdvajaju tri gospodarske jedinice u sredi{tu poplavne nizine Lonjskoga polja (@utica, Kutinske nizinske {ume i Brezovica) gdje je bilo najve}e su{enje hrasta lu`njaka, s izra`enijim prioritetom za obnovom sastojina u odnosu na gospodarske jedinice o~uvanije strukture starijih i starih sastojina (Trstika, Josip Kozarac). S gledi{ta sastojinskih, stani{nih i strukturnih odnosa, razmatranje veze izme|u zdravstvenoga stanja, raznolikosti broja drvenastih vrsta i razvijenosti sloja grmlja s drvnom zalihom hrasta zna~ajno je, iako se nije pokazao neposredan statisti~ki zna~ajan utjecaj na razliku u renti. Proporcionalna veza izme|u naru{enosti zdravstvenoga stanja i drvne zalihe hrasta upu}uje na ~injenicu da su pojedine ~iste sastojine hrasta lu`njaka na vla`nom stani{tu s velikom drvnom zalihom hrasta najugro`enije od su{enja, pri ~emu se stalnom realizacijom slu~ajnoga prihoda popravlja zdravstveno stanje uz smanjivanje drvne zalihe hrasta. Nadalje, sastojine naru{ene strukture i male drvne zalihe hrasta, s bogato razvijenom podstojnom eta`om i gustim slojem grmlja imaju ve}u bioraznolikost. Me|utim, brojnost drvenastih vrsta nije nu`no povoljna s obzirom na stabilnost i uravnote`enost strukture sastojina te mo`e biti pokazatelj naru{enosti strukture sastojina i ulaska pionirskih ili agresivnih alohtonih vrsta poput ~ivitnja~e (Petra~i} 1938, Liovi} i Halambek 1988). Vezano uz raznolikost, sloj grmlja mo`e biti sastavljen od jedne ili vi{e vrsta te je uvjetovan vertikalnom strukturom. U sastojinama bez pomo}ne eta`e preuzima ulogu o~uvanja {umskoga tla, no uzrokuje pove}anje budu}ih tro{kova pripreme stani{ta za obnovu i ote`ava sa-
282
mu obnovu sastojina, ovisno o sastavu (~ivitnja~a). Op}enito, problemi pri obnovi sastojina hrasta lu`njaka javljaju se diljem Europe (Von Lupke 1998, Ferlin i Bobinac 1999, Madera i Uradnicek 2001). Utjecaj je pojedina~nih elemenata strukture hrasta na razliku u renti, osim broja stabala hrasta lu`njaka, velik te prema Vasilju (2000) nalazi se unutar kategorije velike korelacije. To je obja{njivo ~injenicom da isti broj stabala hrasta mo`e predstavljati vrlo razli~ite strukturne odnose u pogledu prosje~ne dimenzije lu`njakovih stabala, temeljnice i drvne zalihe hrasta te razli~ite udjele ostalih vrsta drve}a u strukturi. Posebno zna~enje primjene ogleda se u tome da su se lako dostupni elementi strukture, temeljnica hrasta, broj stabala hrasta i debljinski prirast hrasta pokazali kao vrlo dobri procjenitelji koji obja{njavaju gotovo 70 % varijabilnosti kompleksnoga utjecaja na razliku u renti. Radi prakti~nosti primjene modela pri modeliranju nisu kori{teni kvadrati i interakcije izvornih varijabli kao samostalni procjenitelji zbog brojnosti modeliranih varijabli i pretpostavljenoga maloga doprinosa obja{njenosti zavisne varijable (Antoni} i dr. 2000, Bo`i} i dr. 2006).
6. Zaklju~ci – Conclusion Rangiranje se sastojina prema prioritetu za obnovom treba zasnivati na objektivnom kriteriju u kojem su dugoro~no sadr`ani ekonomski i ekolo{ki zahtjevi gospodarenja {umama. Rezultati istra`ivanja koji su potvrdili statisti~ki zna~ajnu ovisnost izme|u sastojinskih, stani{nih i gospodarskih ~imbenika, strukture sastojina te ustanovljene varijable razlike budu}ih potencijalnih prihoda, kao razlika izme|u dviju mogu}nosti (obnova odmah – odgoda obnove), upu}uju na postojanje neposredne veze izme|u strukture sastojine i prioriteta obnove. Sastojine hrasta lu`njaka naru{enije strukture imaju ve}i prioritet obnove. Slijedom ~injenice da je struktura unutar najmla|e skupine sastojina (100 – 120 godina) najvi{e naru{ena, dob se sastojine u takvim uvjetima isklju~uje kao zna~ajan kriterij za planiranje obnove. Mogu}nost prakti~ne primjene ustanovljene slo`ene varijable razlike rente, koja je odrediva lako pridobivim elementima strukture (broj stabala, temeljnica i debljinski prirast hrasta lu`njaka), pri rangiranju je sastojina ili dijelova sastojina (izlu~ivanja) prema prioritetu za obnovom velika. Pro{irenje istra`ivanja stani{no-strukturnih odnosa na {ire ili cijelo podru~je lu`njakovih {uma, te uklju~ivanje prostornih kriterija i kriterija vi{enamjenskoga gospodarenja {umama (prostorna raspodjela i povr{ina sastojina za obnovu, stani{te) za planiranje obnove sastojina, o~ekivani je nastavak ovoga istra`ivanja. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
7. Literatura – References Antoni}, O., J. Kri`an, D. Hati}, D. Bukovec, D. Borovi}, 2000: Projektiranje re`ima podzemnih voda kao preduvjeta opstanka nizinskih {uma u podru~ju hidrotehni~kog zahvata. Hrvat. vode, 8 (32): 205–223. Bari~evi}, D., 1999: Ekolo{ko-vegetacijske promjene u {umama hrasta lu`njaka na podru~ju G.J. »@utica«. [umarski list, 122 (1–2): 17–28. Bon~ina, A., 1994: Prebiralni dinarski gozd jelke in bukve (Selection Dinaric fir-beech forest). Oddelek za gozdarstvo Biotehni{ke fakultete Univerze v Ljubljani, 94 str. Bo`i}, M., O. Antoni}, R. Pernar, S. D. Jelaska, J. Kri`an, J. ^avlovi}, V. Ku{an, 2006: Modelling the damage status of silver fir trees (Abies alba Mill.) on the basis of geomorphological, climatic and stand factors. Ecological Modelling, 194 (1–3): 202–208. Cestari}, D., 2008: Dana{nje stanje {umske vegetacije spa~vanskog bazena u ovisnosti o promjenama stani{ta u razdoblju od 1969 – 2007. godine. Magistarski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 102 str. ^avlovi}, J., M. Bo`i}, K. Teslak, 2006: Mogu}nost uspostave potrajnog gospodarenja {umama hrasta lu`njaka u budu}um gospodarskim razdobljima. Glas. {um. pokuse, posebno izdanje, 5: 419–431. ^avlovi}, J., M. Bo`i}, K. Teslak, 2009: Ophodnja i obrast pri planiranju gospodarenja {umama hrasta lu`njaka u uvjetima naru{ene strukture sastojina. Zbornik radova sa znanstvenog skupa [ume hrasta lu`njaka u promijenjenim stani{nim i gospodarskim uvjetima, Hrvatska akademija znanosti i umjetnosti, Zagreb, str. 23–37. ^avlovi}, J., 2010: Prva nacionalna inventura {uma u Republici Hrvatskoj. [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i MRR[VG, Zagreb, 300 str.
J. ^avlovi} i dr.
Madera, P., L. Uradnicek, 2001: Growth response of oak (Quercus robur L.) and ash (Fraxinus angustifolia Vahl.) on changed conditions of the floodplain forest geobiocoene hydrological regime. Ekologia, 20 (1): 130–142, Bratislava. Mati}, S., J. Skenderovi}, 1993: Studija biolo{kog i gospodarskog rje{enja {ume Turopoljski lug. Glas. {um. pokuse 29: 295–334. Mati}, S., 2009: Gospodarenje {umama hrasta lu`njaka (Quercus robur L.) u promijenjenim stani{nim i strukturnim uvjetima. Zbornik radova sa znanstvenog skupa [ume hrasta lu`njaka u promijenjenim stani{nim i gospodarskim uvjetima, Hrvatska akademija znanosti i umjetnosti, Zagreb, str. 1–22. Mayer, B., 1993: Proces osnivanja {umskog hidropedolo{kog informacijskog sustava ([HPIS) na osnovu monitorniga podzemnih i povr{inskih voda u Kup~ini, Varo{kom lugu, ^esmi i Turopoljskom lugu. Radovi, 28 (1–2): 171–184. Me{trovi}, [., J. ^avlovi}, M. Bo`i}, 1996: Razvoj sastojina hrasta lu`njaka na pokusnim plohama G.J. »Josip Kozarac« od 1950. do 1995. godine. U: B. Mayer (ur.), Unapre|enje proizvodnje biomase {umskih ekosustava, I, [umarski fakultet i [umarski institut, Zagreb, str. 137–146. Nenadi}, \., 1922: Ra~unanje vrijednosti {uma i {umska statika. Hrvatsko {umarsko dru{tvo, Zagreb, 413 str. Ott, R. L. 1993: Introduction to Statistical Metods and Data Analysis. Duxbury Press, Belmont, 1152 str. Petra~i}, A., 1938: Amorpha fruticosa L. kao nov i opasan korov u posavskim {umama. [um. list, 62: 623–626. Pranji}, A., V. Hitrec, N. Luki}, 1988: Pra}enje razvoja sastojine hrasta lu`njaka tehnikom simuliranja. Glas. {um. pokuse, 24: 133–149.
Dekani}, I., 1975: Utjecaj visine i oscilacije nivoa podzemnih voda na su{enje hrasta lu`njaka (Quercus robur L.). [um. list, 97 (7–10): 267–280.
Prpi}, B., 1996: Propadanje {uma hrasta lu`njaka. U: D. Klepac (ur.), Hrast lu`njak (Quercus robur L.) u Hrvatskoj. Hrvatska akademija znanosti i umjetnosti Zagreb, Centar za znanstveni rad Vinkovci, Zagreb, str. 258–273.
Duc, P., 1991: Untersuchungen zur Dynamik des Nachwuches in Emmentaler Plenterwaldflächen. Schweitz Z. Forstwes, 142: 299–319.
Prpi}, B., Z. Seletkovi}, I. Tikvi}, 1997: O utjecaju kanala Dunav – Sava na {umske ekosustave. [um. list, 121 (11–12): 579–592.
Ferlin, F., M. Bobinac, 1999: Natural structure development and social rank changes in younger, untended pedunculate oak stands. Allgemeine Forst und Jagdzeitung, 170 (8): 137–14.
Seletkovi}, Z., 1996: Klima lu`njakovih {uma. U: D. Klepac (ur.), Hrast lu`njak (Quercus robur L.) u Hrvatskoj. Hrvatska akademija znanosti i umjetnosti Zagreb, Centar za znanstveni rad Vinkovci, Zagreb, str. 56–71.
Klepac, D., 1988: Ure|ivanje {uma hrasta lu`njaka. Glas. {um. pokuse, 24: 117–131.
Sokal, R. R., F. J. Rohlf, 1995: Biometry. Freeman and Company, New York.
Kova~evi}, P., M. Kalini}, V. Pavli}, M. Bogunovi}, 1972: Tla gornjeg dijela bazena rijeke Save. Znanstveni projekt, Institut za znanost o tlu, Zagreb, 331 str.
[piranec, M., 1975: Prirasno-prihodne tablice za hrastove, bukvu, obi~ni grab i pitomi kesten. Radovi, 25: 1–103.
Liovi}, B., M. Halambek, 1988: Suzbijanje bagremca (Amorpha fruticosa L.). Radovi, 23 (75): 141–145.
Tikvi}, I., @., Ze~i}, D. Ugarkovi}, D. Posari}, 2009: O{te}enost stabala i kvaliteta drvnih sortimenata hrasta lu`njaka na spa~vanskom podru~ju. [umarski list 133(5–6): 237–248.
Von Lüpke, B., 1998: Silvicultural methods of oak regeneration with special respect to shade tolerant mixed species. Forest Ecology and Management, 106 (1–2): 9–26.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Vasilj, \., 2000: Biometrika i eksperimentiranje u biljnogojstvu. Hrvatsko agronomsko dru{tvo, Zagreb, 109 str.
283
J. ^avlovi} i dr.
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
Abstract
Impact of Stand, Site and Structural Characteristics on Stand Regeneration Planning in Pedunculate Oak Forests Starting from the fact that stand structure is significantly disturbed and from the assumption that all stands of pedunculate oak at forest level older than 100 years are potentially considered for stand regeneration, it is obvious that forest planning and management have to define their priorities on the basis of which individual, potentially mature and mature stands, will be regenerated. The general objective of this paper is to research the structure and mutual impacts of stand, site and economic factors on the elements of stand structure in a greater area of pedunculate oak forests consisting of old or potentially mature pedunculate oak stands with a disturbed structure. Based on obtained structural relations, the goal was to determine by modeling the easily obtainable elements of the variable (model), which will represent the objective criterion for stand ranking according to the regeneration priority and structural and economic requirements. The subject of the research are pedunculate oak forests in the Central Posavina region, where 37 stands, with stocking of less than 0.8, were randomly selected and divided into 3 age groups (101–120 years, 121–135 years, >135 years) in 16 management units. On a total of 146 established plots of 25 m radius, estimates and measurements were carried out of variables at the level of individual model trees (6 trees of the main species – upper storey layer – nearest to the plot centre) and of stand and site variables (2 breast-height diameters, crown diameter, tree height, base height of the crown and height of the widest part of the crown, varietal trunk structure, crown defoliation, increment core, breast-height diameter of all trees higher than 1.3 m, seedlings, potential intermediate cutting, died trees, diameters of stump of cut trees, shrub layer, microrelief, canopy, health status, litter, understorey vegetation). The estimated and measured data were processed and appropriate variables for data analysis derived. The complex potential revenue (rent) difference was defined for stand regeneration (Equation 3) as a dependent variable and objective criterion for stand ranking according to regeneration priority. By means of partial linear analyses, multivariate analysis and modeling (generalized linear modeling), mutual and complex impacts of stand, site and economic factors on elements of stand structure and potential revenue (rent) difference were investigated. Statistical analyses were performed by application of the SAS software package, whereas descriptive statistics, correlation analyses, integration of functions and development of graphical presentations were carried out by means of the STATISTICA 8.2 software package. The research included different management, stand and structural characteristics (Table 1) and determined a statistically significant mutual impact of individual variables of stand, site and economic factors on certain elements of stand structure and potential revenue (rent) difference (Table 2). Multivariate analysis revealed models of complex impacts of stand, site and economic factors on standing volume of pedunculate oak and revenue (rent) difference (Table 3). According to the obtained data, all three models are statistically significant for the estimated standing volume of pedunculate oak and also for the estimated revenue (rent) difference. The stand factors in total account for 35% variability of standing volume of pedunculate oak and for 22% variability of revenue (rent) difference. The site factors account for 39% variability of standing volume of pedunculate oak and for 34% variability of revenue (rent) difference, whereas economic factors account for even 45% variability of standing volume of pedunculate oak and for 43% variability of revenue (rent) difference. The results of the Tukey post hoc (HSD) test for statistically significant variables of multivariate analysis of the revenue (rent) difference and the standing volume of pedunculate oak (Table 4) indicate that there exists a relation between the standing volume of pedunculate oak as a complex structure element and the potential revenue (rent) difference. The results proved the existence of a direct impact of individual elements of main tree species as well as a complex impact of structure elements on the variable of potential revenue (rent) difference (Fig. 1 and Fig. 2). The standing volume of pedunculate oak as a complex structure element is a suitable dependent variable, along with the revenue (rent) difference, for comparative analysis of impacts of statistically significant stand, site and economic factors on stand regeneration priority. Due to a significantly smaller standing volume of pedunculate oak as a consequence of its disturbed structure, there is a higher regeneration priority for the youngest stand group (100 to 119 years) in comparison with the older stands. Accordingly, in forests with disturbed structure age cannot be an objective criterion for planning stand regeneration. Stands with disturbed canopy of understorey layer with the smallest and lowest value of standing volume expectedly have the highest regeneration priority, i.e. their main-
284
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj sastojinskih, stani{nihi strukturnih obilje`ja na planiranje obnove sastojina hrasta ... (271–285)
J. ^avlovi} i dr.
tenance would lead to both economic losses and disturbed site conditions. In view of site preservation, the problem is particularly marked in case of pure stands, where pedunculate oak trees do not cover the soil in a sufficient measure, and have a worsening tendency due to weakening and dying of trees. According to the obtained results, which indicate that there is a relation between site and standing volume of pedunculate oak and revenue (rent) difference, stands with better site have lower regeneration priority. This is related to the fact that stand structure on a higher quality site is characterized by a lower number of pedunculate oak trees of larger dimensions and potentially large value increase, which is also characteristic of forest communities of pedunculate oak and common hornbeam. On average, a smaller standing volume of pedunculate oak in a floodplain pedunculate oak forest and a higher regeneration priority indicate disturbed structure conditions. Due to hydro-ameliorative works, this community has suffered even greater site changes and is more in danger of dieback, so regeneration will be more difficult and expectably less successful in case of stands with disturbed site and structure conditions, both at early and delayed regeneration. Regarding the proportional relation between the quantity of prescribed cut and the standing volume of pedunculate oak, stands with better structure and higher prescribed intermediate cut are expected to have a lower regeneration priority. A prescribed cut below 15 m3/ha (50% sampled plots) indicates a significant share of preserved stands left to natural development, with necessary felling of only weak and dying trees by the beginning of regeneration or recovery. The stand structure characteristics according to their belonging to individual management units are more a consequence of spatial differences in site and structure conditions than a management characteristic. Thus we can separate 3 management units in the centre of the Lonjsko polje floodplain (@utica, Kutina floodplain forests and Brezovica), where dieback of pedunculate oak was the highest and which have a more marked stand regeneration priority in comparison to the management units with a more preserved structure of old stands (Trstika, Josip Kozarac). The impact of individual structure elements of pedunculate oak, unlike the rent, has a high correlation, with the exception of numbers of pedunculate oak trees. This can be explained by the fact that the same number of pedunculate oak trees can represent very different structural relations in terms of average dimensions of pedunculate oak trees, basal area and standing volume of pedunculate oak as well as different rate of other tree species in the structure. A particular significance with regards to the application of the results can be seen in the fact that easily obtainable structural elements, such as pedunculate oak basal area, number of pedunculate oak trees and diameter increment of pedunculate oak, proved to be very good indicators, which can explain nearly 70% variability of the complex impact on the revenue (rent) difference. The obtained research results prove the existence of a direct relation between stand structure and regeneration priority. There is, therefore, a practical possibility to apply the established complex variable of revenue (rent) difference for ranking of stands or stand parts (stand dividing) according to regeneration priority, which can be determined by means of easily obtainable elements of structure (tree numbers, basal area and diameter increment of pedunculate oak). An extension of the research into site-structure relations to include a greater, or even the entire area of pedunculate oak forests in Croatia as well as spatial and multiobjective forest management criteria (spatial distribution and area of stands for regeneration, habitat requirements) for stand regeneration planning would be a welcome continuation of this work. Keywords: pedunculate oak, understocked stands, net income, stand regeneration planning
Adresa autorâ – Authors’ address:
Primljeno (Received): 14. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 21. 12. 2010. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prof. dr. sc. Juro ^avlovi} e-po{ta: cavlovic@sumfak.hr Dr. sc. Krunoslav Teslak e-po{ta: kteslak@sumfak.hr Izv. prof. dr. sc. Anamarija Jazbec e-po{ta: jazbec@sumfak.hr Dr. sc. Mislav Vedri{ e-po{ta: mvedris@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za izmjeru i ure|ivanje {uma Sveto{imunska 25 HR–10 000 Zagreb HRVATSKA
285
Znanstveni rad – Research article
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku Mario Bo`i}, Juro ^avlovi}, Ernest Gor{i}, Krunoslav Teslak Nacrtak – Abstract Ovim se radom `eli istra`iti dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku kojima se u pro{losti ve}inom jednodobno gospodarilo. Na temelju uvida u osnove gospodarenja odabrano je 10 sastojina za koje je provedeno simuliranje dinamike uspostave preborne strukture. Sastojine su odabrane na temelju njihove dobi, oblika distribucije, obrasta i omjera smjese. Nakon provedene analize simuliranja za prikaz su uzete tri karakteristi~ne sastojine. Prema trima scenarijima provedene su simulacije za razdoblje od 100 godina. Uspostava preborne strukture u sastojinama s po~etnom prevelikom drvnom zalihom i nedostatkom tankih stabala dugotrajan je proces. U njima bi u po~etku trebalo provesti vi{e intenzivnijih sje~nih zahvata, uz uvjet dugoro~nijega intervala pribli`avanja stvarnoga omjera smjese normalnomu. To bi omogu}ilo intenzivniju sje~u prezrelih jelovih stabala, posebno ako za navedena stabla postoji bojazan od gubitka kakvo}e, kao i intenzivniju pojavu mladoga nara{taja. U sastojinama u kojima nemamo prenagomilanu drvnu zalihu i u kojima po~etno postoje stabla i u ni`im debljinskim stupnjevima, preborna se struktura uspostavlja puno br`e nego je to slu~aj u sastojinama s prenagomilanom drvnom zalihom. U takvim bi sastojinama u po~etku trebalo provesti 2 – 3 intenzivnija sje~na zahvata da bi se omogu}ilo bolje pomla|ivanje i br`i prelazak tanjih stabala u vi{e debljinske stupnjeve. Klju~ne rije~i: jednodobna sastojina, simulacija, intenzitet sje~a, razvoj strukture sastojine, normalna preborna struktura
1. Uvod – Introduction U Hrvatskoj se podaci o strukturi sastojina dobivaju gotovo isklju~ivo na temelju provedenih terenskih izmjera. Usporedbom tih mjerenja s modelima i prethodnim izmjerama dobivamo informaciju o uspje{nosti dosada{njega gospodarenja (Bo`i} 2001). Podaci izmjere raspodjele broja stabala po debljinskim stupnjevima zajedno s podacima o prirastu i priljevu stabala osnova su za simuliranje razvoja pojedinih sastojina. Metoda se simuliranja prvi put u {umarstvu pojavljuje u SAD-u sredinom 60-ih godina pro{loga stolje}a (Gould 1967, u: Kru`i} 1991). Razvojem i sve {irom i jednostavnijom uporabom ra~unala modeliranje i simulacijsko istra`ivanje pona{anja razli~itih dinami~nih sustava u kojima postoje uzro~no-posljedi~ne veze dobiva sve ve}e zna~enje. Simuliranjem razvoja sastojina u svijetu bavili su se mnogi autori (Hanewinkel 1996, Hanewinkel i Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Pretzsch 2000, Pukkala i Kolström 1988, Pukkala i Miina 1997). U Hrvatskoj se simuliranjem razvoja sastojina bave Pranji} (1985), Pranji} i dr. (1988), Kru`i} (1991), ^avlovi} (1996), ^avlovi} i dr. (2006a, 2006b), ^avlovi} i Bo`i} (2007–2008). [afar i Hajdin (1954) napominju da bi se prema stanju bukovo-jelove sastojine na brdskom podru~ju izme|u Save i Drave trebale uzgajati oplodnom ili prebornom sje~om, pri ~emu ne mogu zauzeti principijelno stajali{te bez rezultata dugoro~nih pokusa. Smilaj (1957) to podru~je svrstava u jednodobne {ume, ali napominje da se i u njem bukovo-jelovim {umama treba preborno gospodariti, {to iz nepoznatih razloga u praksi ve}inom nije bio slu~aj (Hanzl 1958, Me{trovi} 2001, Zeli} 2003, Dobri} 2006). Prema Zeli}u (2003) bukovo-jelovim sastojinama na Papuku se u pro{losti gospodarilo kao visokim jednodobnim regularnim sastojinama, a prirodna se obnova pro-
287
M. Bo`i} i dr.
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
Tablica 1. Opisni podaci za reprezentativne sastojine Table 1 Information data for representative stands Odsjek Sub-Compartment
34b
42b
56a
Vrsta drve}a Tree species
N/ha
Jela – Fir Bukva – Beech Ukupno – Total Jela – Fir Bukva – Beech Ukupno – Total Jela – Fir Bukva – Beech Ukupno – Total
199 171 370 281 292 573 97 167 264
G m2/ha 17,74 6,75 24,49 9,34 6,11 15,45 16,69 17,07 33,76
m3/ha 200 68 268 92 47 139 207 223 430
vodila po na~elu oplodnih sje~a. Prema pravilnicima za ure|ivanje {uma, po~ev{i od Pravilnika iz 1994. (NN, 52/94), u svim {umama jele s ostalim vrstama drve}a obvezan je preborni na~in gospodarenja, {to je u skladu sa Smilajevom (1957) preporukom i s istra`ivanjima Mati}a i dr. (1996) koji napominju da se preborno mo`e gospodariti samo onim {umama u ~ijoj se strukturi nalazi obi~na jela jer je to temeljna vrsta prebornih {uma i prebornoga gospodarenja. Zbog toga struktura bukovo-jelovih sastojina na Papuku ima izgled jednodobnih sastojina ili sastojina prijelaznih oblika (Zeli} 2003, Zeli} i Pua~a 2003, Dobri} 2005). Prebornu {umu Bon~ina (2000) do`ivljava kao sredstvo za racionalno gospodarenje, u zadanim okvirima. Flury (1933) navodi da je jedan od najte`ih zadataka prebornoga gospodarenja posti}i i trajno odr`ati tipi~ni preborni karakter (prema Mileti}u 1950). Prema Korpelu (1996) uravnote`ena preborna {uma nije prirodni fenomen nego posljedica sustavnoga planskoga {umskoga gospodarenja, tj. sustavnih prebornih sje~a. Preborna je {uma prema tomu posljedica urednoga i dugi niz godina sustavno provo|enoga prebornoga gospodarenja. Preborne sastojine nastaju i odr`avaju se prebornom sje~om, ~ija je karakteristika da se njome istodobno i na istom mjestu obuhva}aju sve faze {umskouzgojnih aktivnosti, od njege mladoga nara{taja pomlatka i mladika, proreda u koljiku, letviku i pilanskoj oblovini do iskori{tavanja zrelih stabala. Preborna je sje~a prema tomu temeljni regulacijski ~imbenik preborne strukture. Svrha je ovoga rada istra`iti dinamiku uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku, kojima se u pro{losti uglavnom jednodobno gospodarilo.
288
Obrast Density
iv
V % 74,59 25,41 – 65,96 34,04 48,10 51,90 –
m3/ha 4,7 2,2 6,9 2,9 2,0 4,9 4,5 6,2 10,7
% 2,35 3,70 2,57 3,11 4,26 3,48 2,16 2,78 2,50
0,82
0,43
1,15
Etat Planned felling m3/ha % 39,0 19,5 10,0 14,8 49,1 18,3 17,0 19,1 9,0 9,8 26,0 18,7 37,0 17,9 36,0 16,6 72,9 17,0
2. Materijal i metode – Material and methods 2.1 Odabir sastojina – Stand selection Istra`ivanje je provedeno u gospodarskoj jedinici Zapadni Papuk zve~eva~ki, na podru~ju [umarije Kamenska, U[P Po`ega. U toj gospodarskoj jedinici sastojine ure|ajnoga razreda »Sjemenja~e obi~ne bukve i obi~ne jele« zauzimaju povr{inu od 1835,14 ha, odnosno 32,21 % ukupne povr{ine gospodarske jedinice (Osnova gospodarenja iz 2006). Na temelju uvida u osnove gospodarenja (osnove iz 2006, 1996 i 1986) odabrano je 10 sastojina (odsjeci: 1a, 3a, 9a, 21a, 30b, 34b, 41b, 42b, 56a i 58a) za koje je provedeno simuliranje dinamike uspostave preborne strukture. Sastojine su odabrane na temelju njihove dobi (iskazanih u osnovi iz 1986), oblika distribucije, obrasta i omjera smjese. Nakon provedene analize simuliranja za prikaz su odabrani odsjeci 34b, 42b i 56a, ~ije izvatke iz obrazaca O-3 (Opis stani{ta i sastojine) prikazujemo u tablici 1.
2.2 Konstrukcija normala – Theoretical model design Mje{ovite normale za jelu i bukvu konstruirane su na temelju optimalne temeljnice, dimenzije zrelosti i koeficijenta geometrijske progresije prema Klepcu (1961) takozvanim BDq pristupom (O’Hara i Gersonde 2004), uz dimenzije sje~ive zrelosti od 60 cm za obje vrste drve}a te omjer smjese drvne zalihe 60 % jela : 40 % bukva (kako je predvi|eno osnovom gospodarenja). Normala je na~injena za obje kombinacije boniteta: jela II/III. – bukva II., te jela III. – bukva II/III. (osnova gospodarenja) upotrebom originalnih Klep~evih normala (vidi Bo`i} i ^avlovi} 2001). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
M. Bo`i} i dr.
vremena prijelaza iz osnove postupno pribli`avati teoretskima i zbog ~injenice da su vremena prijelaza za pojedinu vrstu drve}a u osnovi izra~unata za oba boniteta zajedno. U tablicama 2. i 3. prikazane su konstruirane normale. Normalni omjer smjese po kontrolnim debljinskim razredima (10 – 30, 30 – 50 i ³ 50 cm) za normalu iz tablice 2 iznosi 34 : 56 : 24 %, a za normalu iz tablice 3 – 32 : 48 : 20 %.
2.3 Simulacije – Simulations
Slika 1. Usporedba teoretskih s vremenima prijelaza iz osnove gospodarenja Fig. 1 Comparison of theoretical transition time and management plan based tree transition time Pri odre|ivanju volumena u radu su primijenjene lokalne tarife po vrstama i bonitetima preuzete iz osnove gospodarenja. Pri odre|ivanju stanja prije i poslije preborne sje~e postojala je dvojba o upotrebi teoretskih (normalnih) vremena prijelaza (Klepac 1961) ili stvarnih vremena prijelaza iz osnove (slika 1). Naposljetku su upotrijebljena teoretska jer se smatra da }e se pri prelasku na preborno gospodarenje
Simulacije su provedene na temelju datoteka u programu Excel koje su pripremljene za tu svrhu. Ulazni podaci simulacije bili su raspodjela broja stabala po debljinskim stupnjevima (dendrometrijske liste) koji su preuzeti iz osnove gospodarenja, pri ~emu su se podaci o broju stabala u pojedinom debljinskom stupnju ostalih crnogori~nih vrsta drve}a pridodali jeli, a ostalih bjelogori~nih vrsta bukvi. Broj stabala neposredno prije preborne sje~e ra~unat je po formuli: N1 = N – Nizlaz + Nulaz, gdje je N – po~etni broj stabala debljinskoga stupnja, a Nizlaz i Nulaz broj stabala koji ulaze, odnosno koji izlaze iz debljinskoga stupnja. Pri tome se Nizlaz ra~una po formuli: Nizlaz = (t / td) * N, gdje je t – vrijeme do preborne sje~e, a td – vrijeme prijelaza stabala toga debljinskoga stupnja. Budu}i da vremena prijelaza nisu manja od 10 godina, broj stabala koji izlazi iz pojedinoga debljinskoga stupnja
Tablica 2. Mje{ovita normala uz dimenzije sje~ive zrelosti od 60 cm i omjer smjese drvne zalihe jela 60 % : bukva 40 %, za II/III. bonitet jele i II. bonitet bukve (N – broj stabala izme|u dviju sje~a, N1 – broj stabala prije sje~e, N2 – broj stabala poslije sje~e) Table 2 Theoretical model related to felling dimension of 60 cm and growing stock ratio 60% : 40% (fir/beech), for II/III fir site class and II beech site class (N – number of trees between two fellings, N1 – number of trees before felling, N2 – number of trees after felling) d DBH 12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 37,5 42,5 47,5 52,5 57,5
N 77,1 58,9 45,0 34,4 26,3 20,1 15,4 11,8 9,0 6,9
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Jela – Fir N1 82,9 64,2 49,4 37,9 29,1 22,3 17,1 13,1 10,0 10,2
N2 71,4 53,7 40,7 30,9 23,6 18,0 13,7 10,4 8,0 3,6
N 63,2 46,0 33,5 24,3 17,7 12,9 9,4 6,8 5,0 3,6
Bukva – Beech N1 68,4 50,5 37,0 27,0 19,7 14,4 10,5 7,6 5,6 5,2
N2 58,1 41,5 29,9 21,6 15,7 11,3 8,2 6,0 4,3 2,0
N 140,4 104,9 78,5 58,8 44,0 33,0 24,7 18,6 13,9 10,5
Ukupno – Total N1 151,3 114,6 86,4 65,0 48,8 36,7 27,5 20,7 15,6 15,4
N2 129,4 95,2 70,6 52,6 39,2 29,3 21,9 16,4 12,3 5,5
289
M. Bo`i} i dr.
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
Tablica 3. Mje{ovita normala uz dimenzije sje~ive zrelosti od 60 cm i omjer smjese drvne zalihe jela 60 % : bukva 40 %, za III. bonitet jele i II/III. bonitet bukve (N – broj stabala izme|u dviju sje~a, N1 – broj stabala prije sje~e, N2 – broj stabala poslije sje~e) Table 3 Theoretical model related to felling dimension of 60 cm and growing stock ratio 60% : 40% (fir/beech), for III fir site class and II/III beech site class (N – number of trees between two fellings, N1 – number of trees before felling, N2 – number of trees after felling) d DBH 12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 37,5 42,5 47,5 52,5 57,5
N 80,5 60,1 44,8 33,4 24,9 18,6 13,9 10,3 7,7 5,8
Jela – Fir N1 86,6 65,5 49,2 36,9 27,6 20,6 15,4 11,5 8,6 8,4
N2 74,4 54,6 40,4 29,9 22,2 16,5 12,3 9,2 6,8 3,1
N 65,4 46,5 33,0 23,4 16,6 11,8 8,4 6,0 4,2 3,0
ujedno je i broj stabala koji ulazi u sljede}i debljinski stupanj. S obzirom na to da osnova gospodarenja vrijedi od 2006. godine, vrijeme je do prve sje~e za neke od sastojina bilo poznato (sje~a je u me|uvremenu provedena ili je planirana za 2011. godinu). Za ostale sastojine vrijeme je do prve sje~e odre|eno na temelju odnosa konkretne i normalne drvne zalihe. Vrijeme izme|u ostalih prebornih sje~a jednako je du`ini ophodnjice i iznosi 10 godina. Broj stabala neposredno prije preborne sje~e odre|uje se zbrajanjem po~etnoga broja stabala s brojem stabala koji ulaze u taj debljinski stupanj te oduzimanjem broja stabala koji iz njega izlaze. S obzirom na to da broj stabala u debljinskom stupnju 7,5 cm nije utvr|ivan, priljev u sastojinu nije bilo mogu}e izra~unati po uobi~ajenoj formuli: Priljev = N7,5 + N12,5 / 2 * t7,5, gdje je N7,5 i N12,5 – broj stabala u debljinskim stupnjevima 7,5 i 12,5 cm, a t7,5 vrijeme prijelaza stabala debljinskoga stupnja 7,5 cm. Zbog navedenoga broj stabala prije sje~e (N1) u debljinskom stupnju 12,5 cm izra~unat je kao linearna progresija izme|u broja stabala u istom, u trenutku izrade osnove gospodarenja, i broja stabala po normali uz vrijeme izjedna~enja od 70 godina za scenarij 1, odnosno 50 godina za scenarije 2 i 3. Navedeni scenariji definiraju sje~ivi prihod (etat) kako slijedi: Scenarij 1: Etat (E U) odre|uje se na temelju Klep~eve formule: E U = M U * (1 – (1 / 1,0pl) *f, gdje je M U – ukupna drvna zaliha neposredno prije preborne sje~e (produkt broja stabala prije preborne
290
Bukva – Beech N1 70,9 51,1 36,5 26,1 18,6 13,2 9,4 6,7 4,8 4,3
N2 60,0 41,9 29,5 20,8 14,7 10,4 7,4 5,2 3,7 1,7
N 145,9 106,5 77,8 56,8 41,6 30,4 22,3 16,3 11,9 8,8
Ukupno – Total N1 157,5 116,6 85,8 63,0 46,2 33,9 24,8 18,2 13,4 12,7
N2 134,4 96,5 69,8 50,7 36,9 26,9 19,7 14,4 10,5 4,8
sje~e i tarife), p – postotak prirasta (kori{ten postotak po normali, koji za normalu iz tablica 2 odnosno 3 iznosi 2,9, odnosno 2,82 %), l – duljina ophodnjice i f – odnos izme|u ukupne drvne zalihe prije preborne sje~e i normalne ukupne drvne zalihe prije preborne sje~e (M U / M U N). Scenarij 2: Etat se u prve tri sje~e odre|uje na temelju maksimalno dopu{tenoga intenziteta sje~e od 30 % drvne zalihe (Pravilnikom o ure|ivanju {uma, NN 111/06), a nakon toga kao u scenariju 1. Scenarij 3: Etat se ra~una kao razlika izme|u stvarne drvne zalihe prije sje~e i normalne drvne zalihe poslije sje~e. Da bi se u dogledno vrijeme postigao i osnovom predvi|eni omjer smjese, etat jele (E J) odre|en je po formuli: E J = E U * J % * (J % / J N %) gdje je E U – ukupno odre|eni etat, J % – stvarni udio jele prije sje~e, J N % – normalni udio jele (60 %). Odre|eni su etati raspore|ivani po debljinskim stupnjevima na temelju grafi~koga prikaza raspodjele stvarnih i normalnih drvnih zaliha prije i poslije preborne sje~e. Radi bolje preglednosti grafikona koji prikazuju drvnu zalihu, umjesto broja stalala, kako je to uobi~ajeno, odabran je prikaz raspodjele drvne zalihe. Simulacije su provo|ene za interval od 100 godina.
3. Rezultati i rasprava – Results and discussion Na osnovi dobi iskazane u osnovi gospodarenja odsjek 56a pripada kategoriji najstarijih sastojina u Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
M. Bo`i} i dr.
Slika 2. Raspodjele drvnih zaliha po debljinskim stupnjevima u odsjeku 56a nakon 1, 6. i 11. sje~e (2013, 2063. i 2113. godine; m – drvna zaliha nakon preborne sje~e, J – jela, B – bukva, U – ukupno, S 1, 2, 3 – scenarij 1, 2 ili 3) u odnosu na normalnu (m J N, m B N i m U N) Fig. 2 Growing stock distribution by diameter classes in subcompartment 56a, after the 1st, 6th, and 11th felling (in 2013, 2063 and 2113; m – growing stock after selection felling, J – fir, B – beech, U – total, S 1, 2, 3, – Scenario 1, 2 or 3), in relation to theoretical model (m J N, m B N i m U N) gospodarskoj jedinici (1986. – 85 godina). U njima se u me|uvremenu pre{lo na preborno gospodarenje. Raspodjela broja stabala po debljinskim stupnjevima ima oblik izdu`ene Gaussove krivulje, a obrast iznosi 1,15. U omjeru smjese udio jele iznosi 48 %, a bukve 52 %. Rezultati simuliranja za ovu sastojinu prikazani su na slikama 2 i 3. Rezultati prikazani na slici 2 pokazuju dugoro~nost uspostave preborne strukture u sastojinama s po~etnom prevelikom drvnom zalihom i nedostatCroat. j. for. eng. 32(2011)1
kom tankih stabala. Bukva se u sva tri scenarija br`e pribli`ava normalnomu stanju, {to je posljedica ne{to bolje po~etne strukture prema normali u odnosu na jelu, posebno u debljinskim stupnjevima tankih stabala. Zadani uvjet pribli`avanja omjera smjese normalnomu onemogu}avao je br`e smanjenje drvne zalihe debelih stabala jele. Drvna se zaliha prema sva tri scenarija u po~etku smanjuje ispod normalne (slika 3) te nakon toga po~inje rasti. U scenariju 1 to je smanjenje sporije, ali
291
M. Bo`i} i dr.
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
Slika 3. Projekcija ukupne drvne zalihe prije preborne sje~e (M U) u odnosu na normalnu (M U N) te udjela jele u ukupnoj drvnoj zalihi (J %) i intenziteta sje~e (IS %) u simuliranom razdoblju za sva tri scenarija (S1, S2 i S3) u odsjeku 56a Fig. 3 Trend of total growing stock before selective felling (M U) in relation to theoretical model (M U N), and fir rate in total growing stock (J%) with felling intensity (IS%) throughout the simulated period for all three scenarios (S1, S2 and S3) in subcompartment 56a dugoro~nije od ostala dva scenarija, {to je posljedica manjih intenziteta sje~e u prvih 50 godina. U scenariju 2 najvi{e se smanjuje zaliha jer se u prve tri ophodnjice posje~e ukupno 30 % po~etne drvne zalihe. Konkretna zaliha neposredno prije ~etvrtoga sje~noga zahvata iznosi 87 % normalne, a smatramo da se smanjenje zalihe mo`e provoditi tako da se ona ne smanji ispod 70 % normalne. Ekstremni intenzitet sje~e prema scenariju 3 u 2013. godini posljedica je prenagomilane drvne zalihe. Omjer se smjese vi{e-manje linearno pribli`ava zadanomu omjeru prema normali. U ovakvim bi sastojina u po~etku trebalo provesti vi{e intenzivnijih sje~nih zahvata kao {to je to slu~aj u scenariju 2, uz uvjet dugoro~nijega intervala pribli`avanja stvarnoga omjera smjese normalnomu. To bi omogu}ilo intenzivniju sje~u prezrelih jelovih stabala, posebno ako za navedena stabla postoji bojazan od gubitka kakvo}e, kao i intenzivniju pojavu mladoga nara{taja. Usporedbom vremena prijelaza iz osnove gospodarenja i teoretskih vremena prijelaza kori{tenih u ovom radu s vremenima prijelaza za odsjek 56a (Zeli} i Pua~a 2003) primje}uju se mnogo du`a vremena prijelaza u ni`im debljinskim stupnjevima, izmjerena u konkretnoj, pojedina~noj sastojini, {to je posljedica izrazito ve}e drvne zalihe u odnosu na prosje~nu te je u njoj pritisak konkurencije na tanja stabla izra`eniji. Propisani etat prve sje~e prema scenariju 1 iznosi 151, scenariju 2 – 149, a
292
scenariju 3 – 193 m3/ha. Za istu sastojinu Zeli} (2003) napominje da bi etat mogao iznositi 104, odnosno 107 m3/ha. Desetogodi{nji prirast iskazan za ovu sastojinu u osnovi gospodarenja iznosi 107 m3/ha, a etat samo 73 m3/ha (68 % prirasta), odnosno 17 % na temelju zalihe u trenutku izmjere. Tako nizak etat, ako se i ostvari u navedenom iznosu, dodatno }e pogor{ati strukturu sastojine i usporiti proces njezina prevo|enja u preborni oblik. Odsjek 34b pripada kategoriji starih sastojina (1986. – 60 godina). Raspodjela broja stabala po debljinskim stupnjevima ima oblik sastojina nejednoli~ne (prijelazne) strukture. Obrast iznosi 0,82, a u omjeru smjese udio jele iznosi 75 %, a bukve 25 %. Rezultati simuliranja za tu sastojinu prikazani su na slikama 4 i 5. Rezultati prikazani na slici 4 pokazuju da se preborna struktura u sastojinama u kojima nema prenagomilane drvne zalihe i u kojim po~etno postoje stabla i u ni`im debljinskim stupnjevima, uspostavlja puno br`e nego je to bio slu~aj kod prethodne sastojine. S obzirom na to da je po~etna drvna zaliha u odsjeku 34b ne{to ni`a od normalne (slika 5), ona se po scenariju 1 i 3 po~inje pove}avati, uz pove}anje intenziteta sje~e. Primjenom scenarija 2, kao i kod prethodne sastojine, zna~ajno se smanjuje drvna zaliha u odnosu na normalu. Stoga je i intenzitet sje~e pri ~etvrtom sje~nom zahvatu zna~ajno ni`i. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
M. Bo`i} i dr.
Slika 4. Raspodjele drvnih zaliha po debljinskim stupnjevima u odsjeku 34b nakon 1, 6. i 11. sje~e (2013, 2063. i 2113. godine; m – drvna zaliha nakon preborne sje~e, J – jela, B – bukva, U – ukupno, S 1, 2, 3 – scenarij 1, 2 ili 3) u odnosu na normalnu (m J N, m B N i m U N) Fig. 4 Growing stock distribution by diameter classes in subcompartment 34b, after the 1st, 6th, and 11th felling (in 2013, 2063 and 2113 year; m – growing stock after selection felling, J – fir, B – beech, U – total, S 1, 2, 3, – Scenario 1, 2 or 3), in relation to theoretical model (m J N, m B N i m U N) U ovakvim bi sastojinama u po~etku trebalo provesti 2 – 3 intenzivnija sje~na zahvata, kao {to je to slu~aj u scenariju 2, da bi se omogu}ilo intenzivnije pomla|ivanje i br`i prelazak tanjih stabala u vi{e debljinske stupnjeve. Propisani etat prve sje~e po scenariju 1 iznosi 76, scenariju 2 – 98, a scenariju 3 – 62 m3/ha. Desetogodi{nji prirast iskazan za ovu sastojinu u osnovi gospodarenja iznosi 69 m3/ha, a etat 49 m3/ha (71 % prirasta), odnosno 18 % na temelju drvne zalihe u trenutku izmjere. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
U odsjeku je 42b mlada sastojina (1986. godine – 8 godina) koja je vjerojatno obnovljena oplodnom sje~om. Raspodjela broja stabala po debljinskim stupnjevima ima oblik Liocourtove krivulje s izrazitim vi{kom tankih te manjkom debelih stabala u odnosu na normalu. Obrast iznosi 0,43, a u omjeru smjese udio jele iznosi 66 %, a bukve s 34 %. Rezultati simuliranja za tu sastojinu prikazani su na slikama 6 i 7. Rezultati simuliranja za odsjek 42b (slika 6) pokazuju da postupak prevo|enja mladih sastojina u pre-
293
M. Bo`i} i dr.
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
Slika 5. Procjena ukupne drvne zalihe prije preborne sje~e (M U) u odnosu na normalnu (M U N) te udjela jele u ukupnoj drvnoj zalihi (J %) i intenziteta sje~e (IS %) u simuliranom razdoblju za sva tri scenarija (S1, S2 i S3) u odsjeku 34b Fig. 5 Trend of total growing stock before selective felling (M U) in relation to theoretical model (M U N), and fir rate in total growing stock (J%) with felling intensity (IS%) throughout simulated period for all three scenarios (S1, S2 and S3) in subcompartment 34b borni oblik ide dosta brzo. Kod takvih je sastojina najve}i problem nizak srednji promjer posje~enih stabala (oko 20 cm kod jele i 15 cm kod bukve) koji vi{e stvaraju tro{ak nego prihod. S obzirom na malu po~etnu zalihu ona raste prema sva tri scenarija (slika 7). Najve}i je po~etni porast prema scenariju 3 kao posljedica nepropisivanja sje~e u 2015. godini zato {to je izra~unati etat bio manji od 0. U takvim sastojinama u obzir dolaze sje~e prema scenariju 1 i 3. Propisani etat prve sje~e prema scenariju 1 iznosi 32, scenariju 2 – 63 m3/ha, a scenariju 3, kako je ve} spomenuto, nije propisan. Desetogodi{nji prirast iskazan za ovu sastojinu u osnovi gospodarenja iznosi 49 m3/ha, a etat 26 m3/ha (53 % prirasta), odnosno 19 % na temelju drvne zalihe u trenutku izmjere. To je i o~ekivano s obzirom na to da se sje~a isklju~ivo odnosi na njegu sastojine uz postupno akumuliranje dijela volumnoga prirasta na drvnu zalihu na panju. Godi{nji postotak prirasta iskazan u osnovi gospodarenja (Osnova gospodarenja iz 2006, str. 139) na razini ure|ajnoga razreda iznosi 2,76 %, a propisani 10-godi{nji etat samo 20,2 %. Tako niski etati usporit }e uspostavu preborne strukture. Kako je vidljivo iz slika 3, 5 i 7, drvna se zaliha nikada u potpunosti ne izjedna~uje s normalom. To je posljedica ovih ~injenica: Þ Razlika izme|u drvnih zaliha prije i poslije preborne sje~e po mje{ovitim Klep~evim normalama
294
(tablice 2 i 3) iznose za II/III. bonitet jele, odnosno II. bonitet bukve 102,98 m3/ha, a za III. bonitet jele, odnosno II/III. bonitet bukve 87,67 m3/ha. Etat izra~unat na temelju Klep~eve formule u prvom slu~aju iznosi 98,6 m3/ha ili 4,44 % manje, a u drugom slu~aju 86,08 m3/ha ili 1,85 % manje. Þ Prema normalama dio stabala ostaje u zadnjem debljinskom stupnju (tablica 2 i 3) i nakon provedene preborne sje~e. S obzirom na to da vremena prijelaza iznose 10 – 11 godina, ve}i dio tih stabala prelaze u sljede}i vi{i debljinski stupanj. Stoga je i nakon {to se postigne normalna distribucija, po normali izra~unata drvna zaliha prije po~etka idu}e preborne sje~e, nu`no ve}a (za zalihu stabala koja su pre{la, u ovom slu~aju, u debljinski stupanj 62,5 cm). Rezultati ovih istra`ivanja pokazuju dugoro~nost postizanja preborne strukture u ovisnosti od po~etnoga stanja. To je u skladu s prija{njim dobivenim rezultatima simuliranja postizanja preborne strukture u sastojinama gdje je ona naru{ena (^avlovi} i dr. 2006a, ^avlovi} i dr. 2006b, ^avlovi} i Bo`i} 2007 – 2008), ili pri prevo|enju jednodobne sastojine (smrekove) u raznodobnu (Hanewinkel i Pretzsch 2000). Time se potvr|uje i Fluryev navod da je jedan od najte`ih zadataka prebornoga gospodarenja posti}i i trajno odr`ati tipi~ni preborni karakter (Flury 1933, u: Mileti} 1950). Zeli} (2003) upravo za sastojine na Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
M. Bo`i} i dr.
Slika 6. Raspodjele drvnih zaliha po debljinskim stupnjevima u odsjeku 42b nakon 1, 6. i 11. sje~e (2015, 2065. i 2115. godine; m – drvna zaliha nakon preborne sje~e, J – jela, B – bukva, U – ukupno, S 1, 2, 3 – scenarij 1, 2 ili 3) u odnosu na normalnu (m J N, m B N i m U N) Fig. 6 Growing stock distribution across diameter classes in subcompartment 42b, after the 1st, 6th, and 11th felling (in 2015, 2065 and 2115; m – growing stock after selection felling, J – fir, B – beech, U – total, S 1, 2, 3, – Scenario 1, 2 or 3), in relation to theoretical model (m J N, m B N i m U N) Papuku pi{e: »Dio sastojina predvi|enih za preborno gospodarenje bilo je starije od 80 godina te za njih valja propisati postupke gospodarenja kojima }e se u kra}em razdoblju (30 – 50 godina) prevesti u prebornu strukturu gospodarenja«. U osnovi gospodarenja stoji da }e za postizanje normalnih prebornih distribucija prsnih promjera, zato {to su one unimodalne i bimodalne, trebati najmanje 30 godina. Rezultati ovoga istra`ivanja govore da }e taj proces trajati i puno du`e te su u skladu sa [afarovim (1963) mi{ljenjem: Croat. j. for. eng. 32(2011)1
»^esto je potrebno vi{e od pola stolje}a da sastojina dobije odre|en novi oblik. Svaka prebrza pretvorba jednoga oblika sastojine u drugi {tetna je, jer se za volju ubrzanoga stvaranja odre|enoga oblika `rtvuje i ono drve}e koje razvija dobar i velik prirast.« Kontinuirano prirodno pomla|ivanje prvi je i osnovni preduvjet potrajnosti preborne sastojine (Schütz 1989, Mati} i Skenderovi} 1992, Zinng i dr. 1997). ^avlovi} i dr. (2006b) utvrdili su pozitivan utjecaj sje~e ja~ega intenziteta (24 %) u odnosu na predhod-
295
M. Bo`i} i dr.
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
Slika 7. Procjena ukupne drvne zalihe prije preborne sje~e (M U) u odnosu na normalnu (M U N) te udjela jele u ukupnoj drvnoj zalihi (J %) i intenziteta sje~e (IS %) u simuliranom razdoblju za sva tri scenarija (S1, S2 i S3) u odsjeku 42b Fig. 7 Trend of total growing stock before selective felling (M U) in relation to theoretical model (M U N), and fir rate in total growing stock (J%) with felling intensity (IS%) throughout the simulated period for all three scenarios (S1, S2 and S3) in subcompartment 42b ne (oko 17 %) na strukturu obnove sastojine. Najve}i problem pri postizanju preborne strukture, u sastojinama gdje nedostaje tankih stabala, upravo je ~injenica da treba prote}i i vi{e od 40 godina da se pomladak pojavi i da naraste do dimenzija taksacijske granice od 10 cm (vidi vremena prijelaza na slici 1). Promatraju}i samo dio sastojine iznad taksacijske granice i uspore|uju}i ga s normalnim stanjem, stje~e se dojam da se struktura dodatno pogor{ava. Budu}i da se pomladak ne inicira na cijeloj povr{ini odjednom, vrijeme postizanja normalnoga broja stabala koja ulaze u mjerljivi dio sastojine jo{ je du`e. Da bi se ubrzao proces prirodnoga pomla|ivanja, predla`e se grupimi~ni raspored stabala gdje je god on zbog konfiguracije terena mogu} (bla`i tereni). Na taj }e na~in stabla koja se pojave u pomlatku br`e (uz uvjet intenzivnih i pravodobno provedene njege u grupama ispod taksacijske granice) u}i u mjerljivi dio sastojine (Cestar 1960, [palj 1962). Veli~ina grupe ovisi o obilje`jima stani{ta te o ekolo{kim zahtjevima pojedinih vrsta drve}a, osobito s obzirom na njihovu tolerantnost prema sjeni ([afar 1963, Nyland 1998). Iako je postizanje uravnote`ene preborne strukture krajnji cilj prebornoga gospodarenja, treba imati na umu ~injenicu da ono ne smije biti previ{e optere}eno prebornom strukturom (Bon~ina 1994). ^injenica je da }e stvarno stanje u sastojini s vremenom manje ili vi{e odstupati od simuliranoga i od norma-
296
le, me|u ostalim, i stoga {to sje~a nije predvi|ena u debljinskim stupnjevima koji su bili deficitarni brojem stabala, kao i nesigurnosti dugoro~ne projekcije priljeva (obnove sastojina) posebno jele, ako se ostvare predvi|anja o su`avanju opsega ekolo{ke ni{e ili stani{nih prilika za njeno optimalno uspijevanje (Ani} i dr. 2009). Postizanje idealne preborne strukture po debljinskim stupnjevima teoretski je te{ko ostvariv model, me|utim treba te`iti uspostavi normalnoga omjera smjese po kontrolnim debljinskim razredima (10 – 30, 30 – 50 i ³ 50 cm) radi osiguranja stalnosti pomla|ivanja, odnosno priljeva stabala u mjerljivi dio sastojine (tablice 2 i 3).
4. Zaklju~ci – Conclusions Uspostava preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama kojima se u pro{losti jednodobno gospodarilo dugotrajan je proces koji ovisi ponajprije o zate~enom stanju sastojine u trenutku po~etka njezina prevo|enja u preborni oblik. Po~etno stanje sastojine definira intenzitete sje~a (scenarij) te brzinu postizanja preborne strukture. Najvi{e vremena za postizanje preborne strukture trebaju sastojine s prevelikom po~etnom drvnom zalihom. U takvim je sastojinama potrebno provesti preborne sje~e ve}ih (najvi{e dopu{tenih) intenziteta u nekoliko idu}ih ophodnjica radi poticanja pojave pomlatka i njegova {to br`ega prelaska taksacijske granice. U sastojiCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
nama u kojima nema prenagomilane drvne zalihe i u kojima po~etno postoje stabla i u ni`im debljinskim stupnjevima, preborna se struktura uspostavlja puno br`e nego u sastojinama s prenagomilanom drvnom zalihom, dok se postizanje preborne strukture u mladim sastojinama mo`e o~ekivati vrlo brzo. Usporedbom strukture sastojina budu}ih izmjera (uklju~uju}i i pojavu mladoga nara{taja) s dobivenim rezultatima simuliranja mogle bi se vrednovati provedene simulacije te po potrebi obaviti njihova korekcija odnosno provesti novo simuliranje.
5. Literatura – References Ani}, I., J. Vukeli}, S. Mikac, D. Bak{i}, D. Ugarkovi}, 2009: Utjecaj globalnih klimatskih promjena na ekolo{ku ni{u obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj. [umarski list, 133 (3–4), 135–144. Bon~ina, A., 1994: Prebiralni dinarski gozd jelke in bukve (Dinaric fir and beech selection forest). Strokovna in znanstvena dela, 115, Ljubljana, Slovenija, 95 str. Bon~ina, A., 2000: Na~rtovanje v prebiralnih gozdovih – nekatere zna~ilnosti, dileme inpredlogi (Planning in Selection Forests – Some Characteristics, Dilemmas, and Suggestions). Gozdarski vestnik, 58 (2): 59–74. Bo`i}, M., 2001: Management models applied to fir forests in Gorski Kotar. Glasnik za {umske pokuse, 38: 89–135. Bo`i}, M., J. ^avlovi}, 2001: Odnos dominantne visine, dimenzije sje~ive zrelosti inormalne drvne zalihe u prebornim sastojinama (The relationship between dominant height, dimension of crop maturity and normal growing stock in selection stands). [umarski list, 125 (1–2): 9–18. Cestar, D., 1960: Prirast i vrijeme prelaza s obzirom na na~in gospodarenja (Increment and transition time in relation to forest management). [umarski list, 84 (5–6): 173–177. ^avlovi}, J., 1996: Simulacijski model dinami~kog sustava preborne sastojine (A simulation model of a selection forest stand dynamic system). U: B. Mayer (ur.), Unapre|enje proizvodnje biomase {umskih ekosustava, knjiga I, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i [umarski institut Jastrebarsko, Zagreb, str. 147–156. ^avlovi}, J., M. Bo`i}, A. Bon~ina, 2006a: Stand structure of an uneven-aged fir-beech forest with an irregular diameter structure: modeling the development of the Belevine forest, Croatia. European Journal of Forest Research, 125 (4): 325–333. ^avlovi}, J., M. Bo`i}, K. Teslak, M. Vedri{, 2006b: Struktura prirodne obnove preborne sastojine u uvjetima pove}anja intenziteta preborne sje~e (Natural regeneration structure of a selection stand under conditions of increased intensity of selection cut). Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 433–442. ^avlovi}, J., M. Bo`i}, 2007-2008: The establishment and preservation of a balanced structure of beech-fir stands. Glas. {um. pokuse, 42: 75–86. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
M. Bo`i} i dr.
Dobri}, Lj., 2006: Strukturna i gospodarska obilje`ja prebornih sastojina bukve i jele na Papuku (Structural and commertial features of selection beech-fir forest stands on Mount Papuk). Magistarski rad, Zagreb, 69 str. Hanewinkel, M., 1996: Überführung von Fichtenreinbeständen in Bestände mit Dauerwaldstruktur (Transition of even-age into selection sprouce stands). Allgemeine Forstzeitschrift, 51: 1440–1446. Hanewinkel, M., H. Pretzsch, 2000: Modelling the conversion from even–aged to uneven-aged stands of Norway spruce (Picea abies L. Karst.) with a distance-dependent growth simulator. Forest Ecology and Management, 134: 55–70. Hanzl, D., 1958: Pro{irenje jele na Papuku (Fir expansion on Papuk). [umarski list, 82 (7–9): 282–290. Klepac, D., 1961: Novi sistem ure|ivanja prebornih {uma (New system of selection forest management). Poljoprivredno-{umarska komora SR Hrvatske, Zagreb, 46 str. Korpel, [., 1996: Razvoj i struktura bukovo-jelovih pra{uma i njihova primjena kod gospodarenja prebornom {umom (Structure and development of ancient beech-fir forests and their implementation in selection forest management). [umarski list, 120 (3–4): 203–208. Kru`i}, T., 1991: Simuliranje sada{nje i budu}e distribucije prsnih promjera (Simulation of Present and Future Distribution of Chest-Level Diameters). [umarski list, 65 (1–2): 55–62. Mati}, S., J. Skenderovi}, 1992: Uzgajanje {uma (Forest management). U: \. Rau{ (ur.), [ume u Hrvatskoj, [umarski fakultet i »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 81–96. Mati}, S., M. Or{ani}, I. Ani}, 1996: Neke karakteristike i problemi prebornih {uma obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj (Some features and problems concerning silver fir /Abies alba Mill./ selection forests in Croatia). [umarski list, 120 (3–4): 91–99. Me{trovi}, [., 2001: Ure|ivanje {uma obi~ne jele (Managing forests of silver fir). U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj. Akademija {umarskih znanosti, Zagreb, str. 529–560. Mileti}, @., 1950: Osnovi ure|ivanja prebirne {ume (Basics of selection forest management). Knjiga I, Beograd, 357 str. Nyland, R. D., 1998: Regeneration under selection system. U: W. H. Emmingham (ur.), Proceedings of the Interdisciplinary Uneven-aged Management Symposium, Corvallis, OR, September 15–19, 1997, Oregon State University, Corvallis, str. 325–337. O’Hara, K. L., R. F. Gersonde, 2004: Stocking control concepts in uneven-aged silviculture. Forestry, 77 (2): 131–143. Pranji}, A., 1985: Hipotetski razvoj sastojina hrasta lu`njaka (Hypothetical development of penduculate oak stands). Glas. {um. pokuse, 23: 1–23. Pranji}, A., V. Hitrec, N. Luki}, 1988: Pra}enje razvoja sastojina hrasta lu`njaka tehnikom simuliranja (Development tracking of penduculate oak stands with technique of simulation). Glas. {um. pokuse, 24: 133–149.
297
M. Bo`i} i dr.
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
Pukkala, T., T. Kolström, 1988: Simulation of the development of Norway spruce stands using a transition matrix. Forest Ecology and Management, 25: 255–267. Pukkala, T., J. Miina, 1997: A method for stochastic multiobjective optimisation of stand management, Forest. Ecology and Management, 98: 189–203. Schütz, J. P., 1989: Der Plenterbetrieb (Selection forest management). Fachbereich Waldbau, ETH, Zürich, 54 str. Smilaj, I., 1957: Prostorno ure|enje {uma NR Hrvatske (Spatial forest management in Croatia). [umarski list, 81 (7–8): 246–274. [afar, J., @. Hajdin, 1954: Problem pro{irivanja areala jele na brdskom podru~ju izme|u Save i Drave u NRH (Problem of fir distribution expansion in mountain area between Sava and Drava in Croatia). [umarski list, 78 (9–10): 486–495. [afar, J., 1963: Uzgajanje {uma (Forest management). Savez {umarskih dru{tava Hrvatske, Zagreb, 598 str. [palj, T., 1962: Problemi njege prebornih {uma (Problems of selection forest tending). [umarski list, 86 (11–12): 391–393. Zeli}, J., 2003: Problematika gospodarenja prebornim sastojinama bukve i jele (Abieti-Fagetum pannonicum Raus
1969) na Papuku (The problems of management with selection forest of beech and silver fir /Abieti- Fagetum pannonicum Rau{ 1969/ on Papuk montain). [umarski list, 127 (1–2): 11–26. Zeli}, J., B. Pua~a, 2003: Prilog odre|ivanju normala za mje{ovite preborne sastojine u panonskim {umama bukve i jele (The contribution to determining basic normals for mixed selection forest of beech and silver fir in pannonian mountains). [umarski list, 127 (7–8): 389–402. Zingg, A., V. Erni, C. Mohr, 1997: Selection forests-a concept for sustainable use: 90 years of experience of growth and yield research selection forestry in Switzerland. U: W. H. Emmingham (ur.), Proceedings of the IUFRO interdisciplinary uneven-aged management symposium, Oregon State University, Corvallis, str. 415–443. Pravilnik o ure|ivanju {uma, Narodne novine, 52/1994. Pravilnik o ure|ivanju {uma, Narodne novine, 111/2006. Osnove gospodarenja za g.j. Zapadni Papuk zve~eva~ki (Forest management plan for management unit Zapadni Papuk Zve~eva~ki) iz 1986, 1996, 2006. godine.
Abstract
Dynamics of Establishing the Selection Structure in Beech-Fir Stands on Papuk Diameter class distribution data, as well as diameter increment and increased number of trees, provide a basis for the simulation of stand development. With advances in computer technology, modelling and stand development research has shown increasing importance. The objective of this paper is to explore the establishment dynamics of a selection stand structure in mixed beech-fir forest on Papuk. In the past, these forests were managed as even-aged forests. The research was carried out in the Management Unit »Zapadni Papuk Zve~eva~ki«, Kamenska Forest Office. Using the data from forest management plans (plans of 2006, 1996 and 1986), ten stands were selected for which dynamics simulation of conversion into uneven-age stands was performed. The stands were selected on the basis of age, tree diameter distribution, density and mixture. After simulation, sub-compartments 34b, 42b and 56a were selected for display. The data for these stands are shown in Table 1. Theoretical growing stock models for mixed fir and beech stands were designed according to Klepac (1961). Felling dimensions for both species were 60 cm, while the growing stock mixture consisted of 60% fir and 40% beech (as set down in the management plan). The theoretical model was designed for both site class combinations: fir II/III – beech II, and fir III – beech II/III, using the original theoretical models by Klepac. To calculate the growing stock, we used local one-entry volume tables by species and site classes from the management plan. Table 2 and 3 show the designed theoretical models. Simulations were carried out with Excel files generated for this purpose. Input data for the simulation consisted of diameter distribution of trees taken from the management plan. Consequently, diameter distribution of trees for all coniferous was displayed as fir and all deciduous trees as beech. Simulation was carried out according to three scenarios, which define the felling volume as follows: Scenario 1: Felling volume is calculated according to Klepac’s formula. Scenario 2: Volume of the first three felling is calculated on the basis of maximally allowed felling intensity of 30% of the growing stock. After this, Scenario 1 is applied.
298
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
M. Bo`i} i dr.
Scenario 3: Felling volume is calculated as the difference between the actual growing stock before felling and the theoretical growing stock after felling. The simulations were carried out for the time interval of 100 years. The results presented in Fig. 2 show long-lasting establishment of an uneven stand structure in the stands with initially too large growing stock and lack of small diameter trees. In all the three scenarios, the beech approaches the theoretical model more rapidly than the fir, particularly in smaller tree diameter classes. Assumed achievement of mixture ratio to the theoretical one led to the faster decrease of the large firs. According to all the tree scenarios, the growing stock is reduced below the theoretical one (Fig. 3), but after this it begins to increase. In Scenario 1, this decrease is smaller, but longer-lasting than in the other two scenarios, which is the consequence of lower felling intensities in the first 50 years. Scenario 2 assumes the largest reduction in the growing stock, when a total of 30% of initial growing stock is felled in the first three selection felling cycles. The actual growing stock just before the fourth felling amounts to 87% of the theoretical one. In our opinion, the growing stock can be reduced so as not to fall below 70% of the theoretical growing stock. According to Scenario 3, extreme felling intensity in the year 2013 is the consequence of too large growing stock. The mixture ratio approaches more or less linearly the theoretical one. In such stands there should be several intensive fellings, as is the case in Scenario 2, provided that the interval of the actual mixture ratio approaching the theoretical one is longer. This would allow for earlier felling of mature fir trees, especially if the loss of their quality is a matter of concern. This would also intensify the appearance of young trees. According to Scenario 1, a specified volume of the first felling is 151 m3/ha, according to Scenario 2 it is 149 m3/ha and according to Scenario 3 it amounts to 193 m3/ha. For the same stand, Zeli} (2003) points out that the felling volume could be 104 m3/ha and 107 m3/ha, respectively. The ten-year volume increment based on the management plan for this stand is 107 m3/ha and the felling quantity is only 73 m3/ha (68% increment), which is 17% based on the actual growing stock at the moment of measurement. Such low felling volume, if achieved, will cause further decline of the stand structure and slow down the process of its conversion into the selection stand structure. According to the results shown in Fig. 4, the selection stand structure is established much earlier in stands that do not contain too large growing stock and that initially have trees in smaller diameter classes. Considering that the initial growing stock is slightly lower than the theoretical one (Fig. 5), according to Scenario 1 and 3 it begins to rise in proportion with increased felling intensity. Similarly to the stand mentioned above, Scenario 2 leads to a significant reduction in the growing stock in comparison to the theoretical one. For this reason, felling intensity in the fourth felling treatment is significantly lower. Such stands require 2–3 more intensive felling treatments in the beginning, as is the case with Scenario 2. This would intensify regeneration and transition of young trees into higher diameter classes. According to the simulation results for sub-compartment 42b (Fig. 6), the procedure of converting young stands into the selection stand structure is relatively fast. The biggest problem with these stands relates to the low mean diameter of felled trees (about 20 cm for fir and 15 cm for beech). As for the low initial growing stock, it rises in all the three scenarios (Fig. 7). The biggest initial growth is related to Scenario 3 as the consequence of the absence of felling in the year 2015, because the simulated felling volume was less than 0. Scenarios 1 and 3 are appropriate for such stands. The percentage of annual volume increment given in the management plan based on management classes is 2.76%, whereas the prescribed ten year felling volume is 20.2%. Such low felling volumes will slow down the establishment of the selection stand structure. The results of this research show that the establishment of the selection stand structure is a long process that depends on its initial stage. This is in accordance with earlier results of selection stand simulation in stands with disturbed structure (^avlovi} et al. 2006a, ^avlovi} et al. 2006b, ^avlovi} and Bo`i} 2007–08), or in stands which were converted from even-aged (spruce) into uneven-aged stands (Hanewinkel and Pretsch 2000). Relative to the stands on Papuk, Zeli} (2003) writes: »a part of the stands intended for selective stand management are over 80 years old; consequently, management of these stands should aim at converting them into selection stand management in short time (30–50 years)«. The management plan states that it will take at least 30 years to establish theoretical selection stand structure. The results of this research show that the process will take even longer, which coincides with [afar’s (1963) writing: »Often it takes more than half a century for a stand to form a new structure. Every conversion from one form into another that occurs too fast is harmful because attempts to rapidly create different structures are detrimental to those trees which provide good increment«. The biggest problem of establishing the selection stand structure in stands that lack small diameter trees is the fact that it takes sometimes more than 40 years for the seedlings to emerge and reach the diameter of 10 cm (see the
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
299
M. Bo`i} i dr.
Dinamika uspostave preborne strukture u bukovo-jelovim sastojinama na Papuku (287–300)
transition times in Fig. 1). Observing just the part of the stand above 10 cm in diameter with the theoretical model reveals additional degradation of the structure. Considering that the young growth does not occur over the whole area simultaneously, the time needed to achieve the theoretical recruitment is even longer. In order to accelerate the process of natural regeneration, group selection system is recommended wherever possible. Provided that intensive and timely tending treatments are applied in groups of trees below 10 cm diameter, the recruitment will be more intensive (Cestar 1960, [palj 1962). The size of the tree group depends on site conditions and ecological requirements of particular tree species, especially in terms of their shade tolerance ([afar 1963, Nyland 1998). We are aware of the fact that, with the passing of time, the actual stand structure in the field will more or less diverge from the simulated and theoretical model, among other things because felling is not predicted for diameter classes with insufficient number of trees. In addition, the prediction of recruitment, particularly for longer periods, is never accurate. Keywords: Even-aged stand, simulation, felling intensity, stand structure development, theoretical selection stand structure
Adresa autorâ – Authors' address:
Primljeno (Received): 14. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 03. 12. 2010.
300
Izv. prof. dr. sc. Mario Bo`i} e-po{ta: bozic@sumfak.hr Prof. dr. sc. Juro ^avlovi} e-po{ta: cavlovic@sumfak.hr Ernest Gor{i}, dipl. in`. {um. e-po{ta: egorsic@sumfak.hr Krunoslav Teslak, dipl. in`. {um. e-po{ta: kteslak@sumfak.hr Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet Zavod za izmjeru i ure|ivanje {uma Sveto{imunska 25 HR–10 000 Zagreb Hrvatska Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa Anamarija Jazbec, Mislav Vedri{, Mario Bo`i}, Ernest Gor{i} Nacrtak – Abstract U~inkovitost izmjere {uma na jednostrukim kru`nim plohama razli~ite veli~ine u prebornim jelovo-bukovim sastojinama u Gorskom kotaru ocijenjena je na temelju preciznosti procjene i utro{enoga vremena za izmjeru. Na 103 primjerne plohe radijusa 20 m izmjereni su prsni promjer, visina i polo`aj stabala. Ra~unalnim programom CirCon napravljen je obra~un strukturnih elemenata (broja stabala, temeljnice i volumena) za plohe u rasponu radijusa od 4 do 20 m s pripadaju}om preciznosti procjene. Prosje~ne vrijednosti strukturnih elemenata na plohama razli~itih veli~ina uspore|ene su analizom varijance ponovljenih mjerenja te Fisherovim post hoc testom. Na poduzorku 24 stajali{ta izmjereno je vrijeme potrebno za terensko mjerenje na plohama razli~ite veli~ine te je za sve veli~ine ploha procijenjeno vrijeme izmjere u ovisnosti o povr{ini plohe. Postignuta u~inkovitost ocijenjena je kao umno`ak kvadrata pogre{ke uzorka i utro{enoga vremena. U~inkovitost uz zadani intenzitet izmjere od 5 % povr{ine za razli~ite veli~ine i broj ploha procijenjena je pomo}u o~ekivane preciznosti i potrebnoga vremena. Procjena broja stabala na plohama manjim od 7 m radijusa statisti~ki je zna~ajno podcijenjena u odnosu na plohe radijusa 20 m, {to nije potvr|eno za temeljnicu i volumen. Preciznost procjene bitno je pobolj{ana pove}anjem ploha do radijusa 13 m, a prosje~ne vrijednosti ustaljuju se na pribli`no 10 m radijusa. Uz isti broj ploha u~inkovitost je znatno pobolj{ana pove}anjem povr{ine ploha do radijusa 10 m te podjednaka za plohe radijusa iznad 13 m. Za broj ploha prilago|en zadanoj ukupnoj povr{ini uzorka utro{ak vremena jednozna~no se smanjuje primjenom manjega broja ve}ih ploha u odnosu na ve}i broj manjih ploha, uz male razlike u preciznosti procjene. Plohe povr{ine 500 m2 potvrdile su se prihvatljivima, s tim da bi uz istu veli~inu uzorka ve}e plohe pobolj{ale preciznost procjene i u~inkovitost. Prilagodbom veli~ine i broja ploha propisanom intenzitetu ove plohe tako|er su se pokazale prikladnima uz mogu}u u{tedu vremena na plohama ve}ega radijusa. Klju~ne rije~i: izmjera {uma, primjerne plohe, sastojinska struktura, preciznost, vrijeme izmjere, u~inkovitost, jelovo-bukove sastojine
1. Uvod – Introduction Izmjera {uma prijeko je potreban temelj razboritoga i potrajnoga gospodarenja {umama, pri ~emu to~nost i pouzdanost podataka o stanju {uma imaju presudnu ulogu. Op}enito se cijena izmjere {ume pove}ava ve}om ciljanom kakvo}om (to~no{}u i pouzdano{}u) podataka, pa se u praksi uspostavlja ravnote`a izme|u cijene koju je mogu}e platiti i `eljene pouzdanosti podatka inventure. Za takvu ravnote`u potrebno je poznavati tro{kove i kakvo}u podataka izmjere, jer izbor metode inventure bez poznatih tro{kova i(li) kakvo}e podataka postaje vrlo Croat. j. for. eng. 32(2011)1
subjektivan. Prakti~na je posljedica takva odabira ili preskupa ili nedovoljno pouzdana izmjera. Najgori je mogu}i ishod da ni nakon same izmjere odabranom metodom nije poznata pouzdanost procjene, uz nepotrebno velike tro{kove. Pouzdanost (preciznost) procjene sastavni je dio rezultata svakoga uzorkovanja i statisti~koga zaklju~ivanja, pa tako i inventure {uma. Mo`e se re}i da je uzaludno odre|ivati tro{ak inventure ako je nepoznata kakvo}a procjene jednako kao {to je »besmislena cijena bez poznavanja kakvo}e«, te je odre|ivanje pouzdanosti procjene iz uzorka sastavni dio ~itavoga postupka izmjere (Deming 1950). Pouzdanost pro-
301
A. Jazbec i dr.
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
cjene tako|er je neizostavni dio ocjenjivanja u~inkovitosti odnosno prihvatljivosti metoda inventure {uma. Primjerne plohe odre|ene povr{ine osnovna su vrsta uzorka za prikupljanje podataka o strukturi {umskih sastojina, a oblik, veli~ina i raspored u prostoru ovise o strukturi sastojine, svrsi izmjere te o iskustvu i tradiciji rada. Istra`ivanje optimalne veli~ine i oblika primjernih ploha za terensku izmjeru je »vje~na potraga« potaknuta `eljom da se smanji tro{ak i vrijeme uzorkovanja, a da se pritom postigne cilj izmjere ili pokusa (Gregoire i Valentine 2008). Op}eniti je cilj da ploha sadr`i »dovoljan« broj stabala uz {to manje vrijeme izmjere (Schreuder i dr. 1993: 293). Budu}i da se prikladni broj i veli~ina ploha prilago|avaju prirodnim svojstvima (strukturi {uma) i namjeni inventure (Curtis i Marshall 2005), nije mogu}e posti}i op}eva`e}i zaklju~ak, nego je u svakom podru~ju potrebno utvrditi najbolji na~in uzorkovanja za prakti~nu primjenu (Mesavage i Grosenbaugh 1956, Freese 1961, Gregoire i Valentine 2008). Tako je Kulow (1966) zaklju~io da su ve}e plohe u~inkovitije od malih, dok Husch i dr. (2003: 262) smatraju da op}enito vrijedi suprotno. Na temelju teorije uzoraka i dosada{njih istra`ivanja postoji zakonitost postizanja manje varijabilnosti procijenjenih parametara (broja stabala, temeljnice, volumena) pove}anjem povr{ine primjernih ploha (Freese 1961, Sukwong i dr. 1971, Reich i Arvanitis 1992, Brooks i McGill 2004, Lindemuth 2007, Vedri{ i dr. 2009). S druge je strane za plohe manje povr{ine potrebno manje vremena, pa se u~inkovitost ploha neke veli~ine ocjenjuje iz odnosa postignute preciznosti i utro{ka vremena za izmjeru. Najve}a u~inkovitost op}enito je postignuta kad se dodatnim pove}anjem vremena vi{e (bitno) ne pobolj{ava preciznost (Lindemuth 2007). Takva su istra`ivanja vi{e puta provedena u svijetu (Mesavage i Grosenbaugh 1956, Nyyssönen i dr. 1971, Zeide 1980, Wiant i Yandle 1980, Reich i dr. 1992, ^ukovi} 2005, Lindemuth 2007), dok su u Hrvatskoj do sada objavljeni rezultati nekoliko istra`ivanja ocjene pouzdanosti procjene kojima nije izravno mjeren utro{ak vremena ([uri} 1929, Luki} 1984, Gali} 2002, Indir 2004, Vedri{ i dr. 2009). Suboti} je (1981) utvrdio da je prilagodbom veli~ine uzorka uz zadanu preciznost procjene mogu}e smanjiti tro{kove izmjere do 50 %, bez prilagodbe veli~ine ploha. Danas su plohe kru`noga oblika naj~e{}e kori{ten oblik ploha zbog najmanje rubnih stabala (manje pogre{ki pri izmjeri) i jednostavnosti postavljanja (Schreuder i dr. 1993, Shiver i Borders 1996). U prilog kru`nim plohama ide ~injenica da je danas provjera rubnih stabala znatno ubrzana uporabom ultrazvu~nih i laserskih daljinomjera. Prema istra`ivanjima Nyyssönena i dr. (1971) u finskim {umama pokazalo se da su kru`ne plohe znatno u~inkovitije od kva-
302
drata iste povr{ine, s tim da se taj omjer smanjuje pove}anjem povr{ine ploha. Potankom usporedbom vi{e veli~ina i oblika ploha Kulow je (1966) zaklju~io da oblik plohe ne utje~e na preciznost niti to~nost procjene temeljnice, nego samo na njezinu prakti~nost, a time i na u~inkovitost.
2. Problematika istra`ivanja – Research issues Za izradu osnova gospodarenja (ure|ajnu inventuru) u Hrvatskoj podaci se od sredine 20. stolje}a prikupljaju terenskom izmjerom na primjernim plohama postavljenima kao sistematski uzorak (Pravilnik o ure|ivanju {uma, 2008). U hrvatskoj praksi izmjere {uma pouzdanost procjene do sada nije bila kvantitativno vrednovana, a poku{aj unaprje|ivanja postupka ure|ajne inventure koji je uklju~ivao i pouzdanost (preciznost) procjene drvne zalihe zbog prakti~nih te{ko}a i neprihva}enosti za sada nije za`ivio (Pravilnik o ure|ivanju {uma, 2006, 2008). Prema Pravilniku o ure|ivanju {uma (2008) na~in uzorkovanja odre|en je povr{inskim intenzitetom od 5 %, {to razumijeva primjenu jednostrukih ploha, koje su prema dosada{njoj praksi u prostoru raspore|ene kao sistematski uzorak po kvadratnoj mre`i. Budu}i da plan uzorka ipak nije zakonski propisan, prilagodbom veli~ine i broja ploha za postizanje zadanoga intenziteta mogu}e je pobolj{ati pouzdanost procjene i u~inkovitost izmjere. Budu}i da u novije vrijeme nije bilo sustavnoga istra`ivanja u~inkovitosti metoda terenske izmjere, ovim se istra`ivanjem poku{ava ocijeniti utjecaj veli~ine primjernih ploha na procjenu strukturnih elemenata i potrebno vrijeme izmjere, a iz toga i na u~inkovitost inventure koja ovisi o varijabilnosti sastojina (Husch i dr. 2007). Smatramo da je takvim pristupom mogu}e pridonijeti pobolj{anju i racionalizaciji plana uzorkovanja u izmjeri {uma.
3. Materijal i metode istra`ivanja Material and methods of research 3.1 Terenska izmjera – Field measurements Zbog jednostavnosti i prakti~nosti te ra{irene upotrebe u inventuri {uma (Johnson 2000, Iles 2003) odabran je sistematski uzorak primjernih ploha. Sistematskim uzorkom sa slu~ajnim po~etkom postavljene su 103 primjerne plohe u ~etiri preborne sastojine. Na kru`nim plohama radijusa 20 m, postavljenima po kvadratnoj mre`i razmaka 100 × 100 m u svakoj sastojini, izmjereni su prsni promjer i visina stablima iznad taksacijske granice 10 cm te je snimljen njihov polo`aj u prostoru (azimut i udaljenost od sredi{ta). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
Plohe su na terenu polo`ene uporabom busole i ultrazvu~noga daljinomjera Vertex IV, na temelju azimuta i udaljenosti odre|enih sa zemljovida. Vrijeme hoda izme|u ploha izmjereno je prilikom obilaska ploha te je uz poznatu udaljenost izra~unata brzina hoda po terenu. Na poduzorku 24 stajali{ta naknadno je na plohama razli~ite veli~ine izmjereno vrijeme potrebno za terensko mjerenje radi ocjene u~inkovitosti ploha razli~ite veli~ine. Ekipa za izmjeru vremena imala je dva mjeritelja te su mjereni samo prsni promjer stablima iznad navedene taksacijske granice.
3.2 Obra~un i analiza podataka – Data processing and analysis Iz snimljenih podataka o stablima, a uz pomo} posebno izra|enoga ra~unalnoga programa CirCon (Vedri{ i dr. 2009), izra~unati su iznosi strukturnih elemenata (broja stabala, temeljnice i volumena) po jedinici povr{ine za sve izmjerene plohe. Drvna je zaliha obra~unata lokalnim tarifama dobivenima pomo}u visinske krivulje i parametara SchumacherHallove jednad`be ([piranec 1975, 1976). Budu}i da su za sva stabla uneseni prostorni podaci, u ra~unalu je napravljen obra~un strukture za primjerne plohe u rasponu radijusa od 4 do 20 m s korakom pove}anja 0,5 m. Za svaku je veli~inu ploha izra~unata preciznost procjene strukturnih elemenata izra`ena kao pogre{ka uzorka uz 95 % pouzdanosti, a radi me|usobne usporedbe iskazana u relativnom iznosu (KP): s n KP = t ⋅ X Uspore|ivanje prosje~nih vrijednosti strukturnih elemenata izme|u razli~itih veli~ina krugova na istim stajali{tima u~injeno je analizom varijance ponovljenih mjerenja (ANOVA PM) uz razinu zna~ajnosti 0,05 (Sokal i Rohlf 1995) pomo}u statisti~koga paketa Statistica 7.1. (Statsoft 2006). Naknadno je testiranje rezultata ploha razli~ite veli~ine provedeno Fisherovim LSD post hoc testom. Iz zabilje`enih vremena izmjere za razli~ite veli~ine ploha procijenjeno je vrijeme izmjere (tIZM) u ovisnosti o povr{ini plohe (P) po jednad`bi tIZM = a ⋅ Pb (Zeide 1980, Reich i dr. 1992). U~inkovitost izmjere za plohe pojedine veli~ine na temelju preciznosti procjene i vremena potrebnoga za izmjeru ocijenjena je na dva na~ina – za stvarno postavljeni broj ploha te za broj ploha prilago|en povr{inskomu intenzitetu 5 %. a) Indeks dobivene u~inkovitosti – Index of obtained efficiency Jednostavni indeks u~inkovitosti (IU) predstavlja mjeru dobivene pouzdanosti za utro{eno vrijeme Croat. j. for. eng. 32(2011)1
A. Jazbec i dr.
(Avery i Burkhart 2002, prema Lindemuthu 2007), a izra~unat je kao umno`ak kvadrata standardne pogre{ke procjene `eljene varijable (sx2 ) i ukupno utro{enoga vremena (tUK) koje uklju~uje izmjeru i hod po sastojini: IU = sx2 ⋅ tUK Tim je indeksom ocijenjena ostvarena u~inkovitost izvr{enoga uzorka jer uklju~uje stvarno utro{eno vrijeme za izmjeru i hod izme|u ploha te dobivenu preciznost za taj tro{ak. Radi prakti~nosti i usporedbe za razli~ite varijable iskazan je kao omjer indeksa u~inkovitosti kru`nih ploha radijusa 20 m i svake druge veli~ine krugova za sve tri varijable. Tako izra~unat relativni indeks ve}i od 1 zna~i bolju, a manji od 1 lo{iju u~inkovitost u odnosu na plohe radijusa 20 m (Husch i dr. 2003). b) O~ekivana u~inkovitost uz zadani intenzitet uzorka 5 % – Expected efficiency of 5% cruise U~inkovitost ploha razli~itih veli~ina tako|er je procijenjena pomo}u o~ekivane preciznosti uz zadani povr{inski intenzitet izmjere od 5 % propisan Pravilnikom o ure|ivanju {uma (2008) iz kojega je izra~unat potreban broj ploha svake veli~ine. Potrebno vrijeme hoda (tHOD) za pravilan raspored ploha dobiveno je prema Zeideu (1980) iz poznate povr{ine (A), broja ploha (n) i brzine hoda (vHOD) jednad`bom: tHOD =
A ⋅n n HOD
Mno`enjem broja ploha s vremenom izmjere na plohi izra~unato je ukupno vrijeme izmjere za svaku veli~inu ploha. Zbrajanjem vremena hoda izme|u ploha i vremena izmjere na svim plohama dobiveno je ukupno vrijeme. Iz procjene varijabilnosti (koeficijenta varijacije) strukturnih elemenata (N, G, V) dobivene obra~unom na izvornom broju ploha, te potrebnoga broja ploha za zadani intenzitet (n) izra~unata je o~ekivana preciznost procjene (KP) broja stabala, temeljnice i volumena za svaku veli~inu ploha po jednad`bi: KP = t ⋅
KV n
Obra~uni preciznosti i u~inkovitosti te grafi~ki prikazi napravljeni su u programu Microsoft Excel 2003.
4. Podru~je istra`ivanja – Area of research Istra`ivanje je provedeno u dinarskim jelovo-bukovim sastojinama u Gorskom kotaru. Bitno je obilje`je toga podru~ja istaknuti gorski reljef na nadmorskim
303
A. Jazbec i dr.
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
visinama od 700 do 900 m, koji uvjetuje umjereno toplu ki{nu klimu, bez su{noga razdoblja. Prosje~na godi{nja koli~ina oborine iznosi oko 2000 mm, s jednoli~nim rasporedom oborine tijekom godine. Prosje~na godi{nja temperatura ne{to je iznad 7 °C, s vrlo izra`enim temperaturnim ekstremima i ~estim mrazom, te uz vrlo visoku zra~nu vlagu. Prema Köppenovoj podjeli podru~je pripada tipu klime cfsbx" (Seletkovi} 2001). Sastojine za izmjeru odabrane su u {umskoj zajednici bukve i jele na vapnena~koj podlozi (As. Omphalodo-Fagetum /Tregubov 1957/ Marin~ek i dr. 1993) na podru~ju Uprave {uma podru`nice Delnice koja sadr`i najve}u povr{inu jelovih {uma u Hrvatskoj. Iz podataka Osnova gospodarenja odabrane su sastojine kojima gospodare Hrvatske {ume d.o.o. i u kojima znatnije pridolazi obi~na jela, propisanoga prebornoga na~ina gospodarenja i pribli`no prosje~ne povr{ine 28 ha. Izme|u tih sastojina, prema razli~itim udjelima vrsta drve}a i strukturi, za istra`ivanje su odabrani odjeli 10a i 24a u gospodarskoj jedinici »Delnice« te odjeli 100a i 146a u gospodarskoj jedinici »Ravna Gora«, na nadmorskim visinama od 740 do 1 064 m, ukupne povr{ine 113,64 ha.
Slika 1. Procijenjeni broj stabala po hektaru ovisno o radijusu ploha. Okomite crte predstavljaju 95 % pouzdani interval procjene Fig. 1 Estimated number of trees per hectare by plot radii. Vertical lines indicate the 95% confidence intervals
5. Rezultati istra`ivanja – Research results 5.1 Procjena broja stabala, temeljnice i volumena – Estimate of number of trees, basal area and volume Procjena broja stabala (slika 1) kre}e se od 384 stabla na plohama radijusa 5 m do 434 stabla na plohama radijusa 17,5 m, s koeficijentom varijacije izme|u veli~ina ploha 3,8 %. Vidljiv je trend pove}anja procijenjenoga broja stabala pove}anjem ploha do radijusa 13,5 m, a tako|er i ve}a odstupanja prosje~nih vrijednosti kod manjih ploha. Razlike procjene broja stabala izme|u pojedinih veli~ina ploha pokazale su se statisti~ki zna~ajnima (ANOVA PM: F = 2,31, df = 102, p < 0,0001) te je naknadnim testiranjem Fisherovim testom na plohama radijusa manjega od 7 m utvr|ena statisti~ki zna~ajno manja procjena broja stabala nego na najve}im plohama. Procjena temeljnice (slika 2) kre}e se od 31,4 m2/ha na plohama radijusa 4,5 m do 35,4 m2/ha na plohama radijusa 12 m, s koeficijentom varijacije izme|u veli~ina ploha 3,2 %. Procijenjena se temeljnica pove}ava pove}anjem radijusa ploha do radijusa 10 m. Me|utim, razlike procjene temeljnice izme|u pojedinih veli~ina ploha nisu se pokazale statisti~ki zna~ajnima (ANOVA PM: F = 0,72, df = 102, p =0,8772) te se ne mo`e tvrditi da postoji pristranost procjene temeljnice na manjim plohama, odnosno da su manje plohe neprikladne za procjenu temeljnice.
304
Slika 2. Procijenjena temeljnica po hektaru ovisno o radijusu ploha. Okomite crte predstavljaju 95 % pouzdani interval procjene Fig. 2 Estimated basal area per hectare by plot radii. Vertical lines indicate the 95% confidence intervals Procjena volumena (slika 3) kre}e se od 434,0 m3/ha na plohama radijusa 5,5 m do 499,8 m3/ha na plohama radijusa 12 m, s koeficijentom varijacije izme|u veliCroat. j. for. eng. 32(2011)1
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301â&#x20AC;&#x201C;312)
Slika 3. Procijenjeni volumen po hektaru ovisno o radijusu ploha. Okomite crte predstavljaju 95 % pouzdani interval procjene Fig. 3 Estimated volume per hectare by plot radii. Vertical lines indicate the 95% confidence intervals ~ina ploha 3,7 %. Procijenjeni volumen pove}ava se kao temeljnica pove}anjem radijusa ploha pribli`no do radijusa 10 m. Razlike procjene volumena izme|u pojedinih veli~ina ploha nisu se pokazale statisti~ki zna~ajnima (ANOVA PM: F = 0,78 df = 102, p = 0,8124) te se manje plohe ne mogu op}enito odbaciti kao neprikladne za procjenu volumena.
5.2 Preciznost procjene â&#x20AC;&#x201C; Precision of estimates Sukladno o~ekivanju i rezultatima sli~nih istra`ivanja (Sukwong i dr. 1971, Vedri{ i dr. 2009) uz isti broj ploha preciznost procjene pobolj{ana je pove}anjem povr{ine ploha kao posljedica smanjenja varijabilnosti (varijance) izme|u ploha. Relativna pogre{ka uzorka za broj stabala kre}e se od 15,9 % na najmanjim plohama do 4,9 % na plohama radijusa 20 m, a za temeljnicu 23,3 % do 4,8 %. Preciznost procjene volumena najlo{ija je od sve tri varijable, a kre}e se od 25,65 % na plohama radijusa 4 m do 5,6 % na plohama radijusa 20 m. Pri tome je uo~ljivo da je preciznost procjene bitno pobolj{ana pove}anjem ploha do radijusa 13 m, a daljnjim pove}anjem povr{ine ploha preciznost se znatno ne mijenja. Trend pobolj{anja preciznosti sli~an je za sve tri varijable (slika 4), osobito za temeljnicu i volumen. Preciznost procjene broja stabala na najmanjim plohama bolja je za 10 % od preciznosti temeljnice, ali se ta razlika smanjuje pove}anjem ploha te se preciznost Croat. j. for. eng. 32(2011)1
A. Jazbec i dr.
Slika 4. Preciznost procjene strukturnih elemenata ovisno o radijusu ploha iskazana kao relativna pogre{ka uzorka od aritmeti~ke sredine uz 95 % pouzdanosti Fig. 4 Precision of estimate depending on plot radii expressed by a relative sample error in relation to arithmetic mean with 95% confidence level izjedna~ava kod ploha radijusa oko 12 m. Razlika preciznosti procjene temeljnice i volumena kre}e se od 2 % kod najmanjih ploha do manje od 1 % kod najve}ih ploha radijusa 20 m.
5.3 Utro{ak vremena i broj stabala po plohi Time consumption and number of trees per plot Vrijeme hoda izme|u ploha zabilje`eno je pri obilasku svih ploha te je iznosilo ukupno 19,58 sati, iz ~ega ja za prije|eni put izra~unata prosje~na brzina 9,07 m/min. Vrijeme izmjere na plohama (tIZM), ovisno o povr{ini plohe (P), procijenjeno je za sve veli~ine ploha jednad`bom (tIZM = a â&#x2039;&#x2026; Pb) s parametrima a = 0,019 i b = 0,9245 dobivenima izjedna~enjem iz prosje~nih vrijednosti vremena izmjere po mjerenim plohama razli~ite povr{ine (R2 = 0,82). Iz tako dobivenih vremena za povr{ine ploha prera~unato je prosje~no vrijeme izmjere po radijusima ploha i prikazano na slici 5. Procijenjeno prosje~no vrijeme izmjere kre}e se od 0,7 minuta na plohama radijusa 4 m do 13,9 min na plohama radijusa 20 m, odnosno pove}ava se pribli`no linearno s povr{inom ili kvadratom promjera plohe.
305
A. Jazbec i dr.
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
Slika 5. Izjedna~eno prosje~no vrijeme izmjere i prosje~an broj stabala na plohi ovisno o radijusu ploha. Okomite crte predstavljaju 95 % pouzdani interval broja stabala Fig. 5 Average measurement time and average number of trees per plot depending on plot radius. Vertical lines indicate the 95% confidence intervals for number of trees
Slika 6. U~inkovitost ploha za strukturne elemente ovisno o radijusu ploha iskazana u odnosu prema u~inkovitosti ploha radijusa 20 m Fig. 6 Plot efficiency depending on plot radius in relation to efficiency of 20 m radius plots
Prosje~an broj stabala po plohi kre}e se od 2 na plohi radijusa 4 m do 54 na plohi radijusa 20 m. Trend pove}anja gotovo je jednak kao kod pove}anja vremena pa je zbog toga broj stabala dobar pokazatelj vremena izmjere kod jednostrukih ploha.
5.4 U~inkovitost – Efficiency a) Indeks dobivene u~inkovitosti – Index of obtained efficiency Iz stvarno izmjerenoga vremena hoda izme|u ploha, izra~unate preciznosti (pogre{ke uzorka) i procijenjenoga vremena izmjere dobiven je indeks u~inkovitosti prikazan u odnosu na u~inkovitost najve}ih ploha (slika 6). Indeks u~inkovitosti pobolj{ava se pove}anjem povr{ine ploha podjednako za sve tri varijable, s tim da je znatno pobolj{anje do radijusa ploha oko 13 metara za temeljnicu i volumen, a do radijusa 14 m za broj stabala. Naju~inkovitije su za broj stabala plohe radijusa 16,5 m, a za temeljnicu i volumen plohe radijusa izme|u 17 i 18 m. Ako iz konkretnoga uzorka poku{amo ocijeniti op}eniti trend u~inkovitosti bez pojedina~nih odstupanja (»skokova«), pretpostavljamo da se trend u~inkovitosti pobolj{ava pove}anjem povr{ine ploha te da se za volumen
306
Slika 7. Trend relativnoga indeksa u~inkovitosti za volumen iskazanoga u odnosu prema u~inkovitosti ploha radijusa 20 m ovisno o radijusu ploha Fig. 7 Trend of efficiency index in relation to efficiency of 20 m radius plots depending on plot radius mo`e pribli`no opisati kvadratnom jednad`bom kao na slici 7. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
A. Jazbec i dr.
b) O~ekivana u~inkovitost uz zadani intenzitet uzorka 5 % – Expected efficiency of 5 % cruise Iz odabranoga povr{inskoga intenziteta za svaku veli~inu plohe dobiven je potreban broj ploha za koji su procijenjena potrebna vremena izmjere i hoda izme|u ploha. U konkretnim sastojinama uz takav na~in izmjere i kretanja po terenu utro{ak vremena za zadani povr{inski intenzitet trajno se smanjuje u korist ve}ih ploha (slika 8). Glavni je uzrok toga trenda vrijeme hoda izme|u ploha koje se kre}e od 65,9 h na plohama radijusa 4 m do 13,2 h na plohama radijusa 20 m. Vrijeme izmjere ne{to se sporije smanjuje pove}anjem povr{ine ploha (od 13,4 h na plohama radijusa 4 m do 10,5 h na plohama radijusa 20 m) pa je izme|u najmanjih i najve}ih ploha razlika 2,9 h.
Slika 9. Preciznost procjene strukturnih elemenata i ukupno potrebno vrijeme ovisno o radijusu ploha uz zadani povr{inski intenzitet uzorka 5 % Fig. 9 Precision of estimate and total required time depending on plot radius with sampling intensity set on 5% area
6. Rasprava – Discussion
Slika 8. Ukupno potrebno vrijeme ovisno o radijusu ploha uz zadani povr{inski intenzitet uzorka 5 % Fig. 8 Total time depending on plot radius with sampling intensity set on 5% area Pogre{ka uzorka smanjuje se pove}anjem povr{ine ploha zbog ve}e varijabilnosti unutar ploha i manje varijabilnosti izme|u ploha (Schreuder i dr. 2004). S druge se strane pogre{ka »ra~unski« smanjuje pove}anjem broja ploha, iz ~ega slijedi da uz zadani povr{inski intenzitet uzorka nije mogu}e unaprijed ocijeniti preciznost ovisno o veli~ini ploha. Iz slike 9 vidljivo je pogor{anje preciznosti pove}anjem radijusa ploha za broj stabala, dok je za temeljnicu i volumen trend manje izra`en: preciznost se pobolj{ava do radijusa ploha 14 m, a zatim se pogre{ka uzorka pove}ava. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Iako se ne mo`e tvrditi koja od veli~ina ploha daje »to~ne« rezultate, jer stvarne vrijednosti populacije ostaju nepoznate (Lindemuth 2007), ipak su rezultati s ve}ih ploha »uvjerljiviji« iz nekoliko razloga. Budu}i da su sve veli~ine ploha odabrane kao sistematski uzorak sa slu~ajnim po~etkom, ve}i broj mjerenih stabala na ve}im plohama o~ekivano pobolj{ava reprezentativnost samoga uzorka. S tim je povezana pojava da se prosje~ne vrijednosti svih triju varijabli ustaljuju pove}anjem povr{ine (kao {to se vidi na slikama 1, 2 i 3). Osim toga »uvjerljivost« ve}ih ploha slijedi iz manje varijabilnosti odnosno bolje preciznosti procjene (slika 4), pa se prema tomu kao mjerilo »to~nosti« mogu uzeti rezultati s najve}ih ploha (Brooks i McGill 2004). Prema takvu kriteriju »to~nosti« prihvatljive bi bile plohe radijusa iznad kojega se prosje~na vrijednost ustaljuje, a ujedno se varijabilnost (preciznost) dalje bitno ne smanjuje. Iz rezultata bi to pribli`no bile plohe radijusa ve}ega od 13 m za sve tri varijable. Rezultati su analize varijance, kao i kod sli~nih istra`ivanja (Vedri{ i dr. 2009), pokazali da dobivene razlike procjene temeljnice i volumena po veli~inama ploha nisu statisti~ki zna~ajne na 95 % razini pouzdanosti. Dakle, iako su razlike po veli~inama ploha iz ovoga uzorka vidljive, ne mo`emo potvrditi da op}enito procjena iz neke veli~ine ploha odstupa od
307
A. Jazbec i dr.
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
ostalih, {to se teoretski obja{njava time da prosje~ne vrijednosti dobivene iz svakoga nepristranoga uzorka te`e stvarnoj srednjoj vrijednosti (Pranji} 1986, Johnson 2000). Jedino je pri procjeni broja stabala utvr|eno zna~ajno podcjenjivanje na manjim plohama (do radijusa 7 m), {to zna~i da za procjenu broja stabala u ovim sastojinama tako male plohe nisu pouzdane jer je na njima mogu}e o~ekivati zna~ajno podcjenjivanje broja stabala. Sli~ne su rezultate dobili Brooks i McGill (2004) u jednodobnim sastojinama, s tim da je kod njih broj stabala na malim plohama precijenjen. Osim {to je kod ploha radijusa do 13 m uo~eno znatnije pobolj{anje preciznosti procjene, zanimljivo je primijetiti da se kod toga radijusa ploha ujedna~uje preciznost procjene svih triju strukturnih elemenata, pa bi i po zajedni~komu kriteriju preciznosti to mogla biti donja granica povr{ine ploha. Postavljanje `eljene preciznosti procjene uobi~ajeno je u inventuri {uma (Hamilton 1979) te bismo uz tako zadani uvjet izbor veli~ine ploha dodatno mogli prilagoditi. Primjerice, uz zadanu preciznost 10 % za procjenu volumena iz slike 4 vidljivo je da bi prihvatljive plohe bile radijusa 10 m i ve}e, iz ~ega bi po vremenu izmjere uz zadani raspored i broj ploha najprihvatljivije bile plohe upravo minimalnoga radijusa (10 m). Prema u~inkovitosti uz zadani intenzitet 5 % povr{ine, sve veli~ine ploha zadovoljile bi uvjet preciznosti procjene 10 % (slika 9), pa bi kriterij izbora bilo isklju~ivo vrijeme, po ~emu bi najve}e plohe bile najprihvatljivije. Budu}i da nema velike razlike u indeksu u~inkovitosti ploha radijusa od 13 m navi{e, uobi~ajene (propisane) plohe radijusa 12,62 m (povr{ine 500 m2) u ovim sastojinama prihvatljive su po indeksu u~inkovitosti, s tim da bi sve ve}e plohe bile podjednako dobre ili neznatno bolje. Iako za plohe ve}e od 20 m nemamo podataka, iz trenda preciznosti i u~inkovitosti (slika 4 i 7) pretpostavljamo da se ne bi (bitno) pobolj{avale na plohama radijusa ve}ega od 20 m. U svakom slu~aju ve}e plohe te{ko bi bile prakti~no prihvatljive za izmjeru zbog velikoga broja stabala na plohi, pote{ko}e vidljivosti, a time i ve}e mogu}nosti pogre{aka (izostavljanja stabala). Osim zbog ve}ega opsega plohe, pove}anjem radijusa pove}ava se broj provjera rubnih stabala zbog te`e ocjene udaljenosti. Uz isti intenzitet uzorka na ve}im plohama je lo{ija preciznost broja stabala, dok je vrijeme izmjere manje (slika 9), pa `eljena veli~ina ploha ovisi o va`nosti tih dvaju kriterija. S druge strane, razlike preciznosti procjene volumena izme|u ploha razli~ite veli~ine gotovo su zanemarive – pogre{ka uzorka kre}e se od 6,9 % kod ploha radijusa 13,5 m do 8,6 % kod najve}ih ploha radijusa 20 m – osobito ako pre-
308
ciznost procjene nije unaprijed zadana. Stoga bi prema ovomu na~inu odre|ivanja u~inkovitosti za procjenu volumena povoljnije bilo odabrati {to ve}e plohe kojima se znatno smanjuje ukupan utro{ak vremena, {to se vidi iz slike 9. Ukupno vrijeme na plohama radijusa 20 m procijenjeno je na pribli`no 24 sata, {to je zna~ajna u{teda u odnosu na 31 sat za »najprecizniju« veli~inu krugova radijusa 13,5 m ili na 79 sati kod najmanjih ploha. U slu~aju da je preciznost procjene zadana ili propisana, ovaj bi vremenski kriterij izbora trebalo s njome uskladiti. Ovi su rezultati u skladu sa Zeideovim zaklju~cima (1980) da je po u~inkovitosti optimalna veli~ina ploha kod kojih je vrijeme izmjere jednako vremenu hoda izme|u ploha, {to su u ovom slu~aju plohe radijusa 20 m (slika 8). Nedostatak ve}ih ploha jest te`e odre|ivanje rubnih stabala (Husch i dr. 2003: 262), {to bi u praksi mogao biti va`an uzrok pogre{ki pri izmjeri. Taj se odnos djelomi~no ispravlja ~injenicom da za istu ukupnu povr{inu (zadani intenzitet) vi{e malih ploha ima mnogo ve}i ukupni rub nego manje ve}ih ploha (Gregoire i Valentine 2008: 236), {to pove}ava vjerojatnost pogre{ke. Iako je izra~unata u~inkovitost za sve tri varijable (broj stabala, temeljnica i volumen), za ocjenu prihvatljivosti moglo bi se koristiti bilo koja od njih, s tim da je procjena volumena u ure|ajnoj izmjeri naj~e{}e najva`nija. Iz rezultata se (slike 6 i 9) vidi da u~inkovitost i preciznost po temeljnici i po volumenu imaju jednak trend pove}anjem povr{ine ploha, s tim da volumen ima ne{to ve}u pogre{ku uzorka. Stoga bi procjena preciznosti i u~inkovitosti pomo}u temeljnice u ovim sastojinama mogla dobro poslu`iti i za volumen. Po oba na~ina ocjene u~inkovitosti ve}e plohe pokazale su se u~inkovitijima od malih, {to je suprotno nekim op}enitim postavkama, ali je o~ekivano u heterogenim sastojinama (Husch i dr. 2003). Uzroci su tomu prostorna heterogenost koja uvjetuje pobolj{anje preciznosti na ve}im plohama (indeks dobivene u~inkovitosti) te brzina kretanja izme|u ploha (u~inkovitost kod zadanoga prostornoga intenziteta). Kod prvoga je indeksa u~inkovitosti vrijeme hoda jednako za sve veli~ine ploha pa je ve}a u~inkovitost na ve}im plohama posljedica mnogo bolje preciznosti. Budu}i da se u~inkovitost pobolj{ava pove}anjem ploha, mo`e se zaklju~iti da vrijeme izmjere ima manji utjecaj na u~inkovitost nego preciznost procjene, odnosno da je pove}anje vremena izmjere na ve}im plohama »nadja~ano« njihovom boljom precizno{}u procjene koja u kona~nici daje i bolju u~inkovitost. Klju~an utjecaj koji uvjetuje neu~inkovitost manjih ploha kod zadanoga povr{inskoga intenziteta jest vrijeme hoda izme|u ploha, jer ~ak i ako zaneCroat. j. for. eng. 32(2011)1
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
marimo smanjenje vremena izmjere, vrijeme hoda kod velikoga broja malih ploha neusporedivo je ve}e nego kod manjega broja velikih ploha (slika 8). Iako je razlika u broju ploha jasan uzrok toga odnosa (teoretski 1130 ploha radijusa 4 m u odnosu na 45 ploha radijusa 20 m), mala brzina kretanja bitno doprinosi takvu omjeru (Van Laar i Akça 2007). Sli~no su Wiant i Yandle (1980) utvrdili da se optimalna veli~ina ploha pove}ava smanjenjem brzine hoda. Naizgled neo~ekivano velika razlika vremena hoda uzrokovana razli~itim brojem ploha (n) na istoj povr{ini (A) proizlazi iz jednad`be: tHOD =
A ⋅n n HOD
Dakle, na istoj povr{ini sastojine uz gu{}u mre`u ploha vrijeme hoda po sastojini znatno se pove}ava, a prema dobivenim rezultatima u ovom slu~aju neopravdano. Dodatni prakti~ni kriterij pri izmjeri jest prosje~an broj stabala na plohi jer je kod ve}ega broja stabala na plohi o~ekivano ve}a vjerojatnost pogre{ke pri izmjeri zbog izostavljanja udaljenih ili skrivenih stabala. Iznos ovakvih pogre{aka nije poznat, odnosno u ovom radu nije istra`ivan. S druge se strane iskustveno pokazalo da (pre)mali broj stabala na plohi ne daje reprezentativan uzorak populacije, {to je uostalom potvr|eno rezultatima procjene broja stabala (slika 1). Plohe radijusa manjega od 7 m nisu preporu~ljive zbog podcjenjivanja broja stabala, {to po prosje~nom broju stabala na plohi zna~i da u ovim sastojinama nije prihvatljivo manje od 6 stabala po plohi. Prema nekim iskustvenim preporukama po plohi bi trebalo biti barem 20 stabala (Spurr 1952) odnosno 25 do 30 stabala (Me{trovi} i Fabijani} 1995), {to bi u ovim sastojinama odgovaralo plohama radijusa od 12 do 15 m (slika 5). Iako taj kriterij nije egzaktan niti statisti~ki iskazan, u ovom se slu~aju dobro poklapa s ra~unskim pokazateljima u~inkovitosti te mo`e poslu`iti kao pomo} u odabiru veli~ine plohe. Vrijeme kao bitan ~imbenik u~inkovitosti sigurno bi se moglo smanjiti druk~ijom organizacijom i na~inom rada te se ovi rezultati ne mogu smatrati op}eva`e}ima. Dvojica su mjeritelja realna i racionalna pretpostavka, no vrijeme izmjere ovisi i o uvje`banosti mjeritelja, motivaciji te na~inu rada. Uvje`banost mjeritelja smanjuje broj provjera i ubrzava izmjeru, dok oprez pove}ava broj provjera i time izmjeru usporava. Budu}i da je izmjera u ovom istra`ivanju izvedena vrlo pa`ljivo radi izbjegavanja pogre{aka, vjerojatno je procjena potrebnoga vremena ve}a nego {to se o~ekuje u praksi (Lindemuth 2007). Osim toga vrijeme hoda sigurno bi se smanjilo dolaskom Croat. j. for. eng. 32(2011)1
A. Jazbec i dr.
na plohu pomo}u unaprijed odre|enih koordinata i ure|aja GPS. Najpovoljnija veli~ina (i broj) ploha ovisi o klju~nom mjerodavnom kriteriju izbora (preciznost, vrijeme) pa je, ovisno o cilju inventure ili propisima, veli~inu ploha mogu}e prilagoditi primjerice zadanoj preciznosti, minimalnom utro{ku vremena ili istodobno optimirati vi{e kriterija kako je u~injeno pri procjeni u~inkovitosti uz zadani povr{inski intenzitet. Pobolj{anje preciznosti procjene i u~inkovitosti izmjere postiglo bi se uvo|enjem vi{estrukih kru`nih ploha prilago|enih sastojinskoj strukturi, {to je na`alost sada{njim propisima onemogu}eno te nije bilo predmetom ovoga rada.
7. Zaklju~ci – Conclusions Jednozna~no i po preciznosti i u~inkovitosti ve}e su se plohe pokazale boljima u ovim sastojinskim prilikama uz ovakav na~in (brzinu) izmjere. Stoga se mo`e zaklju~iti da je dobit preciznosti ve}a nego pove}anje tro{ka vremena, odnosno da je dodatno vrijeme izmjere opravdano pove}anjem preciznosti procjene. Zbog velike prostorne varijabilnosti sastojina male plohe pokazale su se neprikladnima i neu~inkovitima. Na temelju rezultata ovoga istra`ivanja uobi~ajene plohe radijusa 12,62 m (povr{ine 500 m2) prihvatljive su za ove preborne sastojine po »uvjerljivosti« procjene, preciznosti i u~inkovitosti uz zadani broj ploha. Ako u~inkovitost promatramo uz zadani povr{inski intenzitet uzorka propisan Pravilnikom o ure|ivanju {uma (2008), ne{to ve}e plohe bile bi u~inkovitije zbog u{tede vremena uz neznatan gubitak preciznosti (koja uostalom nije propisana). Va`no je napomenuti da rezultati i zaklju~ci o u~inkovitosti vrijede u ovim (i sli~nim) sastojinama te da svakako ovise o na~inu izmjere – vrsti mjerenja, broju mjeritelja, njihovoj brzini kretanja i mjerenja. Stoga se ovi odnosi u~inkovitosti ploha razli~ite veli~ine ne mogu generalizirati ni doslovno prenijeti na druga podru~ja i razine promatranja (povr{ine). Ovaj se na~in procjene u~inkovitosti pokazao uspje{nim u konkretnim prebornim sastojinama te bi mogao pridonijeti pobolj{anju pouzdanosti i(li) smanjenju tro{kova inventure {uma prilagodbom veli~ine i broja ploha. Radi {ire primjene sli~na je istra`ivanja potrebno poduzeti u razli~itim sastojinskim prilikama i na ve}em uzorku.
8. Zahvala – Acknowledgements Ovo istra`ivanje omogu}ile su Hrvatske {ume d.o.o. preko projekta »Utjecaj razli~itih metoda uzor-
309
A. Jazbec i dr.
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
kovanja na izmjeru i procjenu elemenata strukture prebornih sastojina« te Ministarstvo znanosti obrazovanja i {porta Republike Hrvatske u sklopu projekta 068-0681966-1969.
Kulow, D. L., 1966: Comparison of forest sampling designs. Journal of Forestry, 64(7): 469–474.
9. Literatura – References
Mesavage, C., L. R. Grosenbaugh, 1956: Efficiency of several cruising designs on small tracts in north Arkansas. Journal of Forestry, 54 (9): 569–576.
Brooks, J. R., D. McGill, 2004: Evaluation of Multiple Fixed-Area Plot Sizes and BAFs in Even-Aged Hardwood Stands. U: D. A. Yaussy, D. M. Hix, R. P. Long, P. C. Goebel (ur.), Proceedings of the 14th Central Hardwood Forest Conference, General Technical Report GTR-NE-316, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Northeastern Research Station, Newtown Square, str. 94–100. Curtis, R. O., D. D. Marshall, 2005: Permanent-plot procedures for silvicultural and yield research. General technical report PNW-GTR-634, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Pacific Northwest Research Station, Portland, 86 str. ^ukovi}, D., 2005: Izbor optimalnog metoda ure|ajne /sastojinske/ inventure u raznodobnim i prebirnim {umama u Republici Srpskoj (Choice of optimal stand inventory method in uneven-aged and selection forests in Republika Srpska). Magistarski rad, [umarski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, 146 str. Deming, W. E., 1950: Some theory of sampling. John Wiley and sons, London, 602 str. Freese, F., 1961: Relation of plot size to variability: an approximation. Journal of Forestry, 59(9): 679. Gali}, @., 2002: Pouzdanost procjene strukturnih elemenata izmjere {uma primjenom kombiniranih metoda (Confidence of structural elements estimation in forest inventory by combined methods). Magistarski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 71 str. Gregoire, T. G., H. T. Valentine, 2008: Sampling strategies for natural resources and the environment. Chapman and Hall/CRC, Boca Raton, Florida, 474 str. Hamilton, D. A., 1979: Setting precision for resource inventories: The manager and the mensurationist. Journal of Forestry, 77(10): 667–670. Husch, B., T. W. Beers, J. A., Kershaw, Jr., 2003: Forest mensuration. 4th Edition. John Wiley and Sons, New Jersey, 443 str. Iles, K., 2003: A Sampler of Inventory Topics. A textbook on forest inventory. Second edition, Kim Iles and Associates, Nanaimo, B. C. Canada, 869 str. Indir, K., 2004: Optimalni na~ini prikupljanja i obrade podataka kontrolnom metodom u inventuri {uma (Optimal ways of data collection and analysis by control method in forest inventory). Magistarski rad. [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 118 str. Johnson, E. W., 2000: Forest sampling desk reference. CRC Press, Boca Raton, Florida, 1008 str.
310
Lindemuth, R. M., 2007: A field trial comparison of sampling methods for estimating basal area and volume in partially harvested stands in Maine. Magistarski rad, University of Maine, 100 str.
Me{trovi}, [., G. Fabijani}, 1995: Priru~nik za ure|ivanje {uma (Handbook for forest management). Ministarstvo poljoprivrede i {umarstva Hrvatske i »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, 416 str. Nyyssönen, A., P. Roiko-Jokela, P. Kilkki, 1971: Studies on improvement of the efficiency of systematic sampling in forest inventory. Acta forestalia fennica, 116: 26, Helsinki. Pranji}, A., 1986: [umarska biometrika (Forestry biometrics). [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 204 str. Pravilnik o ure|ivanju {uma (Rulebook for forest management), Narodne novine, 111/06. Pravilnik o ure|ivanju {uma (Rulebook for forest management), Narodne novine, 141/08. Reich, R. M., L. G. Arvanitis, 1992: Sampling unit, spatial distribution of trees, and precision. Northern Journal of Applied Forestry, 9 (1): 3–6. Reich, R. M., C. A. Bravo, M. Iqbal, 1992: Optimal plot size for sampling coniferous forests in El Salto, Durango, Mexico. Agrociencia, Recursos Naturales Renovables, 2 (2): 93–106. Schreuder, H. T., T. G. Gregoire, G. B. Wood, 1993: Sampling Methods for Multiresource Forest Inventory. John Wiley & Sons, New York, 446 str. Schreuder, H. T., R. Ernst, H. Ramirez-Maldonado, 2004: Statistical techniques for sampling and monitoring natural resources. General Technical Report RMRS-GTR-126, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station, Fort Collins, 111 str. Seletkovi}, Z., 2001: Klima i hidrolo{ke prilike u dinarskim jelovim {umama u Hrvatskoj (Climate and hydrological conditions in the fir forests of the Dinaric region of Croatia). U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti i »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, str. 133–141. Sokal, R. R., F. J. Rohlf, 1995: Biometry, Third edition. Freeman and Company, New York, 880 str. Spurr, S. H., 1952: Forest inventory. Roland Press Co., New York, 476 str. StatSoft, Inc., 2006: STATISTICA (data analysis software system), version 7.1. Tulsa, OK, USA. Suboti}, M., 1981: Planiranje veli~ine uzorka pri taksacijskoj procjeni {uma (Planning the sample size in forest inventory). Magistarski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 36 str. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
Sukwong, S., W. E. Frayer, E. W. Mogren, 1971: Generalized comparisons of the precision of fixed-radius and variable-radius plots for basal-area estimates. Forest Science, 17(2): 263–271.
A. Jazbec i dr.
Van Laar, A., A. Akça, 2007: Forest mensuration. Springer, Dordrecht, 383 str.
[piranec, M., 1975: Drvnogromadne tablice za hrast, bukvu, obi~ni grab i pitomi kesten (Volume tables for oak, beech common hornbeam and European chestnut). Radovi [umarskoga instituta, Jastrebarsko, 22: 1–262.
Vedri{, M., A. Jazbec, M. Frnti}, M. Bo`i}, E. Gor{i}, 2009: Preciznost procjene strukturnih elemenata bukovo-jelove sastojine ovisno o veli~ini kru`nih primjernih ploha (Precision of structure elements’ estimation in a beech – fir stand depending on circular sample plot size). [umarski list, 133 (7–8): 369–379.
[piranec, M., 1976: Tablice drvnih masa jele i smreke (Volume tables for fir and spruce). Radovi [umarskoga instituta, Jastrebarsko, 29: 1–119.
Wiant, H. V., Jr., D. O. Yandle, 1980: Optimum plot size for cruising sawtimber in eastern forests. Journal of Forestry, 78 (10): 642–643.
[uri}, S., 1929: Ta~nost procjene sastojina pomo}u primjernih ploha (Accuracy of stand estimation by sample plots). [umarski list, 53: 16–28, 66–76, 114–126.
Zeide, B., 1980: Plot size optimization. Forest Science, 26 (2): 251–256.
Abstract
Efficiency of Inventory in Uneven-Aged Forests on Sample Plots with Different Radii For the purpose of forest management planning in Croatia, forest inventory is performed on sample plots of permanent sizes, generally from 500 to 1,000 m². Such plots have been accepted in practice on the basis of experience. Thus, the plot size has only partially been adjusted to different forest types. Although methods of sample selection are regulated by Forest Management Regulations and are limited to plots of permanent sizes, the Regulations still allow plot sizes to be adjusted to specific stand conditions. This article compares the results of forest measurement on differently sized plots in order to estimate their efficiency in selection fir and beech stands. Research was carried out in Gorski Kotar, where the stand structure was recorded using a sample of experimental plots. Systematic sampling with a random start was used to establish 103 sample plots in the management units of »Delnice« and »Ravna Gora«. Breast height diameters over 10 cm and tree heights were measured on circular plots of 20 m radius, set up across a 100 x 100 m square grid, and their positions in the space (azimuth and distance from the centre) were recorded. The values of structural elements (number of trees, basal area and volume) were calculated from the obtained data by means of a specially constructed computer programme CirCon for the plots and stands. The precision of estimates was expressed as a relative sample error with 95% confidence. Thanks to spatial data for all the trees, a calculation was made of the structure for sample plots in the radius range from 4 to 20 m. The precision of structural elements estimate (sample error) was calculated for each plot size. The average values in differently sized plots were compared with repeated measurement analysis of variance (RM ANOVA) with significance level of 0.05. The results of different plot sizes were subsequently tested by means of the Fisher’s LSD 'post hoc' test. On a sub-sample of 24 standpoints, the time needed for field measurements on differently sized plots was later measured in order to estimate the efficiency of differently sized plots. From these data measurement time (t) for all plot sizes was assessed in dependence on plot area (P) using the equation t=a*P^b. Walking time and distance between the plots were measured, from which the travel speed in the field was calculated. The efficiency of plots of a particular size was evaluated by the precision of estimate and the time needed for measurements. The achieved efficiency index was evaluated as the product of squared sample error and total time expressed in relation to the efficiency of 20 m radius plots. The efficiency for differently sized plots was also assessed by means of the expected accuracy at given sampling intensity of 5% area (5% cruise), as set down in the Forest Management Regulations. The results show the differences in the estimate of structural elements in dependence on plot sizes, especially for tree number. The differences were confirmed as statistically significant (RM ANOVA: F = 2.31, df = 102, p < 0.0001). Subsequent testing revealed that on the plots with radii less than 7 m the estimate of tree number was statistically significantly lower than in the larger plots. A similar trend did not prove to be statistically significant either for the basal area (ANOVA PM: F = 0.72, df = 102, p =0.8772) or for the volume (ANOVA PM: F = 0.78 df = 102, p = 0.8124). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
311
A. Jazbec i dr.
U~inkovitost izmjere prebornih {uma na primjernim plohama razli~itih radijusa (301–312)
Expectedly a more precise estimate was obtained with an increase in plot size. Considerable improvement in the precision was observed up to plot radii of about 13 m. The trend was slowed down with further increase: consequently, in terms of precision, plots with at least the above radii are recommended. The assessment accuracy of tree numbers in the smallest plots was better by 10% than that of the basal area; however, this difference decreases as the plot size increases, to become equal at plots with radii of about 12 m. The difference in the assessment accuracy of the basal area and volume ranges from about 2% in the smallest plots to less than 1 % in the largest plots with 20 m radius. In the case of smaller plots, apart from poorer precision of estimates, there were also bigger deviations from the average obtained on larger plots. With regard to the average assessment value of tree number, the basal area and volume, plots with radii greater than 10 m would be acceptable in the study area. The average measurement time increases almost linearly with an increase in plot size. In terms of the achieved efficiency index at the same number of plots, the smallest plots proved to be the least efficient, while the efficiency increases considerably up to 9 m radius, and levels from radii larger than 13 m. Along with the number of plots adjusted to the given sample size intensity of 5%, plots with radii between 8 and 15 m proved to be more precise than smaller and bigger plots. Time expenditure uniformly decreases with the application of a smaller number of bigger plots in relation to a larger number of smaller plots with an equal total area. Hence, the use of bigger plots is more practical since differences in precision are negligible. In terms of the number of measured trees per plot as a practical criterion that affects the quality of the results and of field work, plots with radii between 12 m and 15 m are recommended, which contain between 20 and 30 trees on average. This research confirmed the assumption that the reliability of estimates depends on plot size. Specific numerical relationships were obtained for the investigated selection stands. Plots of 500 m2, common in forest management practice, proved to be adequate for the investigated stands. Nevertheless, larger plots could significantly contribute to better precision of estimates at identical sample size. In terms of efficiency, these plots are definitely acceptable, taking into account the fact that even larger plots could also be efficient at identical sample size. By adjusting the size and number of plots to the prescribed intensity, standard plot sizes proved to be adequate. Still, plots of larger radii would possibly save the measurement time. Additional research involving a larger sample and broader range of stand conditions would give a clearer insight into the effect of plot size on precision of estimates. It would also enable better adjustment of plot sizes to individual stands for the purpose of forest inventory rationalization. For similar beech-fir selection stands, a comparison of nested plots (concentric circles) that are adjusted to the diameter structure should definitely be made. By doing so, the efficiency of assessment reliability and measurement efficiency could be improved, which is neglected by the present regulations. Keywords: Forest inventory, sample plots, stand structure, precision, measurement time, efficiency, fir-beech stands
Adresa autorâ – Authors’ address:
Received (Primljeno): 23. 10. 2010. Accepted (Prihva}eno): 30. 11. 2010.
312
Izv. prof. dr. sc. Anamarija Jazbec e-po{ta: jazbec@sumfak.hr dr. sc. Mislav Vedri{ e-po{ta: mvedris@sumfak.hr Izv. prof. dr. sc. Mario Bo`i} e-po{ta: bozic@sumfak.hr Ernest Gor{i}, dipl. in`. {um. e-po{ta: egorsic@sumfak.hr Zavod za izmjeru i ure|ivanje {uma [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Sveto{imunska 25 10 000 Zagreb Hrvatska Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi Renata Pernar, Ante Seletkovi}, Mario An~i}, Jelena Su~i} Nacrtak – Abstract Utvr|ivanje prostornoga rasporeda o{te}enih stabala i su{aca te njihovo pra}enje jedan je od prioriteta potrajnoga gospodarenja. Inventarizacija su{aca interpretacijom infracrvenih kolornih (ICK) aerosnimaka i GIS-a omogu}uje u~inkovito prebrojavanje (detekciju) i prostornu distribuciju (kartiranje) su{aca. Interpretacijom ICK aerosnimaka mo`e se ustanoviti trenuta~no stanje, tj. u kratkom razdoblju dobiti objektivan uvid u stanje {uma (baza podataka), a kartiranjem na digitalnom ortofotu (DOF-u) dobiti prostorna distribucija su{aca za snimljeno podru~je. Va`nost predlo`ene metode ogleda se u ustanovljavanju pojave i pra}enju prostiranja te smjera napredovanja su{enja, kao i mogu}ih uzroka su{enja na temelju kojih }e stru~njaci propisati odgovaraju}e mjere i zahvate koje je potrebno provesti. Budu}i da se aerosnimanjem podru~ja Like (U[P Gospi}) dobio pregled stanja sastojina na istra`ivanom podru~ju, a rezultati fotointerpretacije upu}uju na izrazitu o{te}enost jele (srednje o{te}eno stablo iznosi 61,79 %), pristupilo se inventarizaciji su{aca. Na istra`ivanom podru~ju ukupno je kartirano 17 445 su{aca. Svakomu su{cu, ovisno o lokaciji, pridodane su vrijednosti nagiba, nadmorske visine i izlo`enosti dobivene raster GIS modeliranjem iz digitalnoga modela reljefa. Najzna~ajniji su rezultat predstavljene metode brze inventarizacije su{aca tematske karte koje prikazuju prostornu distribuciju su{aca za istra`ivano podru~je. U kombinaciji s GIS tehnologijom izrada karte prostornoga rasporeda su{aca traje 5 – 10 minuta po hektaru inventarizirane povr{ine. Na temelju rezultata provedene statisti~ke analize mo`e se zaklju~iti da geomorfolo{ke zna~ajke (orijentacija terena, nagib i nadmorska visina) utje~u na prostornu distribuciju su{aca. Rezultati provedenih analiza omogu}uju prou~avanje utjecaja pojedinih zna~ajki okoli{a na su{enje {uma i ukazuju na pravce budu}ih multidisciplinarnih istra`ivanja radi kompleksnih analiza svih zna~ajki okoli{a. Klju~ne rije~i: infracrvene kolorne (ICK) aerosnimke, prostorna distribucija su{aca, bukovo-jelova {uma, DMR, nagib, izlo`enost, GIS
1. Uvod – Introduction Kada govorimo o su{enju {uma u Hrvatskoj, osobitu pozornost treba posvetiti bukovo-jelovim {umama dinarskoga gorja u kojima je posebno ugro`ena obi~na jela (Abies alba Mill.). Obi~na jela je najva`nija i najzastupljenija vrsta ~etinja~a u Hrvatskoj, s udjelom od pribli`no 65 % ukupne drvne zalihe ~etinja~a. Stoga se su{enje obi~ne jele name}e kao ozbiljan i aktualan gospodarsko-ekolo{ki problem (Poto~i} i Seletkovi} 2000, Prpi} i Seletkovi} 2001). Prema rezultatima terenske procjene o{te}enosti {uma u Hrvatskoj (metoda koju propisuje ICP Forests – International Co-operative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects in Forests) Croat. j. for. eng. 32(2011)1
udio zna~ajno o{te}enih stabala obi~ne jele iznosi 76,7 %. Nasuprot tomu kod obi~ne bukve zna~ajna je o{te}enost i dalje niska (10,9 %) te je ona na{a najmanje o{te}ena vrsta drve}a (Poto~i} i Seletkovi} 2004). Da bi se {to djelotvornije moglo predvi|ati suzbijanje su{enja, potrebno je u {to kra}em roku dobiti pregled stanja na terenu. Za to je osobito pogodna interpretacija infracrvenih kolornih (ICK) aerosnimaka. Mnogi su stru~njaci prou~avali primjenu infracrvenih kolornih aerosnimaka za inventarizaciju o{te}enosti {uma (Masumy 1984, Hildebrandt i dr. 1986, Barszcz i dr. 1993, Ekstrand 1994, Pernar i Ku{an 1996, Franklin 2001, Haara i Nevalainen 2002, Buetler i Schlaepfer 2004, Pernar i dr. 2007a, b).
313
R. Pernar i dr.
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
Prva snimanja pomo}u infracrvenoga kolornoga filma u Hrvatskoj radi utvr|ivanja o{te}enosti bukovih i jelovih {uma provedena su 1988. godine. Fotointerpretacijom ICK aerosnimaka do danas je provedeno {est inventarizacija o{te}enosti {uma, no ni jednom od njih nije posebno obuhva}ena inventarizacija su{aca. Inventarizacija su{aca uobi~ajeno se provodi intenzivnim teresti~kim na~inom koji zahtijeva velika materijalna sredstva. Na velikim povr{inama zna~ajno je prakti~nija, materijalno prihvatljivija i pouzdanija metoda daljinskih istra`ivanja (primjena ICK aerosnimaka), koja se u svim dosada{njim istra`ivanjima pokazala ravnopravna terenskim na~inima rada po svojoj to~nosti, a mnogo u~inkovitija s obzirom na ostvarenu brzinu i objektivnost (Pernar 1997).
2. Problematika istra`ivanja â&#x20AC;&#x201C; Issues of research Sve ve}i udio sanitarnih sje~a u godi{njim etatima nala`e da posebnu pa`nju treba posvetiti zdravstvenomu stanju jelovih {uma i koli~ini slu~ajnoga prihoda. U proteklih 10 godina udio ukupnoga slu~ajnoga prihoda u ukupnom etatu iznosio je za jelu 57 % (Uprava {uma podru`nica Gospi}). Tako visok udio slu~ajnoga prihoda (uglavnom su{ci) negativno se odra`ava na potrajno gospodarenje {umama. Kako je utvr|ivanje prostornoga rasporeda o{te}enih stabala i su{aca te njihovo pra}enje jedan od prioriteta potrajnoga gospodarenja, potrebno je pravodobno lociranje sastojina slabijega zdravstvenoga stanja kako bi se pravodobnim mjerama odr`ala njihova vitalnost i proizvodnost na optimalnoj razini (Pernar i dr. 2007a). Zbog zna~ajnoga naru{avanja stabilnosti same sastojine zbog prinudnoga otvaranja sklopa, {to pak utje~e na zdravstveno stanje i prirodnu obnovu sastojine, treba osim detekcije su{aca ustanoviti i uzroke su{enja. S tom su tematikom provedena brojna istra`ivanja. Pove}ano su{enje {umskoga drve}a (posebno jele) u Hrvatskoj ve}i broj autora dovodi u vezu s utjecajem {tetnih aeropolutanata (Glava~ i dr. 1985, Prpi} 1987, Ple{e-Luke`a 1997, Kauzlari} 1988), sli~no kao i autori iz drugih zemalja (Innes i Cook 1989, Oszlany 1997, Aamlid i dr. 2000, Lagana i dr. 2000, Nellmann i dr. 2003). Spoznaje dosada{njih istra`ivanja dovode pojavu pove}anoga su{enja stabala u vezu s utjecajem razli~itih zna~ajki stani{ta i sastojine (nadmorska visina, izlo`enost, nagib, tlo, struktura itd.) te abiotskih i biotskih ~imbenika (Prpi} i dr. 1991, Kalafad`i} i dr. 1992, Seletkovi} i Poto~i} 2001, Id`ojti} i dr. 2005, N. Poto~i} i dr. 2005, Bo`i} i dr. 2006, N. Poto~i} i dr. 2008, Ani} i dr. 2009). Pomo}u uobi~ajenih terenskih metoda te{ko je u~inkovito provesti prebrojavanje su{aca. Inventari-
314
zacija su{aca interpretacijom ICK aerosnimaka i GIS-a omogu}uje u~inkovito prebrojavanje (detekciju) i prostornu distribuciju (kartiranje) su{aca. Me|utim, vrlo je malo studija izra|eno kori{tenjem aerosnimaka (Scherrer 1993, Schmidtke 1993, Koch i dr. 1998) u kojima su procjenjivane ~itave sastojine, a ne pojedina~ni su{ci. U samo nekoliko postoje}ih studija o procjeni pojedina~nih suhih stabala pomo}u snimaka upotrijebljeni su snimci krupnoga mjerila, npr. 1 : 6000 (Croft i dr. 1982, Oester 1991, Ekstrand 1994, Haara i Nevalainen 2002). Va`nost predlo`ene metode ogleda se u ustanovljavanju pojave i pra}enju prostiranja te smjera napredovanja su{enja, kao i mogu}ih uzroka su{enja na temelju kojih }e stru~njaci propisati odgovaraju}e mjere i zahvate koje je potrebno provesti. Pritom se `eli interpretacijom ICK aerosnimaka ustanoviti trenuta~no stanje, tj. u {to kra}em razdoblju dobiti objektivnu sliku stanja {uma (baza podataka), a kartiranjem na infracrvenom digitalnom ortofotu (DOF-u) dobiti prostorna distribucija su{aca za snimljeno podru~je. Dobiveni tematski sloj poslu`it }e kao podloga za analizu okoli{nih ~imbenika u pojavi masovnoga su{enja stabala, {to omogu}uje provo|enje analiza (GIS) kakve do sada nisu bile mogu}e, a {to bi unaprijedilo prou~avanje stanja {uma i njihovu za{titu. Rezultati se mogu lako provjeriti i usporediti jer se interpretacija provodi pod to~no utvr|enim uvjetima, jedinstvenim na cijelom podru~ju.
3. Materijal i metode istra`ivanja Material and methods of research Budu}i da se aerosnimanjem dobio pregled stanja sastojina na istra`ivanom podru~ju, a i rezultati dobiveni fotointerpretacijom ICK aerosnimaka (Pernar i dr. 2007a) pokazuju izrazitu o{te}enost jele (srednje o{te}eno stablo iznosi 61,79 %), pristupilo se inventarizaciji (kartiranju) su{aca. Na lokalitetima je jelovih {uma zabilje`eno su{enje u obliku manjih ili ve}ih skupina stabala (`ari{ta), pa su na infracrvenom digitalnom ortofotu (1 : 5000), na slu~ajnom uzorku izdvojene povr{ine od 1 ha (primjerne plohe) i na svakoj su iskartirani svi vidljivi su{ci (slika 1). Kartiranjem su na snimljenim prugama obuhva}ena ve}a `ari{ta su{aca. Za izradu DOF-a kori{teni su sredi{nji dijelovi snimaka. Veli~ina piksela pojedinoga ortofotosnimka iznosi 0,5 m. Zbog velike prirodne varijabilnosti su{aca kroz vrijeme i prostor intenzitet odabranih uzoraka mora biti relativno velik da bi se dobili pouzdani rezultati. Pri odre|ivanju gusto}e su{aca za cijelo istra`ivano podru~je treba obratiti pa`nju na broj su{aca po svakoj plohi. Dobivena srednja gusto}a su{aca naj~e{}e se ekstrapolira na ~itavo podru~je {ume, uz pretpostavku da Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
R. Pernar i dr.
Slika 1. Primjer detekcije su{aca na ICK aerosnimkama i kartiranja na digitalnom ortofotu Fig. 1 Example of snag detection in CIR aerial photographs and mapping on a digital orthophoto Croat. j. for. eng. 32(2011)1
315
R. Pernar i dr.
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
su slu~ajno odabrane plohe reprezentativan statisti~ki uzorak populacije su{aca u ~itavoj {umi. Mali broj pokusnih ploha dokazano negativno utje~e na preciznost procjene gusto}e stabala, {to rezultira ve}om proporcionalnom pogre{kom pri uzorkovanju populacija s manjom gusto}om (Gray 2003). Uvidom u prostorni raspored broj su{aca (gusto}a) po pojedinim prugama kretao se izme|u 23 i 105 po hektaru. Najvi{e su{aca po hektaru zabilje`eno je na pruzi 5 (slika 2). Budu}i da vrijednosti nisu bile podjednake za sve plohe, pri{lo se kartiranju svih uo~enih su{aca na infracrvenom DOF-u. Na istra`ivanom je podru~ju ukupno kartirano 17 445 su{aca. Pomo}u GIS-a, u programu ArcGIS 9.2, izra|eni su kartografski prikazi prostornoga rasporeda su{aca po prugama snimanja. Svi su dobiveni podaci uneseni u jedinstveni GIS model istra`ivanoga podru~ja. Tako|er je u GIS, kao jedan od slojeva, uklju~ena ortosnimka i digitalni model reljefa, ~ime je omogu}ena brza prostorna analiza i u~inkovit pristup podacima. Digitalni je model reljefa (DMR) bilo nu`no napraviti za izradu digitalnoga ortofota. Podaci za digitalni model reljefa dobiveni su vektori-
zacijom slojnica s pripadaju}ih listova Hrvatske osnovne karte (HOK) 1 : 5000 i topografskih karata (TK25) u mjerilu 1 : 25 000. Budu}i da je odumiranje pojedina~nih stabala stohasti~an, rijedak i nepravilan fenomen (Eid i Tuhuhs 2001), a kako se radi o kr{kom terenu, varijabilnost je nagiba na istra`ivanom podru~ju vrlo velika te nije po`eljno uzimati u obzir prosje~ni nagib na nekoj povr{ini. To su dokazala i istra`ivanja Antoni}a i Legovi}a (1999), R. Pernar (1997) te Bo`i}a i dr. 2004. pa se stoga pristupilo generiranju slojeva iz DMR-a. Nakon toga provedena je statisti~ka analiza dobivenih rezultata, kojom su obra|eni podaci prostorne distribucije su{aca i geomorfolo{kih zna~ajki.
4. Podru~je istra`ivanja â&#x20AC;&#x201C; Research area Aerosnimanje ICK filmom podru~ja Like (U[P Gospi}) obavljeno je u prugama (slika 3), {to je iz ekonomskih razloga uobi~ajeno pri snimanju velikih povr{ina. Aerosnimke su prosje~noga mjerila 1 : 6000 i uzdu`noga preklopa 60 %, {to omogu}uje interpretaciju pojedina~nih stabala u stereomodelu.
Slika 2. Isje~ak iz pruge snimanja 5 s kartiranim su{cima u uzorcima od 1 ha Fig. 2 Excerpt from the survey strip 5 with mapped snags in 1 ha samples 316
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
R. Pernar i dr.
Slika 3. Karta snimljenoga podru~ja s ucrtanim prugama snimanja Fig. 3 Map of surveyed area with drawn survey strips Croat. j. for. eng. 32(2011)1
317
R. Pernar i dr.
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
Slika 4. Prostorna distribucija su{aca na snimljenom podru~ju Fig. 4 Spatial distribution of snags in the surveyed area Koordinate po~etnih i zavr{nih to~aka aerofotogrametrijskih nizova te planirane du`ine pruga navode se u sljede}em pregledu (tablica 1). Koordinate su u slu`benom dr`avnom koordinatnom sustavu, u pripadaju}im zonama Gauss-KrĂźgerove kartografske projekcije. Snimljeno je ukupno 88 aerosnimaka, a ukupna du`ina sve tri snimljene pruge iznosila je 40 243 m (40,24 km) te je na taj na~in snimljena ukupna povr{ina od 5548 ha.
5. Rezultati istra`ivanja i rasprava Research results and discussion Najzna~ajniji su rezultat predstavljene metode brze inventarizacije su{aca tematske karte koje pri-
318
kazuju prostornu distribuciju su{aca za istra`ivano podru~je (slika 4).
Tablica 1. Koordinate po~etaka i zavr{etaka aerofotogrametrijskih nizova i du`ine pruga Table 1 The position of the beginning and end of a stripe and stripe length Niz, broj Stripe, No.
Y
X
Y
X
Duljina, m Lenght,, m
LIKA 4 5 517 580 4 993 190 5 526 720 4 984 530 12 591 5 5 515 030 4 968 815 5 530 005 4 955 390 20 112 6 5 517 000 4 964015 5 522 880 4 959 295 7 540 Ukupno â&#x20AC;&#x201C; Total 40 243
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
R. Pernar i dr.
Slika 5. Prostorni raspored su{aca s obzirom na nadmorsku visinu Fig. 5 Spatial distribution of snags in relation to altitude
Osim {to je skup i dugotrajan (Boyle i dr. 1998) terenski je posao iznimno te`ak na te{ko prohodnom terenu ili na strmim padinama. Metoda temeljena na daljinskim istra`ivanjima (aerosnimke ili satelitske snimke) znatno pridonosi rje{avanju navedenih problema, a uz to je prakti~nija, jeftinija i pouzdanija za prebrojavanje suhih stabala i sastojina na ve}im podru~jima. U kombinaciji s GIS tehnologijom izrada karte prostornoga rasporeda su{aca traje 5 â&#x20AC;&#x201C; 10 minuta po hektaru. Budu}i da su raster GIS modeliranjem dobiveni slojevi nagiba i izlo`enosti, svakomu su{cu, ovisno o lokaciji (smje{taj u Croat. j. for. eng. 32(2011)1
prostoru), pridodane su vrijednosti nadmorske visine (slika 5), nagiba (slika 6) i izlo`enosti (slika 7) dobivene pomo}u digitalnoga modela reljefa. GIS model istra`ivanoga podru~ja kao jedan od slojeva uklju~uje ortosnimku te se tako dobiva i perspektivni prikaz prostornoga rasporeda su{aca (slika 8). Takve karte u kratkom razdoblju omogu}uju pregled stanja na terenu i prostornu distribuciju su{aca, a mogu poslu`iti i kao temelj za izra~unavanje srednje gusto}e su{aca te provo|enje razli~itih analiza kako bi se {to u~inkovitije mogle predvi|ati mjere za ubla`avanje posljedica su{enja.
319
R. Pernar i dr.
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
Na temelju rezultata statisti~ke analize mo`e se zaklju~iti da geomorfolo{ke zna~ajke (orijentacija terena, nagib i nadmorska visina) utje~u na prostornu distribuciju su{aca. Analizom varijance (F = 278,79; st. sl. =8; p < 0,001) utvr|eno je da postoji statisti~ki zna~ajna razlika izme|u prostorne distribucije su{aca s obzirom na orijentaciju terena (izlo`enost) i nagib. Dobiveni rezultati pokazuju da se broj su{aca pove}ava s pove}anjem nagiba na sjeveroisto~noj i sjevernoj ekspoziciji (slika 9). Testom Tukey HSD dokazano je da se s obzirom na nagib jasno razlikuju sve orijentacije terena u odnosu na pojavnost su{aca osim J i JI. To se moglo i
o~ekivati jer je na tim ekspozicijama manji udio jele. [to se ti~e orijentacije terena, tako|er postoji statisti~ki zna~ajna razlika prema nadmorskoj visini (F = 102,6; st. sl. = 8; p < 0,001). Rezultati pokazuju da se pove}anjem nadmorske visine pove}ava broj su{aca na I i SI ekspoziciji (slika 10). Na osnovi rezultata statisti~ke analize ne bi se smjeli donositi jednostrani zaklju~ci o povezanosti distribucije su{aca jele s mezoreljefnim zna~ajkama. No, nema sumnje da je prostorna distribucija (lokacija) svakoga pojedinoga su{ca uvjetovana edafskim i mikroreljefnim zna~ajkama stani{ta (dubina tla, skeletnost), odnosno ukupnim kapacitetom tla
Slika 6. Prostorni raspored su{aca s obzirom na nagib terena Fig. 6 Spatial distribution of snags in relation to terrain slope 320
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
u zoni rizosfere za zadr`avanje vode. Pernar (2001) s dubinom tla izravno povezuje produktivnost jelovih sastojina, a Bigler i dr. (2004) prirast zrelih jelovih stabala koriste kao prediktor su{enja jele. O dubini tla kao o izravnom i neizravnom (ra{irenost i virulentnost patogene gljive Heterobasidion annosum /Fries./ Bref.) ~imbeniku mortaliteta jelovih stabala govore u svojim istra`ivanjima i Certini i dr. (2000). Uzev{i u obzir dobivene rezultate, brza i ekonomi~na inventarizacija su{aca nu`na je i za potrebe ure|ivanja i za{tite {uma i za potrebe drugih znanstvenih disciplina. Na ^etvrtoj ministarskoj konferen-
R. Pernar i dr.
ciji o za{titi europskih {uma, odr`anoj 2. listopada 2003, predlo`eno je da se suha stabla koriste kao novi indikator biolo{ke raznolikosti, tj. da su{ci imaju posebno ekolo{ko zna~enje za biolo{ku raznolikost u {umskim ekosustavima. Stoga je predvidivo da }e se sve ~e{}e provoditi inventarizacija su{aca. U skladu s tim predlo`ena metoda mogla bi postati nezamjenjiv alat, koji nadopunjuje standardne terenske metode i koji ima najrazli~itije primjene: u taksaciji nacionalnih, regionalnih ili lokalnih {uma, u certifikacijskim procesima, u studijama kakvo}e stani{ta za `ivotinjske vrste koje ovise o suhim stablima, klasifikaciji starijih sastojina i dr.
Slika 7. Prostorni raspored su{aca s obzirom na orijentaciju terena (izlo`enost) Fig. 7 Spatial distribution of snags in relation to terrain orientation (exposition) Croat. j. for. eng. 32(2011)1
321
R. Pernar i dr.
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
Slika 8. Perspektivni prikaz prostornoga rasporeda su{aca na infracrvenom DOF-u Fig. 8 Perspective presentation of spatial distribution of snags in the colour infrared DOP
Slika 9. Grafi~ki prikaz odnosa broja su{aca s obzirom na nagib i orijentaciju terena (izlo`enost) Fig. 9 Graphic presentation of the ratio of snag number in relation to terrain slope and orientation (exposition) 322
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313–327)
R. Pernar i dr.
Slika 10. Grafi~ki prikaz odnosa broja su{aca s obzirom na nadmorsku visinu i orijentaciju terena (izlo`enost) Fig. 10 Graphic presentation of the ratio of snag number in relation to altitude and terrain orientation (Exposition)
6. Zaklju~ci – Conclusions
7. Literatura – References
Fotointerpretacijom ICK aerosnimaka ustanovljena je i analizirana prostorna distribucija jelovih su{aca u bukovo-jelovoj {umi dinarskoga gorja. Na temelju dobivenih rezultata mo`e se zaklju~iti sljede}e: Þ Postignutim rezultatima dano je ne samo trenuta~no stanje {uma (inventarizacija) nego je upozoreno i na mogu}a `ari{ta te svrhovitost aerosnimanja, jer aerosnimke omogu}uju u kratkom razdoblju pregled stanja na terenu kako bi se {to u~inkovitije mogle predvi|ati mjere za ubla`avanje posljedica su{enja odnosno ocijeniti vjerojatnost i brzina su{enja. Þ Metoda temeljena na daljinskim istra`ivanjima i GIS tehnologiji pru`a sve prednosti brze inventarizacije su{aca. Ograni~enja standardnih terenskih metoda nagla{avaju zna~enje brze, jednostavne i jeftine metode (gotovo) potpunoga prebrojavanja su{aca. Ovakva metoda tako|er olak{ava studije prostornih i vremenskih varijacija u koli~inama i distribuciji su{aca u udaljenim i nepristupa~nim podru~jima. Þ Rezultati provedenih analiza omogu}uju prou~avanje pojedinih zna~ajki okoli{a u odnosu na su{enje {uma i pokazuju smjer budu}ih multidisciplinarnih istra`ivanja radi kompleksnih analiza svih zna~ajki okoli{a. Þ Rezultati istra`ivanja primjenjivi su ponajprije u podru~ju ure|ivanja, za{tite i iskori{tavanja {uma, no podloga su i stru~njacima drugih podru~ja za tuma~enja uo~enih pojava.
Aamlid, D., K. Tørseth, K. Venn, A. O. Stuanes, S. Solberg, G. Hylen, N. Christophersen, E. Framstad, 2000: Changes of forest health in Norwegian boreal forests during 15 years. Forest Ecology and Management, 127 (1–3): 103–118.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Ani}, I., J. Vukeli}, S. Mikac, D. Bak{i}, D. Ugarkovi} 2009: Utjecaj globalnih klimatskih promjena na ekolo{ku ni{u obi~ne jele (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj. [umarski list, 133 (3–4): 135–144. Antoni}, O., T. Legovi}, 1999: Estimating the direction of an unknown air pollution source using a digital elevation model and a sample of deposition. Ecological Modelling, 124 (1): 85–95. Barszcz, J., J. Kozak, W. Widocki, 1993: Use of GIS and Remote Sensing to Study the Relationships between Forest Decline and Enviromental Conditions in the Silesi and Beskid Mts. (Karpaty Mts.). Zbornik referatov, Medzinarodne sympozium, Zvolen, str. 129–131. Bigler, C., J. Gricar, H. Bugmann, K. Cufar, 2004: Growth patterns as indicators of impending tree death in silver fir. Forest Ecology and Management, 199 (2–3): 183–190. Boyle, T. J. B., M. Lawes, N. Manokaran, R. Prabhu, J. Ghazoul, S. Sastrapradja, H. C. Thang, V. Dale, H. Eeley, B. Finegan, J. Soberon, N. E. Stork, 1998: Criteria and indicators for assessing the sustainability of forest management: a practical approach to assessment of biodiversity. Neobjavljeni izvje{taj. Bo`i}, M., O. Antoni}, R. Pernar, S. D. Jelaska, J. Kri`an, J. ^avlovi}, V. Ku{an, 2006: Modelling the damage status of silver fir trees (Abies alba Mill.) on the basis of geomorfological, climatic and stand factors. Ecological Modelling, 194 (1–3): 202–208.
323
R. Pernar i dr.
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313–327)
Bütler, R., R. Schlaepfer, 2004: Spruce snag quantification by coupling colour infrared aerial photos and GIS. Forest Ecology and Management, 195 (3): 325–339. Certini, G., G. Corti, F. C. Ugolini, 2000: Influence of soil properties on the mortality of silver fir in Tuscany. Forstwissenschaftliches Centralblatt, 119 (1–6): 323–331. Croft, F. C., R. C. Heller, D. A. Hamilton, 1982: How to interpret tree mortality on large-scale color aerial photographs. General Technical Report No. INT-124. US Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station, Ogden, UT, 13 str. Eid, T., E. Tuhus, 2001: Models for individual tree mortality in Norway. Forest Ecology and Management, 154 (1–2): 69–84. Ekstrand, S., 1994: Close range forest defoliation effects of traffic emissions assessed using aerial-photography. Sci. Total Environ, 147: 149–155. Franklin, S. E., 2001: Remote Sensing for Sustainable Forest Management. Lewis, Boca Raton, FL, 411 str. Glava~, V., H. Koenies, B. Prpi}, 1985: O unosu zra~nih polutanata u bukove i bukovo-jelove {ume Dinarskog gorja sjeverozapadne Jugoslavije (On the Entering of Areal Polutants into Beech and Fir Forests on the Dinaric Range of South-western Yugoslavia). [umarski list, 109 (9–10): 429–447. Gray, A., 2003: Monitoring stand structure in mature coastal Douglas-fir forests: effect of plot size. Forest Ecology and Management, 175 (1–3): 1–16. Haara, A., S. Nevalainen, 2002: Detection of dead or defoliated spruces using digital aerial data. Forest Ecology and Management, 160 (1–3): 97–107. Hildebrandt, G., H. Grundmann, H. Schmidtke, P. Tepassé, 1986: Entwicklung und Durchführung einer Pilotinventur für eine permanente europaeische Waldschadeninventur. Kfk – PEF 11, Karlsruhe, 84 str. Id`ojti}, M., M. Glava{, M. Zebec, R. Pernar, M. Dasovi}, N. Pavlus, 2005: Zaraza obi~ne jele (Abies alba Mill.) bijelom imelom (Viscum album L. ssp. abietis /Wiesb./ Abrom.) u Hrvatskoj (Infestation of silver fir (Abies alba Mill.) with mistletoe (Viscum album L. ssp. abietis /Wiesb./ Abrom.) in Croatia). [umarski list, 129 (11–12): 559–573. Innes, J. L., E. R. Cook, 1989: Tree-ring analysis as an aid to evaluating the effects of pollution on tree growth. Canadian Journal of Forest Research, 19 (9): 1174–1189. Kalafad`i}, Z., V. Ku{an, Z. Horvati}, R. Finti}, 1992: Der Gesundheitszustand der Tanne (Abies alba Mill.) in Südwesten Kroatiens aufgrund der Farb-Infrarot-Luftbildinterpretation. 6. IUFRO Tannensymposium, Forstliche Fakultät Universität Zagreb, str. 219–231. Kauzlari}, K., 1988: Utjecaj {tetnih polutanata na propadanje {uma u Gorskom kotaru (The Effect of Damaging Pollutants on Dieback of Forests in Gorski Kotar). [umarski list, 112 (5–6): 231–245.
324
Koch, B., D. Münch, T. Pröbsting, 1998: Totholz als ökosystemare Eingangsgrösse. U: A. Fischer (ur.), Die Entwicklung von Wald-Biozönosen nach Sturmwurf. Landsberg, Baden-Württemberg, str. 64–73. Ku{an, V., R. Pernar, 1996: Procjena o{te}enosti stabala hrasta lu`njaka digitalnom obradom ICK aerosnimaka (Assessment of oak tree damage by digital analysis of CIR aerial photographs). U: S. Sever (ur.), Za{tita {uma i pridobivanje drva, knjiga 2, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i [umarski institut Jastrebarsko, Zagreb, str. 149–158. Lagana, A., E. Salerni, C. Barluzzi, C. Perini, V. de Dominicis, 2000: Mycocoenology in Abies alba Miller woods of Central-Southern Tuscany (Italy). Acta Soc. Bot. Pol., 69 (4): 293–298. Masumy, A. S., 1984: Interpretationschlüssel zur Auswertung von Infrarotfarbluftbildern für die Waldschadens Inventur. Allgemeine Forstzeitscrift, 27: 687–689. Nellemann, C., M. G. Thomsen, U. Soderberg, K. Hansen, 2003: Forest growth and critical air pollutant loads in Scandinavia. Book Editors Karnosky DF, Percy KE, Chappelka AH, Simpson C, Pikkarainen J. Air pollution, global change and forests in the new millennium, 3: 277–288. Oester, B., 1991: Erfassen der Waldschaden-Entwicklung anhand von grossmassstäblichen Infrarot-Farbluftbildern. Remote Sensing Series No. 19. Department of Geography, Remote Sensing Laboratories, University of Zurich-Irchel. Oszlany, J., 1997: Forest health and environmental pollution in Slovakia. Environmental Pollution, 98 (3): 389–392. Pernar, N., 2001: Tla jelovih {uma u Hrvatskoj (Soils of the fir forests of Croatia). U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti i »Hrvatske {ume» p.o. Zagreb, Zagreb, str. 107–132. Pernar, R., 1997: Application of results of aerial photograph interpretation and geographical information system for planning in forestry. Glas. {um. pokuse, 34: 141–189. Pernar, R., M. An~i}, A. Seletkovi}, 2007a: Primjena ICK aerosnimaka za utvr|ivanje o{te}enosti {uma na podru~ju U[P Gospi} (Application of Colour Infrared Aerial Photographs for the Assessment of Forest Damage in the Gospi} Forest Administration). [umarski list, 131 (11–12): 507–521. Pernar, R., M. Baji}, M. An~i}, A. Seletkovi}, M. Id`ojti}, 2007b: Detection of mistletoe in digital colour infrared images of infested fir trees. Periodicum Biologorum, 109 (1): 67–75. Ple{e-Luke`a, I., 1997: The ecological Issues of Gorski Kotar. [umarski list, 121 (7–8): 415–424. Poto~i}, N., I. Seletkovi}, 2000: Stanje o{te}enosti {uma u Republici Hrvatskoj 1998. god. (Crown condition of forests in Croatia in 1998). [umarski list, 124 (1–2): 51–56. Poto~i}, N., T. ]osi}, I. Pila{, 2005: The Influence of Climate and Soil Properties on Palcium Nutrition and Vitality of Silver fir (Abies alba Mill.). Environmental pollution, 137 (3): 596–602. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313–327)
Poto~i}, N., I. Seletkovi}, D. Ugarkovi}, A. Jazbec, S. Mikac, 2008: The influence of climate properties on crown condition of Common beech (Fagus sylvatica L.) and Silver fir (Abies alba Mill.) on Velebit. Period. Biol., 110 (2): 145– 150. Prpi}, B., 1987: Decline of forest trees in Croatia with the special emphasis on the load of »Gorski Kotar» area with the acid rain and heavy metals. [umarski list, 111 (1–2): 53–60. Prpi}, B., Z. Seletkovi}, 2001: Ekolo{ka konstitucija obi~ne jele (Ecological constitution of the silver fir). U: B. Prpi} (ur.), Obi~na jela (Abies alba Mill.) u Hrvatskoj, Akademija {umarskih znanosti, str. 255–269. Prpi}, B., Z. Seletkovi}, M. Ivkov, 1991: Propadanje {uma u Hrvatskoj i odnos pojave prema biotskim i abiotskim ~initeljima danas i u pro{losti (Forest decline in Croatia and its relation to the biotical and abiotical factors today and in the past). [umarski list, 115 (3–5): 107–129.
R. Pernar i dr.
Scherrer, H. U., 1993: Projekt zur flächenhaften Erfassung und Auswertung von Sturmschäden. AFZ/Der Wald, 14: 712–714. Schmidtke, H., 1993: Die fraktale Geometrie von Sturmschadenflächen im Wald. AFZ/Der Wald, 14: 710–712. Seletkovi}, I., N. Poto~i}, 2001: Komparativni prikaz stupnja o{te}enosti kro{anja na plohama biondikacijske mre`e U Republici Hrvatskoj (Comparative survey of crown damage degree on plots of bioindication network in the Republic in Croatia). U: S. Mati} i dr. (ur.), Znanost u potrajnom gospodarenju hrvatskim {umama, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu i [umarski institut Jastrebarsko, Zagreb, str. 457–463. Seletkovi}, I., N. Poto~i}, 2004: O{te}enost {uma u Hrvatskoj u razdoblju od 1999. do 2003. godine (Crown condition of forests in Croatia for the period 1999–2003). [umarski list, 137 (3–4): 137–148.
Abstract
Features of Spatial Snag Distribution in a Beech-Fir Forest With the participation of about 65% in the total growing stock of conifers, silver fir is the most important and the best represented conifer species in Croatia. The increasing share of sanitary felling in the annual felling plans demands that special attention be paid to the health status of fir forests and the quantity of unplanned felling. This is the reason why dieback of silver fir in beech-fir forests in the Dinaric Alps is an acute and topical management-ecological problem. In the past 10 years, the share of total unplanned felling in the overall annual felling for fir has amounted to 57%. Such a high share of unplanned yield (mainly snags) has had a negative effect on sustainable forest management. Determining the spatial distribution of damaged trees and snags, as well as their monitoring is one of the priorities of sustainable management. Hence, it is of utmost importance to detect less healthy stands and apply timely measures for the purpose of maintaining their vitality and productivity at an optimal level. Due to the seriously disturbed stand stability caused by forced canopy opening, which in turn affects the health condition and natural regeneration of the stand, it is necessary not only to detect snags but also determine the causes of dieback. According to the results of past research, increased tree dieback is associated with the impact of different site and stand characteristics (altitude, exposition, slope, soil, structure, etc.), as well as abiotic and biotic factors (fir needle moth, mistletoe); however, the real causes are yet to be discovered. It is difficult to make efficient snag inventories with standard field methods. For large areas, a remote sensing method (the application of CIR aerial photographs) is much more practical, more cost effective and more reliable. All research activities so far have proved that, in terms of accuracy, this method is equal to field working methods, while in terms of speed and objectivity it is far more efficient. Snag inventories by means of CIR aerial photography interpretation and GIS enable efficient enumeration (detection) and spatial distribution (mapping) of snags. The proposed method is highly important not only for the detection and monitoring of the occurrence, distribution and direction of dieback progress, but also for the detection of possible dieback causes, on the basis of which experts will prescribe adequate measures and treatments. The objective of CIR aerial photography interpretation is to determine the current situation and acquire an objective picture of forest condition (database) in as short a period as possible, while mapping on a color infrared digital orthophoto (DOP) is intended to provide the spatial distribution of snags for the surveyed area. An aerial survey of the Lika area with the CIR film (Forest Administration Gospi}) was conducted in strips (Fig. 3). The coordinates of the start and finish points of aerial photogrammetric series in the associated zones of the Gauss-Krüger cartographic projection, as well as planned strip lengths, are given in the following survey (Table 1). A total of 88 aerial photographs were taken at an average scale of 1:6000 and longitudinal overlap of 60%, which allows for the interpretation of individual trees in the stereomodel. As the total length of all the three strips amounted
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
325
R. Pernar i dr.
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313â&#x20AC;&#x201C;327)
to 40,243 m (40.24 km), an area of 5,548 ha was surveyed. Since aerial photography provided an insight into the condition of the stands in the investigated area, and since the results obtained by photointerpretation of CIR aerial photographs indicated acute fir damage (the average damaged tree is 61.70%), snag inventory (mapping) was undertaken. In the localities of fir forests, dieback was observed in the form of smaller or bigger groups of trees. Hence, areas of 1 ha (sample plots) were delineated on a random sample in the color infrared DOP (1:5000). All visible snags were then mapped in each area (Fig. 1). The central parts of the images were used to construct a DOP. The pixel size of each orthophoto is 0.5 m. According to the spatial snag distribution, the number of snags (density) per strip ranged between 23 and 105 per ha (Fig. 2). Since the values were not similar for all the plots, all the identified snags were mapped in the color infrared DOP. A total of 17,445 snags were mapped in the study area (Fig. 4). GIS was used to produce a cartographic presentation of spatial snag distribution along the survey strips. In order to produce a digital orthophoto, it was necessary to construct a digital relief model. Data for the DRM were obtained by vectorizing the contour lines from the associated sheets of the Basic Map of Croatia (BMC) of 1:5000 scale and topographic maps (TM25) at a scale of 1:25000. Since individual tree mortality is a stochastic, rare and irregular event (Eid and Tuhus 2001) and since this is a karst terrain, slope variability in the study area is very high; therefore, it is not advisable to take into account the average slope in an area. As the same was also confirmed by the research of Antoni} and Legovi} (1999), Pernar (1997), and Bo`i} et al. (2004), the layers were generated from the DRM. Raster-GIS modeling provided the layers of slope and exposition. In this way, the values of altitude (Fig. 5), slope (Fig. 6) and exposition (Fig. 7) obtained by means of the DRM were assigned to every snag, in dependence of the location (position in space). An orthophoto and a digital relief model (DRM) were also entered into GIS as one of the layers, which enabled rapid spatial analysis and an efficient access to data (Fig. 8). Next, the obtained results were statistically analyzed and the data of spatial snag distribution and geomorphological features were processed. The most important result ensuing from the presented method of rapid snag inventory is the thematic maps, which present spatial snag distribution for the investigated area. Not only is field work very expensive and long-lasting (Boyle et al., 1998), but it is also extremely difficult in barely accessible terrains or on steep slopes. A method based on remote sensing (aerial or satellite images) considerably contributes to the solution of the afore mentioned problems and provides a more practical, less expensive and more reliable manner of enumerating dry trees and stands over large areas. In combination with GIS technology, the production of a map of spatial snag distribution takes 5 â&#x20AC;&#x201C; 10 minutes per hectare of the inventoried area. Such maps provide an insight into the field condition and spatial snag distribution in a very short time. They can also be used as a basis for the calculation of mean snag density and for conducting a variety of analyses intended to predict efficient measures of mitigating dieback effects. Based on the results of statistical analysis, it can be concluded that the spatial distribution of snags is influenced by geomorphological features (terrain orientation, slope and altitude). Variance analysis (F=278.79; p<0.001) showed that there was a statistically significant difference between the spatial distribution of snags with regard to terrain orientation (exposition) and slope. According to the results, the number of snags increases in accordance with an increase in the slope on the north-eastern and northern exposition (Fig. 9). The Tukey HSD test proved that, in terms of slope, all terrain orientations are clearly differentiated in relation to the occurrence of snags, except the S and SE. This was expected, since the participation of fir in these expositions is lower. As for terrain orientation, there is also a statistically significant difference in terms of altitude (F=102.6; p<0.001). The results show that the number of snags in the E and NE exposition rises with an increase in altitude (Fig. 10). The results of statistical analysis should not be used to make one-sided conclusions based on the correlation between fir snag distribution and mezorelief features. Undoubtedly, however, the spatial distribution (location) of each single snag is conditioned by edaphic and micro-relief site characteristics (soil depth, skeletalness), i.e. total soil capacity for water retention in the rhizosphere zone. Pernar (2001) directly associates the productivity of fir stands with soil depth, while Bigler et al. (2004) use the increment of mature fir trees as a predictor of fir dieback. Research by Certini et al. (2000) also confirms soil depth as a direct and indirect (distribution and virulence of pathogenic fungus Heterobasidion annosum (Fries.) Bref.)) factor of fir tree mortality. Taking into account the obtained results, a rapid and economic snag inventory is a must both for the needs of forest management and protection and for the needs of other scientific disciplines. At the Fourth Ministerial Conference on the Protection of Forests in Europe, held on 2 October 2003, it was proposed that dry trees should be used as a new indicator of biodiversity, or in other words, that snags should have special ecological significance for biodiversity within forest ecosystems. It is, therefore, predicted that snag inventories will be undertaken with increasing frequency. In accordance with this, the proposed method could become an irreplaceable tool and a complement to standard field method. In addition, it has versatile applications, including national, regional or local forests taxation, certification processes, studies of site quality for animal species which depend on dry trees; classification of older stands, etc. The obtained results not only provided the current forest condition (inventory), but also indicated potential (focal points) and purpose of aerial surveys. Aerial photographs provide a survey of the field condition in a short time period, as well as allow for the possibility of planning efficient measures of mitigating dieback effects and evaluating dieback probability and rate. The results of the anal-
326
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Zna~ajke prostorne distribucije su{aca u bukovo-jelovoj {umi (313–327)
R. Pernar i dr.
yses enable the study of particular environmental features and their effects on forest dieback, as well as indicate the direction of future multidisciplinary research involving complex analyses of all environmental features. The results of the research are applicable primarily in the field of forest management, protection and harvesting, but they can also provide a basis for interpretations of events occurring in other fields. Keywords: color infrared (CIR) aerial photographs, spatial snag distribution, beech-fir forest, DRM, slope, exposition, GIS
Adresa autorâ – Authors’ address:
Primljeno (Received): 15. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 09. 12. 2010. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prof. dr. sc. Renata Pernar e-po{ta: rpernar@sumfak.hr Doc. dr. sc. Ante Seletkovi} e-po{ta: aseletkovic@sumfak.hr Mario An~i}, dipl. in`. {um. e-po{ta: ancic@sumfak.hr Jelena Su~i}, dipl. in`. {um. e-po{ta: jsucic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za izmjeru i ure|ivanje {uma Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
327
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja satelitskoga snimka IKONOS Ante Seletkovi}, Renata Pernar, Mario An~i}, Jelena Su~i} Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract Ovim se radom `ele istra`iti odnosi izme|u spektralnoga odbijanja zabilje`enoga na satelitskom snimku IKONOS spa~vanskoga podru~ja visoke prostorne rezolucije i pojedine sastojinske veli~ine, a samim tim i regresijski modeli za procjenu sastojinskih veli~ina. Za svaki je odsjek o~itana sa satelitskoga snimka srednja vrijednost spektralnoga odbijanja unutar ~etiri kanala. Kanoni~kom korelacijskom analizom ispitana je povezanost izme|u linearne kombinacije vrijednosti kanala i linearne kombinacije vrijednosti terenskih podataka za svako obilje`je posebno (broj stabala, prsni promjer, visina, temeljnica i volumen). Povezanost izme|u aritmeti~kih sredina vrijednosti spektralnih odbijanja po kanalima i varijabli procijenjena je Pearsonovom korelacijom. Za svaku sastojinsku veli~inu procijenjena su dva regresijska modela unutar ure|ajnoga razreda hrasta lu`njaka i to za svaki dobni razred posebno. Iz rezultata kanoni~ke korelacijske analize mo`emo zaklju~iti da su promatrane varijable u dobroj korelaciji sa sva 4 kanala. [to se ti~e mogu}nosti procjena sastojinskih veli~ina na satelitskim snimcima, najboljima su se pokazali rezultati regresijskih modela za tre}i dobni razred te za drugi i peti dobni razred. Tako|er rezultati ovih istra`ivanja pokazali su da u {estom i sedmom dobnom razredu nije opravdano procjenjivati sastojinske veli~ine za sve promatrane varijable zbog niskih vrijednosti koeficijenata determinacije. Kako su se za procjenu strukturnih elemenata sastojine koristili podaci bazirani na spektralnim informacijama iz piksela, mogu}i razlog lo{ijih rezultata procjene sastojinskih veli~ina za {esti i sedmi dobni razred le`i i u visokoj prostornoj rezoluciji satelitskoga snimka IKONOS, na kojem se nerijetko pokazuju izolirani pikseli (klasificirani kao klasa), umetnuti u podru~je koje predstavlja drugu klasu, {to ote`ava i daljnju analizu i upotrebu satelitskoga snimka. Klju~ne rije~i: IKONOS, spektralno odbijanje, regresijski modeli, procjena sastojinske veli~ine
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Zbog brzoga razvitka tehnologije u drugoj polovici XX. stolje}a dogodile su se velike promjene u na~inu prikupljanja podataka, osobito u razvijenijim zemljama (Kalafad`i} i Ku{an 1991). Osim uobi~ajenih terestri~kih na~ina prikupljanja podataka podaci o {umama sve se vi{e prikupljaju i metodama daljinskih istra`ivanja. Pojam daljinskoga istra`ivanja odnosi se na istra`ivanje povr{ine Zemlje kori{tenjem zna~ajki elektromagnetskih valova odaslanih ili odbijenih od istra`ivanih objekata radi pobolj{avanja upravljanja prirodnim resursima, kori{tenja zemlji{ta i za{tite okoli{a (Lillesand i Kiefer 1994). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Op}enito, daljinska istra`ivanja uklju~uju sve aktivnosti od snimanja, procesiranja, analiziranja, interpretiranja do dobivanja korisnih informacija iz podataka prikupljenih tim istra`ivanjima (Olui} 2001). Primjenom metoda daljinskih istra`ivanja smanjuje se opseg terenskoga rada te se otvara mogu}nost u{tede vremena i novca (Pernar i [elendi} 2006, Klobu~ar i Pernar 2009). Satelitska su daljinska istra`ivanja vrlo u~inkovita metoda, a satelitski snimci korisno sredstvo za nadgledanje i prou~avanje {umske vegetacije. Temeljna je postavka daljinskih istra`ivanja predvidjeti odnos izme|u spektralnoga odbijanja i promatrane varijable. Kako protuma~iti takav odnos zahtijeva pozna-
329
A. Seletkovi} i dr.
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
vanje reflektivnih svojstava promatranoga objekta (spektralna svojstva vegetacije, lista, …), veli~ine prikaza podru~ja (prostorna rezolucija) te ostale ~imbenike, kao {to su topografija, visina sunca, nagib i orijentacija izme|u snimljene povr{ine i senzora za snimanje (Wulder i dr. 2004). Za detaljnu i kvalitetnu analizu satelitskih snimaka, za prepoznavanje i izdvajanje odre|enih podataka vrlo su va`ne rezolucije satelitskih snimaka, a osobito prostorna rezolucija. Dobivanje informacija o {umama iz satelitskih snimaka bio je predmet velikoga broja istra`ivanja. Mnogi autori istra`uju planimetrijski i tematski potencijal snimaka sa satelita Landsat za kartiranje i inventuru prirodnih bogatstava te kartiranje na~ina kori{tenja zemlji{ta (Wastenson i dr. 1978, Ceusters i dr. 1978, Carneiro 1980, Cihlar i dr. 1980, Jaskolla i Hirschheider 1987). Istra`ivale su se mogu}nosti primjene satelitskih i aerosnimaka snimaka za procjenu taksacijskih veli~ina (Franklin 2003), volumena sastojina (Hall i dr. 1991, Franklin i dr. 1995, Gerylo i dr. 2002, Mäkelä i dr. 2004.), o{te}enosti {uma, vegetacije (Hall i dr. 2003, Jensen 2000, Fuller 2001, Maselli 2004). Procjenu i usporedbu volumena sastojine sa satelitskih snimaka razli~ite prostorne rezolucije (IKONOS, IRS, LANDSAT ETM+, SPOT) provode u svojim istra`ivanjima Shresta (2001) i Hagner (2002). Jednom rije~ju satelitski su snimci na{li vrlo {iroku primjenu u {umarstvu.
2. Problematika istra`ivanja – Research problem Nova era daljinskih istra`ivanja po~inje krajem 90-ih godina 20. stolje}a lansiranjem nove generacije satelita visoke rezolucije (IKONOS), koji omogu}uju znanstvenicima da istra`uju njihovu primjenu i mogu}nost upotrebe za pra}enje prirodnih bogatstava. Satelitski snimci visoke rezolucije sa satelita IKONOS mogu biti korisni za mnoge gospodarske resurse (Goetz i dr. 2003). Satelitski snimci metarske i centimetarske rezolucije, kao pankromatski snimci IKONOS i Quickbird, uglavnom su kori{teni u tropskim {umama za vizualnu interpretaciju, delineaciju kro{anja stabala (Asner i dr. 2002, Read i dr. 2003, Clark i dr. 2004a, 2004b). Lizarazo (2006) procjenjuje rezultate i uspore|uje primjenjivost metoda stabla odlu~ivanja (decision tree) i najve}e vjerodostojnosti (maximum likelihood) nadzirane klasifikacije pri kartiranju pokrovnosti i na~ina kori{tenja urbanoga zemlji{ta. Nadalje Lennartz i dr. (2004) koriste satelitski snimak IKONOS za klasifikaciju i kartiranje tipova {umske pokrovnosti. Koriste}i se vizualnom interpretacijom satelitskoga snimka IKONOS (1m PAN i 4m MS) za prou~a-
330
vanje strukture {uma, Read i dr. (2003) zaklju~uju da su takvi snimci odli~an izvor podataka za procjenu, pra}enje stanja i analizu. Kawamura i dr. (2004) opisuju metodu prepoznavanja parametara nu`nih za razlikovanje, prepoznavanje {umskih vrsta (tipova) na satelitskim snimcima IKONOS, kao i spektralne i teksturne zna~ajke tih vrsta. Usporedbu vegetacijskih indeksa dobivenih i izra~unatih s razli~itih senzora istra`uju Steven i dr. (2003). Dosada{nja istra`ivanja u hrvatskom {umarstvu temeljila su se na satelitskim snimcima snimljenim tematskim kartografom (Thematic mapper) sa satelita Landsat 5 TM i 7 ETM+. Prvo upoznavanje {umarskih stru~njaka s primjenom satelitskih snimaka datira iz 1993. godine kada Benko i Ku{an opisuju mogu}nost izravnoga uklapanja rezultata interpretacije satelitskih snimaka u GIS-ov model. Nadalje, Lampek i Ku{an (1994) koriste satelitske snimke Landsat TM za kartiranje na~ina kori{tenja zemlji{ta te prou~avaju mogu}nosti pove}anja interpretabilnosti tih snimaka. Mogu}nost kartiranja pomo}u satelitskih snimaka Landsat TM istra`uje Ku{an (1996) te odre|uje spektralna svojstva vrste drve}a i {umskih sastojina i na temelju tih istra`ivanja postavlja regresijske modele za procjenu sastojinskih veli~ina. Pejnovi} (2000) uspore|uje digitalnu i vizualnu interpretaciju satelitskoga snimka Landsat TM za potrebe inventure {uma. Primjenjivost regresijskih modela za procjenu sastojinskih veli~ina na satelitskim snimcima prou~avaju Kova~ (2001) te Ku{an i Pernar (2001). Pernar i [elendi} (2006) istra`uju na~in pobolj{anja odnosno pove}anja interpretabilnosti aerosnimaka i satelitskih snimaka Landsat 7 ETM+ za potrebe ure|ivanja {uma. Vukeli} i dr. (2006) rade usporedbu, kontrolu i mogu}nost nadopune rezultata kartiranja {umske vegetacije sjevernoga Velebita s kartom pokrova zemlji{ta Hrvatske (CORINE Land Cover 2000 Hrvatska) izra|enoj na temelju ortorektificiranih satelitskih snimaka Landsat 5 TM i Landsat 7 ETM. U posljednje se vrijeme koriste za potrebe Nacionalne inventure Hrvatske satelitski snimci sa satelita SPOT, Aster i IRS za provedbu kontrolirane i nekontrolirane klasifikacije zemlji{ta i uspostavu regresijskih modela za procjenu sastojinskih veli~ina (^avlovi} 2010). Tako|er Seletkovi} i dr. (2008) ispituju to~nost klasifikacije satelitskoga snimka visoke prostorne rezolucije IKONOS za potrebe {umarstva. Na temelju navedenoga vidljivo je da su satelitski snimci u svijetu i u nas kori{teni u raznim aspektima istra`ivanja. Prou~avao se potencijal satelitskih snimaka, ra|ene su analize u~inkovitosti za kartiranje pokrovnosti zemlji{ta, na~ina kori{tenja zemlji{ta, {umskih sastojina te pojedina~nih stabala, istra`ivaCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329â&#x20AC;&#x201C;343)
A. Seletkovi} i dr.
Slika 1. Satelitski snimak IKONOS Fig. 1 IKONOS satellite image na je i ocjenjivana to~nost klasifikacije (vizualna i digitalna), procjenjivana je biomasa, istra`ivale su se mogu}nosti primjene satelitskih snimaka za procjenu taksacijskih veli~ina, volumena sastojina, o{te}enosti {uma, vegetacije, kartiranje opo`arenih podru~ja i pra}enje sukcesije vegetacije. Rezultati tih istra`ivanja potvrdili su mogu}nost primjene satelitskih snimaka u {umarstvu. Budu}i da satelitski snimci visoke prostorne rezolucije nisu dosad na{li ve}u primjenu u hrvatskom {umarstvu, name}e se ideja o mogu}nosti njihove primjene. Tako je i osnovni cilj ovoga rada istra`iti odnose izmeCroat. j. for. eng. 32(2011)1
|u spektralnoga odbijanja zabilje`enoga na satelitskom snimku visoke prostorne rezolucije IKONOS i pojedine sastojinske veli~ine, a samim tim i regresijske modele za procjenu sastojinskih veli~ina.
3. Materijal i metode istra`ivanja Material and methods Glavni materijal za izradu ovoga rada bio je satelitski snimak visoke prostorne rezolucije IKONOS (slika1) povr{ine 132 km2 u 5 spektralnih kanala: PAN (1 Ă&#x2014; 1m) i 4 MS Bundle. Cjelokupna obra-
331
A. Seletkovi} i dr.
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329â&#x20AC;&#x201C;343)
Slika 2. Podru~je istra`ivanja Fig. 2 Research area da satelitskoga snimka za potrebe istra`ivanja napravljena je pomo}u programskoga paketa ERDAS IMAGINE 9.3. Ortorektifikacija satelitskoga snimka IKONOS provedena je pomo}u digitalnoga modela reljefa i Hrvatske osnovne karte (HOK 1 : 5000) te digitalnoga ortofota (DOF 1 : 5000). Naime, satelitski snimci
332
moraju biti Âťstavljeni u stvarnostÂŤ kako bi se mogli povezati u geografski informacijski sustav (GIS), odnosno kako bi uop}e mogli prikazivati realne odnose izme|u proporcija objekata u stvarnosti i objekata na snimcima. Odre|ene su temeljne kontrolne to~ke (GCP) s to~nim geografskim koordinatama. Koristili su se Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
A. Seletkovi} i dr.
Tablica 1. Rezultati kanoni~ke korelacije Table 1 Results of canonical correlation 2
3
Dobni razred – Age class 5
6
7
r = 0,911 R2 = 83,0 %
r = 0,952 R2 = 90,67 %
r = 0,908 R2 = 82,4 %
r = 0,751 R2 = 56,4 %
r = 0,648 R2 = 42,0 %
r = 0,774 R2 = 59,84 %
r = 0,917 R2 = 84,07 %
r = 0,847 R2 = 71,72 %
r = 0,46 R2 = 21,19 %
r = 0,716 R2 = 51,28 %
r = 0,872 R2 = 76,05 %
r = 0,957 R2 = 91,53 %
r = 0,832 R2 = 69,22 %
r = 0,0,512 R2 = 26,23 %
r = 0,565 R2 = 31,96 %
r = 0,874 R2 = 76,47 %
r = 0,921 R2 = 84,86 %
r = 0,901 R2 = 81,17 %
r = 0,703 R2 = 49,38 %
r = 0,756 R2 = 57,15 %
r = 0,856 R = 73,32 %
r = 0,900 R = 81,30 %
r = 0,896 R = 80,28 %
r = 0,686 R = 47,10 %
r = 0,759 R = 57,61 %
Varijable Variables Broj stabala Number of trees
Prsni promjer Diameter at breast height
Visina Height
Temeljnica Basal area
Drvna zaliha Volume
Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other
2
lako prepoznatljivi objekti, poput raskri`ja putova ili prosjeka, dijelova autoceste itd. To~nost ovisi o preciznosti izvora kori{tenoga za odre|ivanje kontrolnih to~aka. Upotijebljeni softver prikazuje razinu pogre{ke za svaku to~ku, {to poma`e pri odre|ivanju to~ne pozicije. Kako se radi o ravnom terenu, za ovu se proceduru koristilo pribli`no 30 – 40 to~aka. Nakon {to su to~ke definirane, odabrana je tehnika prilago|avanja snimka prema razli~itim, prethodno definiranim to~kama. Ovaj proces na kraju dovodi do rektificiranoga snimka. Kada uklju~imo altimetri~ke podatke (DMR), snimak je ortorektificiran. Osim podataka o DMR-u potrebni su i podaci o senzoru kori{tenom za snimanje te podaci o polo`aju Sunca u trenutku snimanja. Svi navedeni podaci isporu~eni su zajedno sa snimkom. Krajnji je rezultat ove metode snimak koji, bez obzira na razli~itosti u reljefu, prikazuje jednaku vrijednost digitalnoga broja (DN) za iste vrste objekata, neovisno o njihovu polo`aju u prostoru. Na istra`ivanom je podru~ju provedena terenska izmjera sastojinskih veli~ina u ure|ajnim razredima hrasta lu`njaka i poljskoga jasena u svim dobnim razredima (2. do 7. dobnoga razreda) koja se usporeCroat. j. for. eng. 32(2011)1
2
2
2
2
dila s podacima iz Osnova gospodarenja te je uspostavljena baza podataka s odjelima i odsjecima u sklopu dviju gospodarskih jedinica: Vrbanjske {ume i Slavir. Najve}i broj, ukupno 504 odsjeka, pripada ure|ajnomu razredu hrasta lu`njaka. Za svaki odsjek o~itana je sa satelitskoga snimka srednja vrijednost spektralnoga odbijanja unutar ~etiriju kanala. Te su o~itane vrijednosti pridru`ene navedenoj bazi podataka. Za sve varijable provedena je deskriptivna statistika. U svim je analizama razina zna~ajnosti od 5 % smatrana statisti~ki zna~ajnom. Kanoni~kom korelacijskom analizom ispitana je povezanost izme|u linearne kombinacije vrijednosti kanala i linearne kombinacije vrijednosti terenskih podataka za svako obilje`je posebno (broj stabala, prsni promjer, visina, temeljnica i volumen). Budu}i da nema jedinstvenoga rje{enja, treba promatrati linearnu kombinaciju koja daje najbolju korelaciju izme|u promatranih varijabli. Povezanost izme|u aritmeti~kih sredina vrijednosti spektralnih odbijanja po kanalima i varijabli procijenjena je Pearsonovom korelacijom. Rezultati procjene na satelitskom snimku uspore|eni su s po-
333
A. Seletkovi} i dr.
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329â&#x20AC;&#x201C;343)
dacima terenske izmjere, odnosno s podacima preuzetim iz osnova gospodarenja. Na temelju tih podataka dobiveni su odnosi izme|u spektralnoga odbijanja zabilje`enoga na satelitskom snimku i pojedine sastojinske veli~ine, a samim tim i regresijski modeli za procjenu sastojinskih veli~ina. Za svaku sastojinsku veli~inu procijenjena su dva regresijska modela unutar ure|ajnoga razreda hrasta lu`njaka, i to za svaki dobni razred posebno. Prvi je model procijenjen pomo}u stepwise procedure, pri ~emu su nezavisne varijable bile vrijednosti svih ~etiriju kanala, s tim da se odabire kombinacija onih kanala koji najbolje obja{njavaju zavisnu varijablu. Drugi je regresijski model sadr`avao kombinaciju svih ~etiriju kanala zajedno.
4. Podru~je istra`ivanja â&#x20AC;&#x201C; Research area Za potrebe istra`ivanja odabrane su spa~vanske {ume te je naru~eno satelitsko snimanje prema definiranomu podru~ju obuhvata. Snimanje je obavljeno 18. listopada 2006. godine. Iz toga je snimanja dobi-
ven satelitski snimak IKONOS podru~ja spa~vanskih {uma (slika 2). Snimak djelomi~no ili u potpunosti pokriva ~etiri gospodarske jedinice (Vrbanjske {ume, Oto~ke {ume, Slavir, Kragujna).
5. Rezultati istra`ivanja i rasprava Results of research and discussion Najprije je za sve varijable (broj stabala, visina, prsni promjer, temeljnica i volumen) provedena deskriptivna statistika. Za sva ~etiri kanala satelitskoga snimka IKONOS utvr|ene su vrijednosti spektralnih odbijanja s obzirom na promatrane dobne razrede. Najbolja korelacija izme|u promatranih varijabli i spektralnih vrijednosti pojedinih kanala utvr|ena je pomo}u kanoni~ke korelacije. Iz tablice 1 vidljivo je da je kanoni~ka korelacija za sva promatrana obilje`ja u tre}em dobnom razredu ve}a od 0,9. U tre}em dobnom razredu prvo kanoni~ko rje{enje za kombinaciju s ~etiri kanala, s kombinacijom broja stabala uz korelaciju od 0,95 zajedni~ki obja{njava (preklapa se) 90 % varijabilno-
Slika 3. Prikaz smjera i ja~ine korelacije za broj stabala po dobnim razredima Fig. 3 Direction and strength of correlation between the number of trees per age classes 334
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329â&#x20AC;&#x201C;343)
sti. Najlo{ija se korelacija 0,46 pokazala za prsni promjer i za sva 4 kanala u 6. dobnom razredu, s preklapanjem varijabilnosti od 21,19 %. Promatra li se kanoni~ka korelacija za broj stabala po svim dobnim razredima, razvidno je da su dobre korelacije u drugom (0,91), tre}em (0,95) i petom (0,91) dobnom razredu gdje se obja{njava 80 â&#x20AC;&#x201C; 90 % varijabilnosti, dok je kod {estoga i sedmoga dobnoga razreda korelacija od 0,75 i 0,65 uz koeficijente determinacije R2 = 56,4 % i 42 %. Tako|er su vrlo sli~ni rezultati kod drvnoga volumena gdje je najlo{ija korelacija u {estom (0,69) i sedmom (0,76) dobnom razredu. Navedeno je vidljivo na slikama 3 i 4, na kojoj ja~inu korelacije obja{njava duljina strelice (smjer), a kut izme|u promatranih varijabli ozna~ava pozitivnu ili negativnu korelaciju (manji kut, korelacija pozitivna). Regresijski modeli za procjenu sastojinskih veli~ina dobiveni su na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja zabilje`enoga na satelitskom snimku pojedine sastojinske veli~ine. Za svaku sastojinsku veli~inu procijenjena su dva regresijska modela unutar ure|ajnoga razreda
A. Seletkovi} i dr.
hrasta lu`njaka (1101), i to za svaki dobni razred posebno (tablice 2 â&#x20AC;&#x201C; 6). Iz rezultata procjena regresijskih modela za drugi dobni razred (tablica 2) najbolje se procjenjuje broj jasenovih stabala. Za model koji sadr`i sva ~etiri kanala koeficijent determinacije R2 = 61,50, dok za model u kojem se broj stabala procjenjuje pomo}u postupne (stepwise) procedure zna~ajna su se pokazala samo dva kanala: K2 i K3 i R2 = 60,60. Rezultati procjene modela za broj grabovih stabala pokazuju da se pomo}u sva ~etiri kanala obja{njava oko 41 % varijabilnosti broja grabovih stabala, a da se ukupan broj stabala opisuje s 55,95 % varijabilnosti. [to se ti~e prsnoga promjera svih vrsta, vrijednosti su koeficijenta determinacije ispod 20 %, pa se mo`e zaklju~iti da u drugom dobnom razredu nije opravdano procjenjivati prsni promjer pomo}u vrijednosti spektralnih odbijanja. Pri procjeni visine najbolji se pokazao model za grab. Koeficijent determinacije za sva ~etiri kanala iznosi R2 = 69,22. Izbacimo li iz modela kanal K3, koeficijent se determinacije gotovo ne mijenja: R2 = 69,21.
Slika 4. Prikaz smjera i ja~ine korelacije za volumen po dobnim razredima Fig. 4 Direction and strength of correlation between the volume per age classes Croat. j. for. eng. 32(2011)1
335
A. Seletkovi} i dr.
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
Tablica 2. Rezultati regresijskih modela za drugi dobni razred Table 2 Results of regression model for the second age class Varijable Variables Broj stabala Number of trees Prsni promjer Diameter at breast height Visina Height
Temeljnica Basal area
Drvna zaliha Volume
Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total
Postupno – Stepwise Kanali Bands
K4
R2
5,70
60,60 40,95
0,13
–0,04 –0,06
6,01 19,17
K1, K2, K4 –1,52
1,69
–0,09
51,15
K4 K1, K2, K4 –0,54
0,48
–0,04 –0,01
8,56 69,21
K2, K3 K1, K2, K4
–1,56 –0,90
1,76
0,93
0,07
59,37 33,78
K2, K3 K1, K2, K4
–11,90 –4,88
13,39
5,03
0,37
56,73 32,24
–0,81
8,83
K1
K2
K3
K2, K3 –100,51 112,09 K1, K2, K4 82,09 –79,29
K4 K2, K4
K4
Za procjenu temeljnice u drugom dobnom razredu najbolje se pokazao model za jasen R2 = 60,57 sa sva 4 kanala, a postupna je procedura izdvojila samo dva kanala K2 i K3 s R2 = 59,37. Za procjenu ukupne temeljnice u modelu sa sva 4 kanala R2 = 46,39. [to se ti~e volumena, rezultati su vrlo sli~ni, no najbolja je procjena pomo}u modela dobivena za drvni volumen jasena R2 = 57,79, a postupna je procedura tako|er izdvojila samo kanale K2 i K3 s R2 = 56,73. Na temelju navedenoga mo`e se zaklju~iti da su se kanali K2 i K3 pokazali najboljima za procjenu parametara jasena u drugom dobnom razredu. Za tre}i dobni razred rezultati procjena regresijskih modela prikazani su u tablici 3. Broj stabala najbolje se procjenjuje za hrast, pa tako u modelu sa ~etiri kanala koeficijent determinacije iznosi R2 = 70,08 %, a postupnom procedurom izdvojeni su
336
Svi kanali – All bands K1
K2
K3
K4
R2
–5,27 34,16 88,34 94,44 170,55 –0,28 –0,03 –0,66 –1,39 0,36 –0,19 –0,53 –0,54 –0,24 0,54 1,03 1,11 1,66 1,25 2,87 5,46 6,19 11,07
58,74 –122,30 –80,23 –126,71 –263,77 0,43 0,23 0,59 1,65 –0,11 0,22 0,48 0,45 1,51 –1,86 –0,92 –1,55 –2,63 10,16 –13,18 –4,94 –8,71 –15,48
–62,68 98,72 –5,62 36,83 101,31 –0,13 –0,08 0,18 –0,10 –0,25 0,05 0,00 0,10 –1,42 1,50 –0,09 0,50 1,11 –12,51 11,73 –0,39 2,90 5,37
–0,15 0,21 5,69 8,43 13,00 –0,06 –0,07 –0,07 –0,09 –0,01 –0,05 –0,01 0,00 –0,09 –0,01 0,07 0,10 0,05 –0,74 –0,18 0,37 0,54 –0,06
12,68 61,50 41,14 56,92 55,95 12,79 19,77 15,95 51,40 17,99 14,74 69,22 15,00 23,09 60,57 34,05 54,79 46,39 26,44 57,79 32,43 55,06 36,50
kanali K1 i K3 sa R2 = 68,25 %. Tako|er rezultati procjene modela broja grabovih stabala pokazuju da se pomo}u sva ~etiri kanala obja{njava 61,60 % varijabilnosti, a da se ukupan broj stabala tre}ega dobnoga razreda sa sva ~etiri kanala opisuje sa 70,41 % varijabilnosti. Pri procjeni prsnoga promjera najbolji se pokazao regresijski model za hrast s vrijednostima koeficijenta determinacije u modelu sa sva ~etiri kanala R2 = 68,13 % i za grab s koeficijentom determinacije R2 = 60,14 %. U modelima procjene visine stabala najboljim se pokazao model za jasen u modelu sa sva ~etiri kanala s koeficijentom determinacije R2 = 63,92 %, a postupnom su procedurom izdvojeni kanali K1 i K3 sa R2 = 59,22 %. Tako|er rezultati procjene modela za visinu hrastovih stabala pokazuju da se pomo}u sva ~etiri kanala obja{njava oko 52 % varijabilnosti visine hrastovih stabala. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
A. Seletkovi} i dr.
Tablica 3. Rezultati regresijskih modela za tre}i dobni razred Table 3 Results of regression model for the third age class Varijable Variables Broj stabala Number of trees Prsni promjer Diameter at breast height Visina Height
Temeljnica Basal area
Drvna zaliha Volume
Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total
Postupno – Stepwise Kanali Bands K1, K3 K1 K3 K1, K4 K2 K2
K1 27,11 10,25
K4
–30,54 55,05 7,15 38,64 –1,47
–0,93
K1, K3 K2
–0,61
K1, K2 K4 K3
4,11
0,89
K1
K2
K3
K4
R2
68,25 24,50 47,45 77,27 58,89 32,06
10,41 –0,82 –74,45 –9,14 –74,00 9,18 3,41 0,63 1,56 1,17 –0,15 0,53 0,94 5,00 2,35 –1,83 0,94 6,46 77,01 31,86 –15,31 13,24 106,78
19,86 12,77 103,93 –24,47 112,09 –13,15 –5,08 –2,34 –2,83 –1,54 –0,63 –0,90 –1,21 –4,62 –2,88 2,08 –2,42 –7,85 –74,68 –41,27 16,24 –30,06 –129,76
–44,55 –23,31 –6,79 14,56 –60,09 8,77 3,79 1,88 3,19 0,97 1,16 0,51 1,18 0,93 1,69 0,50 2,23 5,35 20,02 26,76 6,90 29,66 83,34
0,48 2,76 –3,48 7,34 7,10 –0,06 0,26 0,07 0,08 0,00 0,04 0,03 –0,01 0,09 0,27 –0,03 0,21 0,54 1,27 3,63 –0,08 1,92 6,75
70,08 33,66 61,60 79,59 70,41 68,13 41,22 60,14 26,12 52,14 63,92 31,07 20,36 66,26 63,55 55,81 75,84 79,73 65,31 65,13 53,21 66,23 74,20
59,22 20,22
–0,15 –3,23 0,26 1,45 0,60 58,77
R2
50,52
–46,93
K4
Kod ovoga dobnoga razreda primje}uje se da se od svih promatranih parametara najbolje mo`e procijeniti temeljnica, kako svih vrsta drve}a pojedina~no, tako i ukupno. Procjenu temeljnice po vrstama drve}a najbolje opisuje model za hrast, uklju~uju}i sva ~etiri kanala, s vrijednosti koeficijenta determinacije R2 = 66,26 %, te model za jasen sa R2 = 63,55 %. Ukupna temeljnica tre}ega dobnoga razreda u modelu koji uklju~uje sva ~etiri kanala opisuje se sa 79,73 % varijabilnosti. Sli~ni rezultati kao kod procjene temeljnice, vidljivi su i za drvni volumen. Tako rezultati procjene modela volumena hrasta pokazuju da se pomo}u sva ~etiri kanala obja{njava 65,31 % varijabilnosti, za jasen 65,13 %, grab 53,21 %, a ukupni volumen opisuje se s 74,20 % varijabilnosti. Iz rezultata procjene regresijskih modela za tre}i dobni razred vidljivo je da se svi promatrani parametri (broj stabala, prsni promjer, visina, temeljnica i Croat. j. for. eng. 32(2011)1
K3
–28,82
K1
K4 K1, K2 K4 K3
K2
Svi kanali – All bands
3,30 13,64 7,04
62,40 52,62 47,69 61,20 58,93 51,51 46,65 47,04
volumen) jako dobro procjenjuju u modelima sa sva ~etiri kanala s koeficijentima determinacije od 60 % do 80 %. Rezultati procjena regresijskih modela za peti dobni razred prikazani su u tablici 4. Kao {to je vidljivo iz tablice, najbolji rezultati procjene sastojinskih veli~ina na temelju izra|enih regresijskih modela postignuti su za broj stabala hrasta u modelu sa sva ~etiri kanala s koeficijentom determinacije R2 = 76,13 %. Rezultati procjene modela broja jasenovih stabala pokazuju da se pomo}u sva ~etiri kanala obja{njava 67,12 % varijabilnosti. [to se ti~e prsnoga promjera mo`e se istaknuti samo hrast s vrijednosti koeficijenta determinacije od R2 = 38,82 %. Kod procjene visine najbolji se pokazao regresijski model za grab s vrijednostima koeficijenta determinacije, u modelu sa sva ~etiri kanala R2 = 51,86 %, i za hrast s koeficijentom determinacije R2 = 30,19 %.
337
A. Seletkovi} i dr.
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
Tablica 4. Rezultati regresijskih modela za peti dobni razred Table 4 Results of regression model for the fifth age class Postupno – Stepwise Kanali K1 K2 K3 Bands Hrast – Pedunculate oak K1, K2, K3, K4 –39,72 51,17 –16,41 Broj Jasen – Ash K1, K2, K3, K4 20,03 –26,15 19,61 stabala Grab – Hornbeam Number Ostalo – Other of trees Ukupno – Total Prsni Hrast – Pedunculate oak K1, K2, K4 3,57 –3,73 promjer Jasen – Ash K2 –1,39 Diameter Grab – Hornbeam at breast Ostalo – Other K1, K3, K4 1,11 –0,92 height Hrast – Pedunculate oak K1, K2 0,65 –0,74 Jasen – Ash K2 –0,57 Visina Height Grab – Hornbeam Ostalo – Other K1, K2, K3 1,82 –0,96 –0,59 Hrast – Pedunculate oak K4 K4 Temeljnica Jasen – Ash Grab – Hornbeam Basal area Ostalo – Other Ukupno – Total K1, K2 1,38 –1,56 Hrast – Pedunculate oak K4 Jasen – Ash K4 Drvna zaliha Grab – Hornbeam Volume Ostalo – Other Ukupno – Total K2 –6,27 Varijable Variables
Promatra li se temeljnica, najbolje se procjenjuje za hrast R2 = 52,08 %, u modelu sa sva ~etiri kanala i za jasen R2 = 51,61 %, dok pri procjeni drvnoga volumena model za jasen obja{njava 48,42 % varijabilnosti, za grab 41,97 %, a volumen hrasta opisuje se s 40,66 % varijabilnosti. Prikazani rezultati procjene regresijskih modela za {esti dobni razred (tablica 5) pokazuju da su vrijednosti koeficijenta determinacije za hrast za sve promatrane varijable niski (ispod 20 %), pa se mo`e zaklju~iti da u {estom dobnom razredu nije opravdano procjenjivati sastojinske veli~ine za hrast pomo}u vrijednosti spektralnih odbijanja u razli~itim kanalima. Isti se zaklju~ak mo`e dati ako se promatraju prsni promjeri i visina za sve vrste drve}a. Broj stabala najbolje se procjenjuje za jasen s koeficijentom determinacije R2 = 45,32 %. Kod temeljnice izdvojili su se jasen sa R2 = 39,31 % i grab R2 = 31,97 %.
338
Svi kanali – All bands K4
R2
K1
2,99 –6,40
76,13 67,12
–0,27
37,58 18,85
–0,18
37,52 24,06 23,63
–39,72 20,03 81,05 10,17 67,35 3,47 –0,19 1,34 0,81 0,50 0,06 3,39 1,66 –2,27 1,16 2,24 0,44 1,49 –29,90 15,81 26,56 6,36 18,39
0,48 –0,55
45,86 41,46 44,20
6,99 –7,57
12,96 34,22 41,49
8,34
K2
K3
51,17 –16,41 –26,15 19,61 –67,64 –10,69 –12,15 1,77 –60,69 0,39 –4,08 0,76 –2,34 1,84 –1,22 0,26 0,32 –0,98 –0,71 0,23 –1,04 0,66 –2,89 0,36 –0,75 –0,66 2,29 –0,30 –1,84 1,01 –2,11 –0,03 –0,34 –0,11 –2,03 0,58 27,56 –1,21 –25,06 12,17 –26,28 0,71 –4,51 –1,76 –28,06 9,18
K4
R2
2,99 –6,40 4,16 0,68 2,47 –0,25 0,13 0,03 –0,20 –0,04 0,07 0,05 –0,06 0,37 –0,44 0,13 0,00 0,09 5,79 –5,93 1,84 0,03 1,77
76,13 67,12 42,34 6,92 19,69 38,82 23,08 11,38 38,07 30,19 28,13 51,86 48,64 52,08 51,61 40,33 8,24 15,94 40,66 48,42 41,97 11,44 15,08
[to se ti~e volumena, najbolja je procjena pomo}u modela dobivena za volumen jasena R2 = 37,26 %, u modelu sa sva ~etiri kanala. Rezultati procjene regresijskih modela za sedmi dobni razred (tablica 6) imaju sli~an trend kao i za {esti dobni razred. Nije opravdano procjenjivati sastojinske veli~ine za hrast za sve promatrane varijable. U sedmom dobnom razredu potrebno je izdvojiti rezultate procjene modela za grab, koji pokazuje najve}e vrijednosti koeficijenta determinacije za sve varijable. Prikazani rezultati mogu se promatrati i uspore|ivati sa sli~nim istra`ivanjima na tom podru~ju. Tako Kayitakire i dr. (2006) u svom istra`ivanju na temelju teksturne analize satelitskoga snimka IKONOS procjenjuju pet glavnih sastojinskih parametara (dob, broj stabala, visina, opseg, temeljnica). Na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja koeficijenti determinacije (R2) kod jednostavne linearne regresije, za Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
A. Seletkovi} i dr.
Tablica 5. Rezultati regresijskih modela za {esti dobni razred Table 5 Results of regression model for the sixth age class Varijable Variables Broj stabala Number of trees Prsni promjer Diameter at breast height Visina Height
Temeljnica Basal area
Drvna zaliha Volume
Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total
Postupno – Stepwise Kanali Bands K1, K2, K3 K1, K3, K4 K2, K4
K1
K2
K3
–6,87 2,86
11,97
–7,04 5,24
–11,12
K1, K2, K4 14,43 K1, K2, K3, K4 1,90 K1, K4 –0,51 K1, K4 –0,18
–17,96 –3,05
1,25
K1, K2, K3, K4 0,19 K1, K4 –0,13 K4 K1, K2, K4 0,93 K2, K3, K4 K1, K2, K3, K4 0,40 K2, K4 K1, K2 0,38 K1, K2, K4 0,91 K3, K4 K1, K2, K3, K4 5,77 K2, K4
–0,37
0,13
K1, K2, K4
14,13
–0,75 0,42 -0,68 -0,47 -0,37 -1,09 -10,72 -6,10 -17,71
svih pet promatranih parametara, posti`u vrijednosti izme|u 0,30 i 0,66 %, {to je vrlo sli~no ovim istra`ivanjima. Tako|er je va`no napomenuti da se u novije vrijeme bolji rezultati procjene sastojinskih parametara posti`u kombinacijom ne samo vrijednosti spektralnih odbijanja nego i podacima dobivenim iz teksturne analize samoga snimka te upotrebom neuronskih mre`a.
6. Zaklju~ak – Conclusions Na temelju provedenoga istra`ivanja i dobivenih rezultata mogu se izvesti ovi zaklju~ci: Þ Kanoni~ka korelacija za sva promatrana obilje`ja po svim dobnim razredima pokazala je da su dobre korelacije u drugom, tre}em i petom dobnom razredu gdje se obja{njava 80 – 90 % varijabilnosti, dok je kod {estoga i sedmoga dobnoga razreda slaba korelacija. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
-0,77 0,92
-6,78 13,94
Svi kanali – All bands K4
R2
–3,05 6,96
8,44 45,31 33,61
4,18 0,17 0,29 0,12
15,26 14,94 12,93 9,09
0,04 0,07 0,05 –0,03 0,08 -0,17 0,29 0,21 2,17 -2,30 3,84
15,63 12,29 5,30 8,20 7,97 39,31 31,87 4,99 17,75 8,31 37,26 29,96
3,39
17,45
K1
K2
K3
–6,87 12,30 –7,33 3,26 –0,66 5,55 3,30 –13,17 –0,88 6,32 –8,05 1,78 14,43 –17,67 –0,33 1,90 –3,05 1,25 –0,59 –0,54 0,69 –0,43 0,19 0,06 0,55 –0,53 –0,01 0,19 –0,37 0,13 –0,09 –0,22 0,21 –0,07 –0,04 0,06 0,93 –0,89 0,16 -0,11 0,52 -0,77 0,40 -0,68 0,92 -0,31 -0,46 0,11 0,38 -0,45 0,07 0,90 -1,38 0,34 -0,03 5,55 -12,14 5,77 -10,72 13,94 -2,02 -6,87 2,77 5,55 6,22 0,85 14,01 -22,19 5,11
K4
R2
–0,08 –3,03 6,91 0,32 4,16 0,17 0,33 0,12 0,02 0,04 0,09 0,05 –0,03 0,08 -0,17 0,30 0,02 0,23 1,79 -2,30 4,00 0,18 3,68
8,47 45,32 33,68 2,70 15,26 14,94 13,74 9,50 1,28 15,63 13,37 6,07 8,48 8,00 39,31 31,97 5,81 18,21 8,69 37,26 30,18 6,66 17,84
Þ [to se ti~e mogu}nosti procjena sastojinskih veli~ina na satelitskim snimcima, najboljima su se pokazali rezultati regresijskih modela za tre}i dobni razred, i to za broj stabala hrasta lu`njaka i ukupan broj stabala, ukupnu temeljnicu i ukupni drvni volumen, s koeficijentima determinacije od 60 % do 80 %. Þ Op}enito iz rezultata procjene regresijskih modela utvr|eno je da se svi promatrani parametri (broj stabala, prsni promjer, visina, temeljnica i volumen) jako dobro procjenjuju u modelima sa sva ~etiri kanala unutar drugoga, tre}ega i petoga dobnoga razreda Þ Va`no je napomenuti da su rezultati ovih istra`ivanja pokazali da u {estom i sedmom dobnom razredu nije opravdano procjenjivati sastojinske veli~ine za sve promatrane varijable zbog niskih vrijednosti koeficijenata determinacije.
339
A. Seletkovi} i dr.
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
Tablica 6. Rezultati regresijskih modela za sedmi dobni razred Table 6 Results of regression model for the seventh age class Varijable Variables Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Grab – Hornbeam Ostalo – Other Ukupno – Total Prsni Hrast – Pedunculate oak promjer Jasen – Ash Diameter at breast Grab – Hornbeam Ostalo – Other height Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Visina Height Grab – Hornbeam Ostalo – Other Hrast – Pedunculate oak Temeljnica Jasen – Ash Grab – Hornbeam Basal area Ostalo – Other Ukupno – Total Hrast – Pedunculate oak Jasen – Ash Drvna zaliha Grab – Hornbeam Volume Ostalo – Other Ukupno – Total Broj stabala Number of trees
Postupno – Stepwise Kanali Bands K1, K3 K3, K4 K3, K4 K3, K4 K1, K4 K2, K3 K4 K1, K4 K1 K2, K3 K4 K2, K4
K1
K2
–6,38
K3 8,29 5,80 –20,04 –2,60
–15,45 1,87
5,72 –8,02
K1, K4
–12,64
K2
K3
K4
R2
0,17 0,24
11,26 27,22 38,54 5,97 20,73 13,52 22,10 45,88 2,69 12,80 19,98 29,93
–0,13 0,35 –0,01 0,16
26,78 53,41 1,96 21,30
–1,79 4,76
22,63 54,06
2,59
14,92
–3,87 1,55 –4,33 –0,94 –7,91 0,28 0,21 –0,60 0,61 0,08 0,28 0,11 0,63 –0,70 0,23 –0,51 0,06 –0,89 –12,74 3,51 –7,55 1,33 –14,86
–4,15 –3,07 –3,19 6,31 –8,10 1,99 1,61 –0,64 –0,53 0,26 0,36 –1,01 –0,37 –0,23 0,17 –0,18 0,09 –0,31 –1,40 3,70 –1,17 0,43 –0,54
10,23 7,45 –13,47 –7,79 –0,66 –3,08 –1,61 0,08 0,25 –0,42 –0,71 0,23 –0,19 1,10 0,01 –0,70 –0,18 0,36 16,41 –1,33 –11,27 –1,94 3,57
–0,02 –1,98 4,11 –1,08 1,59 –0,05 0,40 0,41 0,07 0,00 0,13 0,25 0,14 0,00 –0,14 0,34 –0,02 0,19 –0,03 –1,96 4,83 –0,24 2,73
12,73 27,40 39,32 7,67 22,21 13,97 23,63 46,82 4,32 13,28 22,27 30,18 3,87 7,31 27,18 54,33 4,05 21,67 5,55 23,06 54,07 3,81 15,12
–2,14 3,61 –0,64 1,33
–0,41
–0,71
K1, K4 K1, K3, K4
K1
0,53 0,39 0,32
–0,89
R2
K4
–2,74
–1,10 0,40
K1, K4 K2, K3, K4 K4 K1, K4
Svi kanali – All bands
0,38 –0,66
Þ Kako su se za procjenu strukturnih elemenata sastojine koristili podaci temeljeni na spektralnim informacijama iz piksela, mogu}i razlog lo{ijih rezultata procjene sastojinskih veli~ina za {esti i sedmi dobni razred le`i i u prostornoj rezoluciji satelitskoga snimka IKONOS. Naime, snimci visoke prostorne rezolucije nerijetko pokazuju izolirane piksele (klasificirane kao klasa) umetnute u podru~je koje predstavlja drugu klasu, {to ote`ava i daljnju analizu i upotrebu satelitskoga snimka.
–0,65
–12,00
Benko, M., V. Ku{an, Z. Kalafa|i}, 1993: Satelitske snimke kao sastavni dio GIS-a {umarstva (Satellite Images as Integral Part of Forestry GIS), Radovi [umarskog instituta, 28: 225–234. Carneiro, C. M. R., 1980: Planimetric and thematic mapping potential of Landsat MSS imagery for integrated surveys of South Brazilian natural resources. International archives of photogrammetry, 23 (B7): 143–150. Ceusters, A., R. Gomber, H. Gulinck, N. Sougnez, J. D. D, Hoore, 1978: Application of computer aided analysis of Landsat data to land use studies in Belgium. International archives of photogrammetry, 22 (7): 1497–1514.
7. Literatura – References
Cihlar, J., L. C. Goodfellow, T. T. Alfoldi, 1980: Remote sensing technology transfer to operational use in canadian forestry. International archives of photogrammetry, 23 (B7): 162–172.
Asner, G. P., M. Palace, M. Keller, R. Pereira Jr., J. N. M. Silva, J. C. Zweede, 2002: Estimating canopy structure in an Amazon forest from laser range finder and IKONOS satellite observations. Biotropica, 34 (4): 483–492.
Clark, D. B., C. S. Castro, A. L. D. Alvarado, J. M. Read, 2004a: Quantifying mortality of tropical rain forest trees using high spatial resolution satellite data. Ecology Letters, 7 (1): 52–59.
340
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
Clark, D. B., J. M Read, M. L. Clark, A. M. Cruz, M. F. Dotti, D. A. Clark, 2004b: Application of 1-m and 4-m resolution satellite data to ecological studies of tropical rain forests. Ecological Applications, 14: 61–74. ^avlovi}, J., 2010: Prva nacionalna inventura {uma Republike Hrvatske (The first national forest inventory in Croatia). Ministarstvo regionalnog razvoja {umarstva i vodnoga gospodarstva i [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb. Franklin, S. E., R. J. Hall, G. S. Ghitter, 1995: Satellite remote sensing of spruce understories in deciduous and mixedwood stands. In Proc. Resource Technology '94 Symposium, Decision Support 2001 – Sept. 12–16, 1994, Toronto, str. 239–247. Franklin, S. E., R. J. Hall, L. Smith, G. R. Gerylo, 2003: Discrimination of conifer height, age, and crown closure classes using Landsat-5 TM imagery near Fort Simpson, Northwest Territories. Int. J. Remote Sensing, 24 (9): 1823–1834. Fuller, D. O., 2001: Forest fragmentation in Loudoun County, Virginia, USA evaluated with multitemporal Landsat imagery. Landscape Ecol., 16: 627–642. Gerylo, G. R., R. J. Hall, S. E. Franklin, L. Smith, 2002: Empirical relations between Landsat TM spectral response and forest stands near Fort Simpson, Northwest Territories, Canada. Can. J. Remote Sensing, 28 (1): 68–79. Goetz, S. J., R. K Wright, A. J. Smith, E. Zinecker, E. Schaub, 2003: IKONOS imagery for resource management: Tree cover, impervious surfaces, and riparian bufer analyses in the mid-Atlantic region. Remote Sensing of Environment in IKONOS Fine Spatial Resolution Land Observation, 88 (1–2): 195–208 Hagner, O., 2002: Combined estimation of forest parameters from high- and medium resolution satellite imagery and forest inventory data. In: Proceedings of the ForestSAT conference in Edinburgh Scotland, 5–9 August 2002.
A. Seletkovi} i dr.
Symposium, 2004. IGARSS '04. Proceedings. 2004 IEEE International, Vol 4: 2256–2259. Kayitakire, F., C. Hamel, P. Defourny, 2006: Retrieving forest structure variables based on image texture analysis and IKONOS – 2 imagery. Remote Sensing of Environment, 102: 390–401. Klobu~ar, D., R. Pernar, 2009: Umjetne neuronske mre`e u procjeni sastojinskih obrastas cikli~kih snimaka (Artificial neural networks in the estimation of stand density from cyclicaerial photographs). [umarski list, 133 (3–4): 145–155. Kova~, K., 2001: Primjena regresijskih modela za procjenu sastojinskih veli~ina na satelitskim snimkama (Application of regression models to estimate stand size on satellite images). Specijalisti~ki rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb. Ku{an, V., I. Lampek, 1994: Prilog istra`ivanju pove}anja interpretabilnosti Landsat TM snimke za potrebe kartiranja kori{tenja zemlji{ta (Contribution to investigation of improving interpretibility of Landsat TM imagery for land use mapping), 13: 41–51. Ku{an, V., 1996: Kartiranje {uma pomo}u Landsat TM satelitskih snimaka (Mapping forests using Landsat TM images). Disertacija, Zagreb. Ku{an, V., R. Pernar, 2001: Primjena satelitskih snimaka za procjenu stanja sastojina (Stand condition assessment on satellite images). U: S. Mati} I dr. (ur.), Znanost o potrajnom gospodarenju hrvatskim {umama, [umarski fakultet Zagreb i [umarski institut Jastrebarsko, Zagreb, str. 429–434. Lennartz, S. P, R. G. Congalton, 2004: Classifying and mapping forest cover types using High Resolution Multispectral Imagery. ASPRS Annual Conference Proceedings. Lillesand, T. M., R. W. Kiefer, 1994: Remote sensing and image interpretation. Third edition, John Wiley&Sons, Inc, New York.
Hall, R. J., D. P., Davidson, D. R. Peddle, 2003: Ground and remote estimation of leaf area index in Rocky Mountain forest stands, Kananaskis, Alberta. Can. J. Remote Sensing, 29 (3): 411–427.
Lizarazo, I., 2006: Urban land cover and land use classification using high spatial resolution images and spatial metrics. Proceedings of the 2nd Workshop of the EARSeL SIG on Land Use and Land Cover, Bonn, 28–30 September 2006, str. 292–298.
Hall, R. J., R. V. Dams, L. N. Lyseng, 1991: Forest cutover mapping from SPOT satellite data. Int. J. Remote Sensing, 12 (11): 2193–2204.
Maselli, F., 2004: Monitoring forest conditions in a protected Mediterranean coastal area by the analysis of multi-year NDVI data. Remote Sens. Environ., 89: 423–433.
Jaskolla, F., A. Hirschheider, 1987: Operational application of remote sensing data in the framework of the CORINE Program. Proceedings of Willi Nordberg Symposium, Towards operational Cartographic Application, Graz, str. 169–175.
Mäkelä, H, A. Pekkarinen, 2004: Estimation of forest stand volumes by Landsat TM imagery and stand-level field-inventory data. Forest Ecology and Management, 196(2–3): 245–255.
Jensen, J. R., 2000. Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey. Kalafad`i}, Z., V. Ku{an, 1991: Visoka tehnologija u inventuri {uma (High-tech in forest inventory). [umarski list, 115 (11–12): 509–520. Kawamura, M., Y. Tsujiko, K. Tsujino, Sakai, T., 2004: Time-series fire-induced forest hazard mapping using Landsat and IKONOS imageries. Geoscience and Remote Sensing Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Olui}, M., 2001: Snimanje i istra`ivanje zemlje iz svemira (Earth Imaging and Exploration from Space). HAZU i GEOSAT d.o.o., Zagreb. Pejnovi}, T., 2000: Usporedba digitalne i vizualne interpretacije satelitske snimke za potrebe inventure {uma (Comparison of digital and visual intrepretation of satellite imagery for forest inventory). Specijalisti~ki rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb. Pernar, R., D. [elendi}, 2006: Prilog pove}anju interpretabilnosti aerosnimaka i satelitskih snimaka za potrebe ure-
341
A. Seletkovi} i dr.
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
|ivanja {uma (A contribution to improved interpretability of aerial and satellite imagery in forest management). Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 467–477. Read, J. M., D. B. Clark, E. M. Venticinque, M. P. Moreira, 2003: Application of merged 1-m and 4-m resolution satellite data to research and management in tropical forests. Journal of Applied Ecology, 40: 592–600. Seletkovi}, A., R. Pernar, A. Jazbec, M. An~i}, 2008: To~nost klasifikacije satelitske snimke visoke prostorne rezolucije IKONOS za potrebe {umarstva (Accuracy of high spatial resolution satellite images classification for forestry needs). [umarski list, 132 (9–10): 393–404. Steven, M. D., T. J. Malthus, F. Baret, H. Xu, M. J. Chopping, 2003: Intercalibration of vegetation indices from dif-
ferent sensor systems, Remote Sensing of Environment, 88 (4): 412–422. Vukeli}, J., D. Bari~evi}, S. Mikac, M. Rukavina, D. Tomljanovi}, 2006: Karta {umske vegetacije sjevernog Velebita (Map of forest communities on Northern Velebit). Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 139–148. Wastenson, L. T. Orhaug, S. I. Akersten, 1978: Swedish experience on forest inventory and landuse mapping by automatic classification of digital MSS dana from Landsat and aircraft. International archives of photogrammetry, 22 (7): 1475–1488. Wulder, M. A., R. J. Hall, N. C. Coops, S. E. Franklin, 2004: High Spatial Resolution Remotely Sensed Data for Ecosystem Characterization. BioScience, 54 (6): 511–521.
Abstract
Assessment of Stand Structural Elements on the Basis of Spectral Reflectance Values of an IKONOS Satellite Image Rapid technological advances in the second part of the 20th century have brought about immense changes in data collection methods, especially in developed countries. In addition to standard terrestric data collection methods, forest data are increasingly being collected with remote sensing methods. The application of remote sensing reduces the amount of field work and offers the possibility of saving time and money. Satellite remote sensing is a very efficient method, while satellite images are a useful means for the surveillance and study of forest vegetation. Remote sensing is based on the prediction of the relationship between spectral reflectance and the observed variable. To interpret this kind of relationship, it is important to know the reflective characteristics of the target object (spectral features of vegetation, leaf, etc.), the size of area presentation (spatial resolution), and other factors such as topography, sun height, slope and orientation between the surveyed area and the survey sensor. A detailed and high quality analysis of satellite imagery, recognition and selection of certain data is highly dependent on image resolution, and especially on spatial resolution. Acquiring information on forests from satellite photographs of high spatial resolution has been the subject of a large number of research activities. One of the approaches involves classification based on pixel value, or regression analyses in which spectral records are used to predict classes or continuous variables of stand structure. The basic objective of this work is to explore the relationship between spectral reflectance recorded in the IKONOS satellite image of high spatial resolution and any individual stand parameter, as well as regression models for the evaluation of stand parameters. The main material for this work was provided by the IKONOS satellite image of high spatial resolution for the Spa~va basin area. The survey was conducted on 18 October 2006. An IKONOS satellite image of the Spa~va basin with an area of 132 km² was delivered in 5 spectral channels: PAN (1x1m), and 4 MS Bundle. In the area of Vinkovci Forest Administration, within the management units encompassed by satellite surveying (MU Vrbanjske [ume, Kragujna, Slavir and Oto~ke [ume), field measurements were conducted in management classes of pedunculate oak and narrow-leaved ash through all age classes (2nd to 7th age class), for the purpose of subsequent comparison of interpretations and assessments of structural elements. Based on field measurements and Management Plan data, a database with compartments and subcompartments was established within two management units: Vrbanjske [ume and Slavir, where the largest number, 504 compartments in all, belong to the management class of pedunculate oak. For each compartment, the mean value of spectral reflectance within four channels was read from the satellite image. These read values were associated to the database mentioned earlier. Descriptive statistics was performed for all the variables. In all the analyses, the significance level of 5% was considered statistically significant. Canonical correlation analysis was used to examine the relationship between a linear combination of channel value and a linear combination of field data value for each feature separately (number of trees, diameter at breast height, height, basal area and volume). Since there is no uniform solution, a linear combination should be selected which provides the best correlation among the monitored variables.
342
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Procjena strukturnih elemenata sastojine na temelju vrijednosti spektralnoga odbijanja ... (329–343)
A. Seletkovi} i dr.
The Pearson’s correlation was used to study the relationship between arithmetic means of spectral reflectance values by channels and variables. The results of the assessment in the satellite image were compared with field measurement data, and with the data taken from the Management Plan. These data were used to generate the relationships between spectral reflectance recorded in the satellite image and a particular stand parameter, and consequently, the regression models for the assessment of stand parameters. Two regression models were assessed for each stand parameter within the management class of pedunculate oak, separately for each age class. The first model was assessed by means of the stepwise procedure, wherein the independent variables were the values of all four channels. A combination of the channels that best explains the dependent variable is selected. The second regression model contained a combination of all the four channels together (Table 2-6). The best correlation between the observed variables and spectral values of individual channels was determined by means of canonical correlation. Table 1 shows that canonical correlation for all the observed features in the third age class is higher than 0.9. In the third age class, the first canonical solution for the combination with four channels with the combination of tree number and correlation of 0.95 explains (overlaps) 90% of the variability. The poorest correlation of 0.46 proved to be for breast diameter and for all four channels in the sixth age class, with variability overlap of 21.19%. In terms of canonical correlation for tree number by all age classes, good correlations are observed in the 2nd (0.91), 3rd (0.95), and 5th (0.91) age class, where 80-90% of variability is explained. In contrast, correlation in the 6th and 7th age class was from 0.75 and 0.65, with determination coefficients of R² = 56.4% and 42%. Very similar results were obtained for volume, where the poorest correlation was found in the 6th (0.69) and 7th (0.76) age class. The results of canonical correlation analysis allow us to conclude that the observed variables are in good correlation with all the four channels for all age classes, except for age class 4, which cannot be assessed due to low spatial participation of this age class in the sample. As for the possibility of stand parameter assessment in satellite images, the results of regression models for the third age class proved to be the best. These results relate to the number of pedunculate oak trees and the total number of trees, the total basal area and the total volume. In general, the results of regression model assessment for the third age class show that all the observed parameters (number of trees, breast diameter, height, basal area and volume) are very well assessed in models with all four channels and determination coefficients of 60% and 80%. Stand parameters of the second and fifth age class are also well assessed. It should be pointed out that, according to research results, there is no justification to assess stand parameters for all the observed variables in the sixth and seventh age class due to low values of determination coefficients. Since data based on spectral information from pixels were used to assess stand structural elements, a possible cause of poorer assessment results of stand parameters for the 6th and 7th age class may be attributed to the spatial resolution of the IKONOS satellite image. Namely, images of high spatial resolution frequently show isolated pixels (classified as a class) inserted into the area that represents the second class, which makes further analysis and application of the satellite image more difficult. Keywords: IKONOS, spectral reflectance values, regression models, assessment of stand parameters
Adresa autorâ – Authors' address:
Received (Primljeno): 15. 10. 2010. Accepted (Prihva}eno): 29. 11. 2010. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Doc. dr. sc. Ante Seletkovi} e-po{ta: aseletkovic@sumfak.hr Prof. dr. sc. Renata Pernar e-po{ta: rpernar@sumfak.hr Mario An~i}, dipl. in`. {um. e-po{ta: ancic@sumfak.hr Jelena Su~i}, dipl. in`. {um. e-mail: jsucic@sumfak.hr Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet Zavod za izmjeru i ure|ivanje {uma Sveto{imunska 25 HR–10 000 Zagreb Hrvatska
343
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize nominalnoga tlaka na podlogu Tomislav Por{insky, Igor Stanki}, Andreja Bosner Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract U radu se prikazuje istra`ivanje mogu}nosti izvo`enja drva forvarderima na djelotvoran i okoli{no prihvatljiv na~in u uvjetima ograni~ene nosivosti glejnih tala hrvatskih nizinskih {uma zbog njihove pove}ane vla`nosti tijekom cijele godine. Analiza je provedena na primjeru srednje te{koga {estokota~noga forvardera Valmet 840.2, a obuhvatila je: 1) utjecaj smanjenja tereta na djelotvornost forvardera, 2) okoli{nu pogodnost forvardera u uvjetima ograni~ene nosivosti tla temeljem nominalnoga tlaka na podlogu (Mellgren 1980) prednjih i stra`njih kota~a vozila ovisno o masi utovarenoga drva, opremljenosti vozila u`im (600 mm) i {irim (710 mm) gumama, odnosno opremljenosti kota~a stra`nje (bogi) osovine gusjenicama. Granica je okoli{ne pogodnosti bilo dopu{teno optere}enje tla ograni~ene nosivosti < 60 kPa (Owende i dr. 2002). Rezultati analize djelotvornosti izvo`enja drva forvarderom pokazali su da je smanjenje tereta u uvjetima ograni~ene nosivosti glejnih tala, kao mjera koja osigurava kretnost vozila, ali i smanjenje razine o{te}ivanja {umskoga tla, izrazito neprihvatljiva zbog pada proizvodnosti i rasta jedini~nih tro{kova. Iz analize je nominalnoga tlaka na podlogu ispod kota~a prednje i kota~a (gusjenica) stra`nje osovine vidljivo da se u uvjetima ograni~ene nosivosti tla: 1) mo`e iskoristiti nominalna nosivost forvardera te djelotvorno izvoziti drvo, 2) pri ~emu }e okoli{nu pogodnost osigurati primjena ~etveroosovinskih (osmokota~nih) forvardera opremljenih {irim gumama te polugusjenicama na kota~ima prednje i stra`nje bogi osovine vozila. Klju~ne rije~i: nizinske {ume, forvarder, nominalni tlak na podlogu, djelotvornost, okoli{na pogodnost
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Jedan od kriterija za ocjenu uspje{nosti izvo|enja radova pri potrajnom gospodarenju {umama jest i okoli{na prihvatljivost. Pridobivanje drva na okoli{no prihvatljiv na~in odre|eno je postupcima u kojim sudjeluju razli~iti strojevi i alati te okolnostima primjereni na~ini izradbe drva, nakon kojih su {tete na stani{tu (tlo, voda) i sastojini (dube}a stabla, pomladak) najmanje mogu}e. Zbog sve ja~ega utjecaja glasa javnosti na okru`enje u kojem se danas nalazi {umarstvo, navedenomu svakako treba pridodati i estetski izgled {umskoga radili{ta u tijeku te po zavr{etku radova. Pridobivanje drva glavnoga prihoda nizinskih jednodobnih {uma u Hrvatskoj zasniva se na sje~i i Croat. j. for. eng. 32(2011)1
izradbi drva motornim pilama lan~anicama te izvo`enju drva forvarderima koje je izra|eno sortimentnom metodom. Pritom se rabe srednje te{ki (12 â&#x20AC;&#x201C; 16 t) i te{ki (> 16 t) forvarderi, ~ija se masa s teretom kre}e u rasponu od 25 do 40 t, a raspodijeljena je na tri ili ~etiri osovine. Troosovinski ({estokota~ni) forvarder opremljen je s dva ve}a kota~a na prednjoj osovini te ~etiri manja kota~a na stra`njoj, koja je izvedena kao udvojena, njihaju}a (bogi) osovina. ^etveroosovinski (osmokota~ni) forvarder opremljen je kota~ima istih dimenzija na prednjoj i stra`noj bogi osovini vozila. Bogi osovina, s kota~ima u tzv. tandemskom rasporedu, pove}ava kretnost i stabilnost forvardera pri radu po {umskom bespu}u. Tla nizinskih {uma Hrvatske te`ega su mehani~koga sastava, a u uvjetima ~estoga prekomjernoga
345
T. Por{insky i dr.
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345â&#x20AC;&#x201C;356)
Slika 1. Kretnost i djelotvornost forvardera? Fig. 1 Forwarder mobility and efficiency? vla`enja (podzemnom, oborinskom, poplavnom ili slivenom vodom) tijekom cijele godine smanjuje se njihova nosivost te se ona kao takva svrstavaju u osjetljiva {umska stani{ta. Za Warda i Lyonsa (2000) {umska stani{ta u kojima je potrebno preina~iti uobi~ajene postupke pridobivanja drva da bi se izbjegli {tetni utjecaji na ekolo{ke, ekonomske i dru{tvene funkcije {ume jesu osjetljiva. Smanjenje nosivosti podloge ograni~ava kretnost i smanjuje proizvodnost forvardera (Por{insky i Stanki} 2006a), ali i pove}ava razinu o{te}ivanja {umskoga tla (Por{insky i Stanki} 2006b), {to se o~ituje u njegovu zbijanju i nastanku kolotraga (slika 1). Iz navedenoga izlazi da }e pri transportu drva po {umskom bespu}u nizinskih {uma u Hrvatskoj biti pogodna vozila {to manjega dodirnoga tlaka. S gledi{ta ekonomi~ne uporabe zahtjev je hrvatskoga {umarstva forvarder nosivosti od 14 t i podiznim momentom hidrauli~ne dizalice od 100 kNm, kojim se osigurava utovar i izvo`enje trupaca velikih dimenzija iz sje~ina glavnoga prihoda (Horvat i dr. 2004). Paradoks izme|u primjene strojnoga rada i posljedi~nosti izvo|enja radova odre|uje mehanizirano pridobivanje drva na djelotvoran i okoli{no prihvatljiv na~in, {to obuhva}a: 1) djelotvornost (proizvodnost i tro{kove) strojnoga rada i 2) smanjenje utjecaja na stani{te strojeva obuhva}enih sustavom pridobivanja drva (Owende i dr. 2002, Akay i dr. 2007). Cilj je ovoga rada na primjeru srednje te{koga forvardera iskazati: 1) utjecaj smanjenja tereta na proizvodnost i jedini~ne tro{kove izvo`enja drva, 2) utjecaj mase utovarenoga drva na optere}enje kota~a forvardera, 3) utjecaj {irine guma te kori{tenja gusjenica u ovisnosti o masi utovarenoga drva na nominalni tlak na podlogu. Dobiveni rezultati dali bi smjer-
346
nice za dono{enje odluka pri nabavama forvardera, ~ime bi se u budu}nosti osiguralo djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva u uvjetima ograni~ene nosivosti glejnih tala iz sje~ina glavnoga prihoda nizinskih {uma.
2. Problem Pri ocjenjivanju okoli{ne pogodnosti {umskih vozila, kod kojih zbog stalnoga dodira s tlom raste mogu}nost njegova o{te}ivanja, kriteriji su ga`enje i zbijanje tla (Por{insky i Horvat 2005). Ga`enje je radnja kojom se zbija povr{ina tla zbog kretanja {umskih strojeva (MacDonald i dr. 2002), a ovisi o sekundarnoj otvorenosti sje~ne jedinice te najve}oj udaljenosti dohvata drva (Pentek i dr. 2010) prihvatnom napravom (hidrauli~na dizalica, vu~no u`e vitla) i odre|enoga sredstva za rad (forvarder, skider). Zbijanje tla, odnosno nastanak kolotraga kota~a, posljedica je kretanja vozila po {umskom bespu}u zbog kratkotrajnoga djelovanja dodirnih tlakova te (pro)klizavanja pogonskih kota~a (i) vu~enoga tereta (Horn i dr. 2004). Zbijanjem se tla razbijaju strukturni agregati, smanjuje se me|uagregatni prostor te koli~ina pora i volumen tla (Por{insky 2005). Zbog toga se pogor{ava toplotni re`im u tlu, mijenjaju se vodno-zra~ni odnosi u tlu i donekle se smanjuju uvjeti za ishranu koji su potrebni za razvitak biljaka (Arnup 1999), odnosno smanjuje se mikrobiolo{ka aktivnost zbog dovo|enja tla u anaerobne uvjete (Frey i dr. 2009). Zbijanjem se u prvom redu smanjuje koli~ina nekapilarnih pora i propusnost tla za vodu (Halvorson i dr. 2003), {to na nagnutim izbrazdanim povr{inama mre`om kolotraga vozila ubrzava Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356)
T. Por{insky i dr.
Slika 2. Razredi nosivosti tla Fig. 2 Soil strenght classes povr{insko otjecanje vode te u kona~nici izaziva eroziju (Owende i dr. 2002). Osjetljivost {umskoga tla na zbijanje odre|uju ovi ~imbenici: veli~ina dodirnih tlakova vozila, tekstura tla, vlaga tla tijekom privla~enja drva, udjel skeletnih i pjeskovitih ~estica u tlu, struktura tla, prirodna gusto}a i poroznost tla te debljina humusno akumulativnog sloja (Arnup 1999). U ograni~enim uvjetima nosivosti podloge kota~i udvojene (bogi) osovine fovardera opremaju se polugusjenicama, ~ime se ostvaruju vi{estruke koristi: 1) za{tita tla od o{te}ivanja, ponajprije od zbijanja i Croat. j. for. eng. 32(2011)1
premje{tanja slojeva tla zbog pove}anja povr{ine dodira, odnosno smanjenja dodirnoga tlaka (Bygdén i dr. 2004, Gerasimov i Katarov 2010), 2) osiguranje kretnosti vozila smanjenjem klizanja kota~a, ali i dubine kolotraga odnosno otpora kotrljanja vozila (Bygdén i dr. 2004, Bygdén i Wästerlund 2007, Suvinen 2006), 3) osiguranje djelotvornosti izvo`enja drva zbog mogu}nosti kori{tenja nominalne nosivosti vozila, ali i pove}anja brzine kretanja vozila (Por{insky i Stanki} 2006a), 4) smanjenje potro{nje goriva zbog smanjenja klizanja kota~a (Suvinen 2006), 5) pove}anje bo~ne stabilnosti forvardera pri utovaru i istova-
347
T. Por{insky i dr.
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356)
ru drva, ali i pri kretanju vozila pogotovo pri radu na nagnutim terenima (Sutherland 2003). Da bi se smanjilo o{te}ivanje tala ograni~ene nosivosti, osim kori{tenja polugusjenica, poduzimaju se dodatne mjere smanjivanja dodirnih tlakova forvardera, koje se o~ituju u uporabi vi{ekota~nih vozila (Nugent i dr. 2003, Partington i Ryans 2010), udvajanju kota~a (Ireland 2006, Owende i dr. 2002), uporabi {irih guma (Saarilahti 2002b), ali i regulaciji tlaka zraka u njima (Eliasson 2005, Sakai i dr. 2008), zatim u uporabi lanaca na prednjim kota~ima vozila (Suvinen 2006), smanjenju koli~ine utovarenoga drva (Por{insky 2005), planiranju trenutka izvo|enja radova (Saarilahti 2002a). Osim tih mjera istra`iva~i su se bavili i idejom pobolj{anja uvjeta nosivosti tla pokrivanjem vlaka pilanskim okorcima ili paletama (Owende i dr. 2002), odnosno sve prisutnijim zastorom vlaka {umskim ostatkom (Por{insky i Stanki} 2006b, Eliasson i Wästerlund 2007, Ampoorter i dr. 2007, Gerasimov i Katarov 2010) koji jo{ i danas predstavlja otpad pri sje~i i izradbi drva.
2.1 Nosivost tla – Ground Bearing Capacity Nosivost (~vrsto}a, prohodnost) tla jest sposobnost tla odupiranju vanjskim silama (djelovanju kota~a ili gusjenica vozila), a odre|ena je slijeganjem tla (dubina kolotraga) pod vanjskim optere}enjem. U {umarstvu je nosivost tla odre|ena kao najve}i dopu{teni dodirni tlak kota~a vozila (Saarilahti 2002b) bez o{te}ivanja tla, {to ovisi o vrsti i teksturnom sastavu tla, udjelu humusa i skeletnih ~estica (stalni parametri tla) te jedinom promjenjivom parametru – trenuta~noj vlazi (Por{insky 2005). Zadnja razredba terena za izvo|enje {umskih radova, napravljena u sklopu projekta EcoWood, a koja posebnu pa`nju poklanja okoli{no djelotvornomu pridobivanju drva na osjetljivim tlima, ra{~lanjuje nosivost u ~etiri razreda te za svaki propisuje dopu{teni dodirni tlak (slika 2). Ova opisna razredba nosivosti {umskoga tla tako|er preporu~uje uporabu izraza nominalnoga tlaka vozila na podlogu (Mellgren 1980) radi odre|ivanja pogodnosti primjene pojedinih vrsta i tipova vozila za privla~enje drva ovisno o grani~nom dopu{tenom dodirnom tlaku na tlo pojedinoga razreda ~vrsto}e (Ward i dr. 2003).
2.2 Nominalni tlak na podlogu – Nominal Ground Pressure Dodirni je tlak vozila omjer te`ine i povr{ine oslonca vozila s podlogom (tlom), a iskazuje okoli{nu pogodnost odre|enoga {umskoga vozila. Problem je pri izra~unu dodirnih tlakova vozila za kreta-
348
nje po {umskom bespu}u ovisnost dodirne povr{ine gume kota~a i tla o: 1) elasti~nim deformacijama optere}enoga kota~a (zna~ajke gume, tlak punjenja zrakom) i 2) plasti~no-elasti~nim deformacijama tla (granulometrijski sastav, vlaga). U `elji za standardiziranjem na~ina izra~una dodirnih tlakova {umskih vozila, radi me|usobne usporedivosti u prvom redu vozila (ili razli~ite opremljenosti pojedinoga vozila) koja se rabe za privla~enje drva po {umskom bespu}u, Mellgren (1980) uvodi nominalni tlak na podlogu (slika 3). Nominalni je tlak na podlogu stati~ki tlak (vozilo u mirovanju), a teoretski se zasniva na slu~aju krutoga kota~a na plasti~no-elasti~noj podlozi koja dodirnu povr{inu kota~a s tlom izra~unava kao umno`ak polumjera kota~a i {irine gume. Va`na je pretpostavka pri poistovje}ivanju duljine dodira kota~a i plasti~ne podloge s polumjerom kota~a propadanje 15 % promjera kota~a u tlo (kolotrag), ~ime je osiguran potpuni dodir gume kota~a i tla (Partington i Ryans 2010). U slu~aju manjega propadanja kota~a u tlo (ovisno o uvjetima nosivosti) povr{ina se dodira smanjuje te raste dodirni tlak vozila koji je ve}i u odnosu na nominalni tlak na podlogu. U stvarnosti je nominalni tlak na podlogu najmanji tlak koje vozilo mo`e ostvariti u uvjetima smanjene nosivosti tla te se ne mo`e rabiti za usporedbu pogodnosti dvaju razli~itih kota~a u razli~itim uvjetima stanja tla. Pojednostavljenje ra~unanja dodirne povr{ine, tj. aproksimacija duljine dodira optere}enoga kota~a uz dubinu kolotraga od 15 % promjera kota~a, teorijski ograni~ava {iroku uporabu ovoga modela. Osnovna je zamjerka aproksimaciji duljine dodira kota~a s tlom, s polumjerom kota~a odr`ivost samo u slu~aju kada je kut izme|u po~etka i kraja dodira kota~a s podlogom 1 rad (» 57,3°), {to zna~i da je model geometrijski odr`iv samo u odre|enim slu~ajevima (Por{insky i Horvat 2005). Prednost je nominalnoga tlaka na podlogu njegova jednostavnost izra~una, a nedostaci su zanemarivanje utjecaja progiba gume optere}enoga kota~a pri kretanju, tlaka punjenja guma, neovisnost o zna~ajkama tla te precjenjivanje utjecaja uporabe {irih guma (Saarilahti 2002b).
3. Materijal i metode – Material and Methods Analiza djelotvornosti i okoli{ne pogodnosti izvo`enja drva provedena je na primjeru srednje te{koga {estokota~noga forvardera Valmet 840.2, nominalne nosivosti 12 t, ~ije su gabaritne dimenzije i raspored optere}enja nenatovarenoga vozila prikazane na slici 4. Plo{tina je popre~noga presjeka utovarnoga prostora 4,1 m2, a duljina 4 m. Vozilo pokre}e Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356)
T. Por{insky i dr.
Slika 3. Izra~un nominalnoga tlaka na podlogu Fig. 3 Calculation of Nominal Ground Pressure {estocilindarski dizelski motor s prednabijanjem, nazivne snage 125 kW pri 2200 min–1 i 670 Nm najve}ega momenta pri 1400 min–1. Forvarder je opremljen hidrauli~nom dizalicom Cranab CFR7C, podizne sile 7,1 kN pri najve}em dosegu od 9,1 m. Utjecaj smanjenja tereta (4 t, 8 t u odnosu na 12 t nominalne nosivosti vozila) na djelotvornost forvardera u odnosu na udaljenost izvo`enja drva, iskazan je prema vi{ekriterijskom modelu izra~una proizvodnosti ovih vozila (Stanki} 2010), koji uzima u obzir: 1) klasu forvardera, 2) nosivost tla, 3) opremljenost forvardera gusjenicama, 4) sje~nu gusto}u, 5)
obujam srednjega sje~ivoga stabla te 6) udaljenost izvo`enja drva. Jedini~ni tro{ak izvo`enja drva izra~unat je s obzirom na kalkulaciju tro{ka strojnoga trgova~koga dru{tva »Hrvatske {ume« d.o.o Zagreb za forvarder Valmet 840.2 u iznosu od 433,19 kn/h. Za izra~unavanje nominalnoga tlaka na podlogu primijenjen je teorijski model raspodjele osovinskih optere}enja, slu~aj vozila u mirovanju na ravnoj podlozi, u ovisnosti o masi i duljini natovarene oblovine u tovarni prostor forvardera (Por{insky i Horvat 2005). Analiza raspodjele osovinskih optere}enja zasnovana je na prosje~noj duljini sortimentnom meto-
Slika 4. Forvarder Valmet 840.2 Fig. 4 Valmet 840.2 Forwarder Croat. j. for. eng. 32(2011)1
349
T. Por{insky i dr.
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356)
dom izra|ene oblovine (4 m) u podru~ju hrvatskih nizinskih {uma (Stanki} 2010) te 1800 kg mase para polugusjenica u slu~aju kada su njima opremljeni kota~i stra`nje (bogi) osovine. Optere}enje kota~a pretpostavilo je ravnomjernu raspodjelu osovinskoga optere}enja po pripadaju}im kota~ima. Dodirna povr{ina kota~a (polugusjenice) i tla izra~unata je prema Mellgrenu (1980) za u`e (600/65–34 – prednje, 600/55–26.5 – stra`nje) te {ire (710/55–34 – prednje, 710/45–26.5 – stra`nje) gume koje preporu~uje proizvo|a~ ovoga forvardera. Analiza okoli{ne pogodnosti primjernoga forvardera temeljila se na: 1) vrijednostima nominalnoga tlaka na podlogu prednjih i stra`njih kota~a vozila ovisno o masi utovarenoga drva te opremljenosti vozila u`im i {irim gumama, odnosno opremljenosti kota~a stra`nje osovine gusjenicama i 2) gornjom granicom dopu{tenoga optere}enja tla (60 kPa) ograni~ene nosivosti (slika 2 – razred 3, meko tlo) koje prevladava u vrijeme sje~e glavnoga prihoda drva hrvatskih nizinskih {uma.
4. Rezultati s diskusijom – Results with Disscusion U skladu sa zacrtanim ciljevima rezultati istra`ivanja pogodnosti izvo`enja drva, u uvjetima ograni~ene nosivosti tla hrvatskih nizinskih {uma srednje te{kim forvarderom, prikazani su s obzirom na: 1) utjecaj smanjenja tereta na djelotvornost forvardera te 2) nominalni tlak na podlogu kao mjeru okoli{ne pogodnosti s obzirom na opremljenost vozila i masu utovarenoga drva.
4.1 Djelotvornost forvardera – Forwarder efficiency U hrvatskom {umarstvu prevladavaju {estokota~ni forvarderi, naj~e{}e opremljeni gumama tzv. visoke prohodnosti, tj. samo~i{}e}im oblikom orebrenja gaznoga sloja gume. Takav oblik orebrenja gume smanjuje (pro)klizavanje kota~a, ali i pove}ava rizik o{te}ivanja tla, odnosno korijenja stabala (Sutherland 2003). Primjena nesamo~i{}e}ih guma (oblik orebrenja koji smanjuje o{te}enje tla, ali pove}ava rizik od klizanja kota~a te je prikladniji za prihvat gusjenice) na kota~ima stra`nje (bogi) osovine forvardera na koje su montirane gusjenice, odnosno pobolj{anje uvjeta nosivosti tla na vlakama uhrpanim zastorom granjevine ili slaganjem vi{emetarskoga ogrjevnoga drva, vi{e je izuzetak nego pravilo (Por{insky 2005). Naj~e{}i oblik osiguranja kretnosti forvardera u uvjetima ograni~ene nosivosti tala hrvatskih nizinskih {uma jest smanjenje koli~ine utovarenoga drva
350
(mase, obujma tereta), {to nepovoljno djeluje na djelotvornost izvo`enja drva forvarderima. Utjecaj smanjenja obujma tereta na djelotvornost izvo`enja drva forvarderom Valmet 840.2 prikazan je na slici 5 s obzirom na utovar drva do: 1) pune visine utovarnoga prostora (teret – 12,2 t, 12,2 m3), 2) 2/3 visine utovarnoga prostora (teret – 8,1 t, 8,2 m3) te 3) 1/3 visine utovarnoga prostora (teret – 4,1 t, 4,3 m3). Valja naglasiti da je obujam tereta iskazan na osnovi mjerenja duljine te promjera s korom na debljem kraju, sredini duljine i debljem kraju svakoga pojedinoga trupca u tovaru forvardera, a obujam je procijenjen Riecke-Newtonovim izrazom. Smanjenje tereta, do 2/3 visine utovarnoga prostora (68 % nosivosti vozila), utjecalo je na pad proizvodnosti u rasponu od 16 % (udaljenost 100 m) do 28 % (udaljenost 800 m) te rast jedini~nih tro{kova od 19 % (100 m) do 38 % (800 m) u odnosu na nominalno natovareni forvarder (12 t tereta). Dodatno smanjenje tereta do 1/3 visine utovarnoga prostora (34 % nosivosti vozila) utjecalo je na pad proizvodnosti u rasponu od 27 % (udaljenost 100 m) do 54 % (udaljenost 800 m) te rast jedini~nih tro{kova od 37 % (100 m) do 117 % (800 m) u odnosu na nominalno natovareno vozilo (12 t). Tako {iroki rasponi pada proizvodnosti i rasta jedini~nih tro{kova forvardera zbog porasta udaljenosti izvo`enja drva posljedica su me|udjelovanja utro{aka vremena kretanja (ne)optere}enoga vozila te utovara i istovara drva, odnosno obujma tovara (Por{insky i Stanki} 2006a, Stanki} 2010). O~ito da smanjenje obujma utovarenoga drva sna`no utje~e na djelotvornost forvardera (pogotovo pove}anjem udaljenosti izvo`enja drva) te s ekonomskoga gledi{ta svakako nije prihvatljiva metoda osiguranja kretnosti, ali i okoli{ne pogodnosti izvo`enja drva u uvjetima ograni~ene nosivosti podloge hrvatskih nizinskih {uma.
4.2 Okoli{na pogodnost – Environmentally soundness Nominalni tlak vozila na podlogu zasniva se na me|udjelovanju optere}enja kota~a vozila i njegove dodirne povr{ine, ~ime je metodolo{ki primjenjivost ograni~ena samo na slu~aj jednakih dimenzija guma kota~a i jednake raspodjele optere}enja po kota~ima vozila. Za slu~aj razli~itih dimenzija prednjih i stra`njih kota~a, odnosno nejednake raspodjele optere}enja izme|u prednje i stra`nje osovine vozila, (prijelaz iz ra{~lambe sustava kota~ – tlo u sustav vozilo – teren), Saarilahti (2002a) rabi tzv. »referentni kota~« (kota~ s najve}im dodirnim tlakom) ili se iskazuje posebno dodirni tlak na podlogu ovisno o kota~ima prednje, odnosno stra`nje osovine vozila (Por{insky i Horvat 2005). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356)
T. Por{insky i dr.
Slika 5. Utjecaj smanjenja tereta na djelotvornost forvardera Valmet 840.2 Fig. 5 Impact of load reduction on efficiency of Valmet 840.2 Forwarder Ovisno o masi (0 – 12 t) natovarene oblovine u tovarni prostor forvardera (slika 6a), raste ukupna masa vozila, pri ~emu je znakovit porast optere}enja na stra`njim kota~ima (1,8 – 4,6 t), odnosno relativno bezna~ajan porast optere}enja na prednjim kota~im (4,1 – 4,5 t). Pove}anjem mase utovarenoga drva < 11,5 t referentni su kota~i prednje osovine, nakon ~ega (pred samu nominalnu nosivost) postaju to stra`nji kota~i. Bavarske su savezne {ume razvile poseban pristup ocjeni okoli{ne pogodnosti vozila koja se rabe pri pridobivanju drva radi za{tite tla od zbijanja, Croat. j. for. eng. 32(2011)1
koji se zasniva na 4 razreda optere}enja kota~a (slika 6a) odnosno kori{tenju {irih (³ 700 mm) guma (Wolf 2010). Prema bavarskim smjernicama za cijeli raspon nosivosti (< 12 t) kota~i prednje osovine primjernoga forvardera su u podru~ju »prihvatljivoga« optere}enja kota~a, dok su stra`nji kota~i u podru~ju »optimalnoga« optere}enja < 9,5 t mase utovarenoga drva. Analiza dodirnih povr{ina vozila i tla (slika 6b) pokazala je porast dodirne povr{ine za 18 % (ispod prednjih, ali i stra`njih kota~a) pri kori{tenju {irih
351
T. Por{insky i dr.
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356)
Slika 6. Optere}enje kota~a i dodirna povr{ina forvardera Valmet 840.2 (6 ´ 6) Fig. 6 Wheel load and contact area – Valmet 840.2 (6 ´ 6) Forwarder guma (710 mm) u odnosu na u`e gume (600 mm). Kori{tenje polugusjenica na stra`njim kota~ima bogi osovine utjecalo je na gotovo dvostruki porast dodirne povr{ine.
Analizu utjecaja mase utovarene oblovine u tovarni prostor forvardera na vrijednosti nominalnoga tlaka na podlogu ispod prednjih i stra`njih kota~a vozila, odnosno ispod polugusjenice kota~a stra`nje
Slika 7. Ovisnost nominalnoga tlaka prednjih i stra`njih kota~a (gusjenice) ovisno o masi utovarenoga drva Fig. 7 Nominal Ground Pressure of front and rear wheels (track) vs. mass of load 352
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356)
udvojene osovine prikazana je na slici 7a za u`e gume (600 mm) te na slici 7b za {ire gume (710 mm). Neovisno o kori{tenju u`ih ili {irih guma, ali i mase utovarenoga drva, nominalni tlak na podlogu ispod prednjih kota~a forvardera nadilazi dopu{teno optere}enje tla ograni~ene nosivosti (< 60 kPa). Kod u`ih guma (600/65–34), za raspon nosivosti vozila (< 12 t), nominalni je tlak ve}i 35 – 49 % u odnosu na dopu{teni. Pogodnost primjene {irih guma (710/55–34) na prednjim kota~ima vozila o~ituje se padom vrijednosti prekora~enja nominalnoga tlaka, koje se kre}e od 14 do 26 % u odnosu na dopu{teno. Rje{enje preoptere}enja prednje osovine {estokota~noga forvardera sa stajali{ta okoli{ne pogodnosti svakako je osmokota~ni forvarder. Nominalni tlak na podlogu ispod stra`njih kota~a forvardera opremljenoga u`im gumama (600/55–26.5) prelazi dopu{teno optere}enje tla ograni~ene nosivosti pri utovaru drva mase > 3 t, a pri kori{tenju {irih guma (710/45–26.5) pri utovaru drva mase > 5 t, {to je izrazito nepovoljno sa stajali{ta djelotvornosti izvo`enja drva (slika 5). Kori{tenjem polugusjenica na stra`njim kota~ima udvojene njihaju}e osovine s u`im gumama, nominalni je tlak na podlogu manji za 55 – 2 % (ovisno o masi utovarenoga drva) u odnosu na dopu{teni. Opremenje forvardera polugusjenicama na {irim gumama dodatno pogoduje okoli{noj pogodnosti izvo`enja drva forvarderom zbog dodatnoga pada nominalnoga tlaka na podlogu, koji je ni`i u rasponu od 61 % (nenatovareno vozilo) do 12 % (natovareno vozilo) u odnosu na dopu{teni dodirni tlak tla ograni~ene nosivosti.
5. Zaklju~ak – Conclusion U uvjetima ograni~ene nosivosti glejnih tala zbog njihove pove}ane vla`nosti, smanjenje tereta forvardera kao mjera koja osigurava kretnost vozila, ali i smanjenje razine o{te}ivanja {umskoga tla izrazito je neprihvatljiva sa stajali{ta djelotvornosti izvo`enja drva. Analiza nominalnoga tlaka na podlogu ispod kota~a prednje i kota~a (gusjenica) stra`nje osovine dala je sljede}e smjernice za izvo`enje drva forvarderima, u uvjetima ograni~ene nosivosti tla, na djelotvoran i okoli{no prihvatljiv na~in: Þ zbog ve}ega nominalnoga tlaka ispod prednjih kota~a troosovinskoga forvardera u odnosu na dopu{teno optere}enje tla ograni~ene nosivosti (<60 kPa) preporu~uje se kori{tenje ~etveroosovinskih (osmokota~nih) forvardera, Þ primjena {irih guma (710 mm) osigurava jo{ uvijek nezadovoljavaju}e pove}anje mase utovarenoga Croat. j. for. eng. 32(2011)1
T. Por{insky i dr.
drva u odnosu na vozilo opremljeno u`im gumama (600 mm), a da se pri tome ne prema{i dopu{teno optere}enje tla, Þ zbog osiguranja kretnosti, potpunoga kori{tenja nominalne nosivosti vozila koje osigurava djelotvornost izvo`enja drva forvarderima, ali i okoli{nu pogodnost preporu~uje se kori{tenje polugusjenica na kota~ima udvojene prednje i stra`nje osovine osmokota~noga forvardera. Ovi bi rezultati trebali poslu`iti kao smjernice pri budu}im nabavama forvardera, ~ime bi se u budu}nosti osiguralo djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva u uvjetima ograni~ene nosivosti glejnih tala iz sje~ina glavnoga prihoda nizinskih {uma.
Zahvala – Acknowledgements Istra`ivanje je provedeno u sklopu znanstvenoistra`iva~koga zadatka »Okoli{no prihvatljive tehnologije u gospodarenju {umama prema vrijede}im me|unarodnim normama« koji financira trgova~ko dru{tvo »Hrvatske {ume« d.o.o Zagreb i znanstvenoistra`iva~koga projekta Ministarstva znanosti, obrazovanja i sporta Republike Hrvatske »Pridobivanje drva na okoli{no prihvatljiv na~in (068-0682111-0390)«.
6. Literatura – References Akay, A. E., Sessions, J., Aruga, K., 2007: Designing a forwarder operation considering tolerable soil disturbance and minimum total cost. J. Terramech., 44 (2): 187–195. Ampoorter, E., R. Goris, W. M. Cornelis, K. Verheyen, 2007: Impact of mechanized logging on compaction status of sandy forest soils. For. Ecol. Manage., 241 (1–3): 162–174. Arnup, R. W., 1999: The extent, effect and management of forestry-related soil disturbance, with reference to implications for the Clay Belt: a literature review. Ontario Ministry of Natural Resources, Northeast Science & Technology, TR-37, 1–30. Bosner, A., S. Nikoli}, Pandur, Z., Beni}, D., 2008: Razvoj i umjeravanje prijenosnoga sustava za mjerenje osovinskih optere}enja vozila – mjerenja na forvarderu (Development and Calibration of Mobile Measuring System of Vehicle Axle Mass – Measurements on Forwarder). Nova meh. {umar., 29: 1–15. Bygdén, G., Eliasson, L., Wästerlund, I., 2004: Rut depth, soil compaction and rolling resistance when using bogie tracks. J. Terramech., 40 (3): 179–190. Bygdén, G., I., Wästerlund, 2007: Rutting and soil disturbance minimized by planning and using bogie tracks. Forestry Studies, 46: 5–12.
353
T. Por{insky i dr.
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356)
Eliasson, L., 2005: Effects of forwarder tyre pressure on rut formation and soil compaction. Silva Fennica, 39 (4): 549– 557. Eliasson, L., I. Wästerlund, 2007: Effects of slash reinforcement of strip roads on rutting and soil compaction on a moist fine-grained soil. For. Ecol. Manage., 252 (1–3): 118–123. Frey, B., J. Kremer, A. Rüdt, S. Sciacca, D. Matthies, P. Lüscher, 2009: Compaction of forest soils with heavy logging machinery affects soil bacterial community structure. European journal of soil biology, 45 (4): 312–320. Gerasimov, J., V. Katarov, 2010: Effect of Bogie Track and Slash Reinforcement on Sinkage and Soil Compaction in Soft Terrains. Croat. j. for. eng., 31 (1): 35–45. Halvorson, J. J., L. W. Gatto, D. K. McCool, 2003: Owerwinter changes to near-surface bulk density, penetration resistance and infiltration rates in compacted soil. J. Terramech., 40 (1): 1–24. Horn, R., J. Vossbrink, S. Becker, 2004: Modern forestry vehicles and their impacts on soil physical properties. Soil Till. Res., 79 (2): 207–219. Horvat, D., T. Por{insky, A. Krpan, T. Pentek, M. [u{njar, 2004: Ocjena pogodnosti forvardera morfolo{kom ra{~lambom (Suitability Evaluation of Forwarders Based on Morphological Analysis). Strojarstvo, 46 (4–6): 149–160. Ireland, D., 2006: Traction Aids in Forestry. Forestry Commission, Technical Note, 13: 1–8. Mellgren, P. G., 1980: Terrain Classification for Canadian Forestry. Canadian Pulp and Paper Association, 1–13.
Por{insky, T., 2005: Djelotvornost i ekolo{ka pogodnost forvardera Timberjack 1710B pri izvo`enju oblovine iz nizinskih {uma Hrvatske (Efficiency and Environmental Evaluation of Timberjack 1710B Forwarder on Roundwood Extraction from Croatian Lowland Forests). Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 170 str. Por{insky, T., D. Horvat, 2005: Indeks kota~a kao parametar procjene okoli{ne prihvatljivosti vozila za privla~enje drva (Wheel Numeric as Parameter for Assessing Environmental Acceptability of Vehicles for Timber Extraction). Nova meh. {umar., 26: 25–38. Por{insky, T., I. Stanki}, 2006a: Djelotvornost forvardera Timberjack 1710B pri izvo`enju oblovine iz nizinskih {uma Hrvatske (Efficiency of Timberjack 1710B Forwarder on Roundwood Extraction from Croatian Lowland Forests). Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 573–587. Por{insky, T., I. Stanki}, 2006b: Okoli{na pogodnost forvardera Timberjack 1710B pri izvo`enju oblovine iz nizinskih {uma Hrvatske (Environmental Evaluation of Timberjack 1710B Forwarder on Roundwood Extraction from Croatian Lowland Forests). Glas. {um. pokuse, pos. izd., 5: 589 – 600. Saarilahti, M., 2002a: Soil interaction model. Project deliverable D2 (Work package No. 1) of the Development of a Protocol for Ecoefficient Wood Harvesting on Sensitive Sites (ECOWOOD). EU 5th Framework Project (Quality of Life and Management of Living Resources) Contract No. QLK5-1999-00991 (1999–2002), 1–87. Saarilahti, M., 2002b: Modelling of the wheel and tyre, 1. Tyre and soil contact – Survey on tyre contact area and ground pressure models for studying the mobility of forest tractors. Soil interaction model, Appendix Report No 5, 1–43.
McDonald, T. P., E. A. Carter, S. E. Taylor, 2002: Using the global positioning system to map disturbance patterns of forest harvesting machinery. Canadian Journal of Forest Research, 32 (2): 310–319.
Sakai, H., T. Nordfjell, K. Suadicani, B. Talbot, E. Bøllehuus, 2008: Soil Compaction on Forest Soils from Different Kinds of Tires and tracks and Possibility of Accurate Estimate. Croat. j. for. eng., 29 (1): 15–27.
Nugent, C., C. Canali, P. M. O. Owende, M. Nieuwenhuis, S. Ward, 2003: Characteristic site disturbance due to harvesting and extraction machinery traffic on sensitive forest sites with peat soils. Forest Ecology and Management, 180 (1–3): 85–98.
Stanki}, I., 2010: Vi{ekriterijsko planiranje izvo`enja drva forvarderima iz nizinskih {uma Hrvatske (Multicriterial planning of timber forwarding in Croatian lowland forests). Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 123 str.
Owende, P. M. O., J. Lyons, R. Haarlaa, A. Peltola, R. Spinelli, J. Molano, S. M. Ward, 2002: Operations protocol for Eco-efficient Wood Harvesting on Sensitive Sites. Project ECOWOOD, Funded under the EU 5th Framework Project (Quality of Life and Management of Living Resources). Contract No. QLK5-1999-00991 (1999–2002), 1–74.
Sutherland, B. J., 2003: Preventing Soil Compaction and Rutting in the Boreal Forest of Western Canada: A Practical Guide to Operating Timber-Harvesting Equipment. FERIC Advantage, 4 (7): 1–52.
Partington, M., M. Ryans, 2010: Understanding the nominal ground pressure of forestry equipment. FPInnovations, 12 (5): 1–8. Pentek, T., H. Neve~erel, K. Dasovi}, T. Por{insky, M. [u{njar, I. Poto~nik, 2010: Analiza sekundarne otvorenosti {uma gorskog podru~ja kao podloga za odabir duljine u`a vitla (Analysis of Secondary Relative Opennnes in Hilly Areas as a Basis for Selection of Winch Rope Length). [um. list, 134 (5–6): 241–248.
354
Suvinen, A., 2006: Economic Comparison of the Use of Tyres, Wheel Chains and Bogie Tracks for Timber Extraction. Croat. j. for. eng., 27 (2): 81–102. Ward, S. M., J. Lyons, 2000: The development of an operations protocol for wood harvesting on sensitive sites. Proceedings of International conference »Thinnings: A valuable forest management tool», September 9-14, 2001, IUFRO Unit 3.09.00 & FERIC & Natural Resources Canada & Canadian Forest Service, CD, 1–12. Ward, S. M., P. M. O. Owende, 2003: Development of a protocol for eco-efficient wood harvesting on sensitive sites. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356) Proceedings of the 2nd International Scientific Conference »Forest and Wood-Processing Technology vs. Environment – Fortechenvi Brno 2003«, May 26–30, 2003, Brno, Chech Republic, Mendel University of Agriculture and Forestry Brno & IUFRO WG 3.11.00, str. 473–482.
T. Por{insky i dr.
Wolf, M., 2010: Bodenschutz bei den Bayerischen Staatsforsten. Bayerische Staatsforsten Aör, str. 1–8.
Abstract
Ecoefficient Timber Forwarding Based on Nominal Ground Pressure Analysis This paper presents the research of possibilities of forwarding timber in an efficient and environmentally friendly way, under conditions of limited bearing capacity of gley soils of Croatian lowland forests due to their increased moisture all the year round. Reduced soil bearing capacity causes restricted mobility and decreases the forwarder productivity, and also increases the level of damage caused to forest soil, reflected in its compaction and rutting (Fig. 1). In lowland even-aged forests of Croatia, main felling is mostly carried out based on wood cutting and processing by chain saws and forwarding of timber, processed by cut-to-length method, by six-wheel forwarders, usually not equipped with semitracks on rear wheels of bogie axle (Fig. 1). The analysis was carried out on the example of a medium-weight six-wheel forwarder Valmet 840.2 (nominal load capacity of 12 t, whose dimensions and load distribution of empty vehicle are shown in Fig. 4), and this analysis involved as follows: 1) the effect of load reduction on forwarder efficiency, 2) forwarder environmental soundness under conditions of limited soil strength based on nominal ground pressure (Mellgren 1980) of front and rear wheels of the vehicle depending on the mass of loaded timber, vehicle with narrower (600 mm) and wider (710 mm) tires, or with tracks on wheels of the rear (bogie) axle. The limit value of environmental soundness would be the allowed ground pressure of limited bearing capacity <60 kPa (Owende et al. 2002). The effect of load reduction (4 t, 8 t with respect to 12 t of the vehicle nominal load capacity) on forwarder efficiency with respect to the distance of timber forwarding, is expressed according to the multicriteria calculation model of productivity of these vehicles (Stanki} 2010), which takes into account: 1) forwarder class 2) soil strength, 3) use of tracks, 4) felling density, 5) volume of the average felling tree and 6) distance of timber forwarding. The unit cost of timber forwarding was calculated according to machine rate made by the company »Hrvatske {ume» d.o.o Zagreb for the forwarder Valmet 840.2 (433.19 kn/h). For calculating the nominal ground pressure (Fig. 3), a theoretical model of axle load distribution was used, the case of vehicle at standstill on level ground, depending on mass and length of loaded logs in the bunk area of the forwarder (Por{insky and Horvat 2005). The analysis of axle load distribution was based on an average length of logs (4 m) made by cut-to-length method in the area of the Croatian lowland forests, and the mass of 1800 kg of a pair of semitracks. The wheel load assumed even load distribution of axle load by pertaining wheels. The contact area between wheels (tracks) and soil was calculated according to Mellgren (1980), for narrower (front – 600/65-34, rear – 600/55-26.5) and wider (front – 710/55-34, rear – 710/45-26.5) tires recommended by the manufacturer of forwarder. The analysis of the forwarder environmental soundness was based on: 1) values of nominal ground pressure of front and rear wheels of the vehicle depending on the mass of loaded timber, and use of narrower and wider tires, i.e. or use of tracks, and 2) the upper limit value of the allowed ground pressure (<60 kPa) of limited bearing capacity (class 3 – Fig. 2), which prevails at the time of main felling in the Croatian lowland forests. The results of efficiency analysis of timber forwarding (Fig. 5) showed that the reduction of load under conditions of limited bearing capacity of gley soils, as a measure for providing vehicle mobility as well as for diminishing the level of damage caused to forest soil, is highly unacceptable due to the decrease of productivity and increase of unit costs. The analysis of nominal ground pressure (Fig. 7) under wheels of the front axle and wheels (tracks) of the rear axle, showed that under conditions of limited soil bearing capacity: 1) the forwarder nominal load capacity may be used and that efficient timber forwarding may be performed, 2) the environmental soundness can be provided by Croat. j. for. eng. 32(2011)1
355
T. Por{insky i dr.
Djelotvorno i okoli{no prihvatljivo izvo`enje drva forvarderom temeljem analize ... (345–356)
the application of four-axle (eight-wheel) forwarders equipped with wider tires and half-tracks on wheels of front and rear bogie axle of the vehicle. These results should be used as guidelines for purchasing forwarders, and such approach would provide in future ecoefficient timber forwarding under conditions of limited bearing capacity of gley soils in main felling sites of lowland forests. Keywords: lowland forests, forwarder, nominal ground pressure, efficiency, environmental soundness
Adresa autorâ – Authors' address:
Primljeno (Received): 03. 12. 2010. Prihva}eno (Accepted): 22. 12. 2010.
356
Izv. prof. dr. sc. Tomislav Por{insky e-po{ta: porsinsky@sumfak.hr Dr. sc. Igor Stanki} e-po{ta: stankic@sumfak.hr Andreja Bosner, dipl. in`. {um. e-po{ta: bosner@sumfak.hr Zavod za {umarske tehnike i tehnologije [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Sveto{imunska 25 HR–10 000 Zagreb Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad â&#x20AC;&#x201C; Research article
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala euroameri~ke topole u nizinskim {umama @eljko Ze~i}, Dinko Vusi}, Hrvoje Neve~erel, Mladen Mikulin Nacrtak â&#x20AC;&#x201C; Abstract Rad prikazuje rezultate istra`ivanja zglobnoga traktora Timberjack 240C s dvobubanjskim vitlom Adler HY16 pri ~istoj sje~i euroameri~ke topole u nizinskim uvjetima na nadmorskoj visini od 95 m. Pri istra`ivanju je primijenjena deblovna metoda privla~enja drva po tlu. Srednja je udaljenost privla~enja iznosila 760 m, a privu~eno je 759,03 m3 tijekom 88 turnusa. Na radili{tu je primijenjen skupni rad s ~etiri radnika i poslovo|om. Dva su sjeka~a radila u sje~ini, jedan na pomo}nom stovari{tu i traktorist. Tijekom terenskoga istra`ivanja navedenoga traktora ostvareno je efektivno vrijeme od 68,63 % i op}a vremena od 31,37 % u ukupno utro{enom vremenu. Prosje~ni ostvareni tovar traktora iznosi 8,63 m3 s prosje~no 5,2 komada u tovaru i srednjim obujmom komada od 1,66 m3. U oblikovanom ukupnom vremenu turnusa pri udaljenosti privla~enja od 600 + 150 m na efektivno vrijeme otpada 34,05 minuta, a na dodatno vrijeme 10,31 minuta. Prosje~na brzina kretanja neoptere}enoga traktora po vlaci i sje~ini iznosi 6,52 km/h, a optere}enoga 3,87 km/h. Norma se vremena kre}e od 3,71 min/m3 (100 m) do 6,29 min/m3 (1000 m). Dnevni se u~inak traktora na privla~enju kre}e od 129,52 m3/dan za udaljenost privla~enja od 100 m do 76,34 m3/dan za 1000 m. Za udaljenosti od 100 m do 1000 m tro{ak se privla~enja debala, prema izra~unu dnevnoga tro{ka od 2873,00 kn/dan, kre}e od 22,18 kn/m3 do 37,63 kn/m3. Klju~ne rije~i: zglobni traktor, privla~enje, u~inkovitost, deblovna metoda, tro{kovi
1. Uvod â&#x20AC;&#x201C; Introduction Sustavi pridobivanja drva, odnosno glavnih {umskih proizvoda, razli~ito su tijekom proteklih 50 godina uspostavljeni u Republici Hrvatskoj. U hrvatske se {ume s vremenom uvode nove tehnike kako su se one razvijale, a hrvatsko {umarstvo prolazi kroz nekoliko razdoblja koja su obilje`ena odre|enim stupnjem tehni~koga i tehnolo{koga razvoja. U podsustavu sje~e i izrade uvode se 50-ih godina motorne pile, a od 2000. godine harvesteri za strojnu sje~u i izradu drvnih sortimenata. Mehanizirano privla~enje obloga drva po tlu intenzivira se u Hrvatskoj {ezdesetih godina 20. stolje}a kada se velikoserijski poljoprivredni traktori prilago|avaju za rad u {umi dogradnjom za{titnih kabina i vitala. U podsustav privla~enja drva uvode se 1969. posebni {umski zglobni traktori. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Temeljni je preduvjet za mehaniziranje {umskih radova izgradnja {umskih cesta i putova, ~ime su rije{eni mnogi problemi pri uvo|enju nove {umske tehnike i tehnologije u sve sustave pridobivanja drva. S uvo|enjem novih na~ina pridobivanja zapo~inju istra`ivanja proizvodnosti strojeva i organizacije rada u pojedinom sustavu te izrada tehni~kih normativa za radove na pridobivanju drva. S novom tehnikom i novom organizacijom rada te ergonomski usavr{enim strojevima pove}ava se u~inak, humanizira rad, smanjuje broj radnika i tro{kovi po jedinici proizvoda. Vi{egodi{nja istra`ivanja traktora za privla~enje drva po tlu dala su o~ekivane rezultate pri ~emu su razvijeni traktori za prorede i traktori za oplodne i preborne sje~e. Suradnjom {umarske struke i znanosti postignuti su zna~ajni rezultati u odabiru suvremenoga traktora za oplodne i preborne sje~e, koji udo-
357
@. Ze~i} i dr.
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357–368)
voljava ekonomskim, ekolo{kim, ergonomskim, energijskim i estetskim zahtjevima. Rezultat zajedni~koga rada u ~etiri protekla desetlje}a jest doma}a proizvodnja posebnih {umskih zglobnih traktora za privla~enje drva po tlu tipa EcoTrac 55V, EcoTrac 120V. Osim doma}ih traktora u hrvatskom {umarstvu na privla~enju drva rade i traktori strane proizvodnje tipa LKT 81 te Timberjack 240C, koji je i predmet istra`ivanja u ovom radu.
2. Problematika i cilj istra`ivanja – Scope and aim of research Uvo|enje mehanizacije u hrvatsko {umarstvo zapo~inje od 1960. s poljoprivrednim traktorima, koji su dodatno opremljeni za{titnom kabinom i vitlom te utezima na prednjem mostu. Zatim se u prebornim {umama uvode posebni {umski zglobni traktori tipa Caterpilar S-8, Timberjack 200, Kockums i drugi te je do 1970. godine na privla~enju drva u Hrvatskoj radilo oko 100 traktora. Radi pove}anja proizvodnosti uz pojedina~ni se rad uvodi 1982. godine skupni rad kao vi{i oblik organizacije rada (Ze~i} i dr. 2010). U tom se razdoblju provode istra`ivanja sredstava za rad i zapo~inje sustavni znanstvenoistra`iva~ki rad na ~itavom podru~ju Hrvatske, koji traje i danas. U nizinskom se podru~ju Hrvatske na izvo`enju drva uvode forvarderi, a od 1980. godine uvode se informati~ke tehnologije i primjena tehni~kih normativa u sustavima pridobivanja drva. Stvaranjem samostalne i suverene dr`ave Hrvatske 1990. godine stvoreno je jedno poduze}e JP »Hrvatske {ume«, p.o. Zagreb, koje gospodari s oko 80 % hrvatskih {uma. Od 1998. do 2001. godine investira se oko 70 mil. kuna u nabavu novih sredstava rada i opreme. Nabavljeno je 45 traktora Timberjack 240C (15 s jednobubanjskim vitlom T40 i 30 s dvobubanjskim vitlom Adler HY16), 50 traktora Steyr, 8 forvardera Timberjack (1210, 1410 i 1710), dva forvardera Valmet 860, 6 kamiona MAN s dizalicom i prikolicom te drugi strojevi i oprema (Ze~i} i dr. 2004). Nabavljena je nova informati~ka oprema te terenska ra~unala za potrebe pra}enja sustava pridobivanja drva odnosno glavnih {umskih drvnih proizvoda. Tijekom nekoliko proteklih desetlje}a proizvodnost i tro{kove traktora pri privla~enju drva po tlu istra`ivalo je vi{e doma}ih i stranih autora. Bojanin i dr. (1990, 1994, 1997) istra`ivali su rad zglobnih i poljoprivrednih traktora u Hrvatskoj, a Ko{ir i dr. (1995, 1999, 2000) u slovenskom {umarstvu. Zatim Krpan i Ze~i} su (2001) istra`ivali u~inkovitost i tro{kove traktora Timberjack 240 C pri privla~enju drva u brdskim oplodnim sje~ama. Mikle{ i Suchomel (1999) utvr|ivali su zavisnost izme|u terenskih uvjeta i rada zglobnih traktora pri privla~enju drva. Krivec
358
je (1979) pisao o nu`nosti promjene organizacije rada pri privla~enju drva traktorima, a smatrao je da je uvo|enje skupnoga rada jedno od rje{enja, uz stalnu izobrazbu kadrova i bolje vrednovanje rada u {umi. Sabo i Por{insky (2005) istra`ivali su traktor Timberjack 240C s dvobubanjskim vitlom na privla~enju jelove oblovine u prebornim {umama i upozoravali na visoku proizvodnost toga traktora. Kr~ i Ko{ir (2008) istra`ivali su najpovoljniji na~in privla~enja drva u odnosu na primarnu i sekundarnu otvorenost {umske povr{ine izradom digitalnih modela terena, a Maren~e i Ko{ir (2008) novi traktor Woody 110 pri privla~enju drva uz nagib. Za ostvarivanje glavnoga prihoda godi{njega etata Hrvatske nu`na je primjena traktora ve}e snage i mase. Dosada{nja istra`ivanja i stru~ne analize u primjeni nekih traktora za oplodne i preborne sje~e pokazala su njihove nedostatke. Traktori LKT imaju zadovoljavaju}e morfolo{ke zna~ajke, ali i zastarjela tehni~ka rje{enja pa su ekolo{ki i ergonomski neprihvatljivi. Traktor Timberjack 240C je visoko u~inkovit, ali je za na{e {umske uvjete predimenzioniran i s nepotpuno uskla|enim ergonomskim rje{enjima. Svrha je ovoga rada istra`ivanje proizvodnosti traktora Timberjack 240C s dvobubanjskim vitlom na privla~enju debala euroameri~ke topole pri ~istoj sje~i. Istra`ivanje je postavljeno tako da se snimi i oblikuje struktura utro{ena vremena te da se detaljno prou~e glavne eksploatacijske zna~ajke samoga traktora pri privla~enju drva. Kona~ni je cilj ovoga istra`ivanja izra~un mogu}e proizvodnosti i tro{kova u odre|enim uvjetima.
3. Mjesto i metode istra`ivanja – Place and methods of research Terenska su istra`ivanja provedena na podru~ju U[P Zagreb, [umarija Popova~a, G.J. »Popova~ke nizinske {ume«, odsjek 68 C (slika 1), tijekom ~iste sje~e sastojine euroameri~ke topole u jesen. Sastojina je jednoeta`na, nepotpuna sklopa stablimi~noga rasporeda u redovima 4 × 5 metara (slika 2). Stabla su visoka, dugih i ravnih debala, srednje razvijenih kro{anja. Sloj je grmlja bujan visine do 5 m. Za ~istu su sje~u predvi|ena 684 stabla odnosno 860,20 m3 bruto obujma drva. Srednji prsni promjer stabala iznosi 34 cm, srednja visina 26,7 m, a prosje~ni obujam stabala 1,29 m3. Tijekom istra`ivanja traktorom Timberjack 240C privu~eno je 455 debala euroameri~ke topole ukupnoga obujma 759,03 m3. Od toga je izra|eno 600,27 m3 tehni~ke oblovine i 103,88 m³ vi{emetarskoga prostornoga drva. Razlika drvnoga obujma od 54,88 m³, koji je nastao u prikrajanju i preuzimanju drvnih sortimenata na pomo}nom stovari{tu, odnosi se na Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357â&#x20AC;&#x201C;368)
@. Ze~i} i dr.
Slika 4. Traktor Timberjack 240C na vlaci Fig. 4 Tractor Timberjack 240C on skid trail
Slika 1. Prikaz odsjeka 68 C na karti Fig. 1 Map location of subcompartment 68 C
Slika 2. Sastojina euroameri~ke topole, odsjek 68 C Fig. 2 Euroamerican poplar stand, subcompartment 68 C
Slika 3. Kresanje grana Fig. 3 Delimbing Croat. j. for. eng. 32(2011)1
manje vrijedne dijelove debla te gubitke pri mjerenju dimenzija izra|enih drvnih sortimenata prema Hrvatskim normama. Na radili{tu je primijenjen skupni rad. Radnu skupinu ~ine ~etiri radnika, dva sjeka~a u sje~ini, sjeka~ preuzima~ na pomo}nom stovari{tu i traktorist te poslovo|a. Sjeka~i obaraju stabla, kre{u grane i ve`u tovar. Na pomo}nom stovari{tu sjeka~ preuzima~ vr{i doradu, trupljenje i mjerenje drvnih sortimenata pri preuzimanju te poma`e traktoristu pri odvezivanju tovara. U radu je istra`ivana u~inkovitost privla~enja drva traktorom Timberjack 240C s dvobubanjskim vitlom Adler HY 16 deblovnom metodom. Timberjack 240C nalazi se u zoni srednje te{kih i te{kih traktora prema indeksu oblika, a prema odnosu snage motora ubraja se u te{ke traktore (Krpan i Ze~i} 2001a). Duljina vu~noga u`eta i lijevoga i desnoga bubnja iznosi po 60 m, s tim da je promjer vu~noga u`eta lijevoga bubnja 14 mm, a desnoga bubnja 16 mm. Potezna sila svakoga bubnja iznosi 67,4 kN. Srednja je udaljenost privla~enja izra~unata kao aritmeti~ka sredina snimljenih udaljenosti vo`nje optere}enoga traktora po vlaci, sje~ini i pomo}nom stovari{tu tijekom 88 turnusa i iznosi 760 m. Pri istra`ivanju traktora Timberjack 240C primijenjen je studij rada i vremena prema metodici koja se primjenjuje u Zavodu za {umarske tehnike i tehnologije [umarskoga fakulteta Zagreb. Utro{ak vremena radnih operacija i zahvata mjeren je povratnom metodom kronometrije. Primjenom matemati~kostatisti~ke analize obra|ena su varijabilna vremena turnusa traktora, vo`nja optere}enoga i neoptere}enoga traktora po traktorskim putovima i pomo}nom stovari{tu te izvla~enje u`eta i privitlavanje tovara. Pri privla~enju debala euroameri~ke topole traktor se prete`ito kretao po glavnoj traktorskoj vlaci (slike 2 i 4). Tlo je bilo raskav{eno do blatno, a zbog
359
@. Ze~i} i dr.
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357–368)
Prosje~ni obujam tovara u promatranih 88 turnusa iznosi 8,63 m3. Gusto}a drva topole u svje`em stanju, prema cjeniku glavnih {umskih proizvoda (Annon. 2008), iznosi 0,90 t/m3. Prema tomu, masa prosje~noga tovara privu~enoga drva iznosi 7,77 t.
4.1 Utro{ak vremena – Time consumption
Slika 5. Traktor Timberjack 240C na pomo}nom stovari{tu Fig. 5 Tractor Timberjack 240C on landing gustoga grmlja i slabe vidljivosti traktor je s glavne vlake prilazio oborenim deblima. Na radili{tu su se istodobno odvijala sje~a i izrada drvnih sortimenata i privla~enje drva, s tim da se dorada, trupljenje, mjerenje i preuzimanje izra|enih drvnih sortimenata odvijalo na pomo}nom stovari{tu.
4. Rezultati istra`ivanja – Research results Podaci o ukupno privu~enom drvu i tovaru traktora prikazani su u tablici 1. Ukupno privu~eni neto drvni obujam 455 debala iznosi 759,03 m3 pri ostvarenoj srednjoj udaljenosti privla~enja po vlaci i sje~ini od 760 m.
Temeljem provedenoga studija vremena prikazano je ukupno utro{eno vrijeme po sastavnicama te struktura ukupnoga i efektivnoga vremena (slika 6). Efektivno vrijeme iznosi 68,63 %, a op}a vremena ~ine 31,37 % ukupnoga vremena rada. U ukupnom vremenu rada na vrijeme vo`nje neoptere}enoga traktora otpada 14,39 %, a optere}enoga traktora 23,91 %, zatim na vrijeme rada u sje~ini otpada 14,33 % i 16,00 % za rad na pomo}nom stovari{tu. Utro{eno efektivno vrijeme privla~enja drva po jedinici proizvoda iznosi 3,90 min/m3, a ukupno utro{eno vrijeme 5,68 min/m3. Na radili{tu je ostvaren u~inak od 63,25 m3/dan za prosje~no utro{eno vrijeme od 359,32 min/dan, odnosno 74,86 % propisanoga radnoga vremena od 480 minuta. U strukturi ostvarenoga efektivnoga vremena na vo`nje neoptere}enoga traktora otpada 20,97 %, a na rad optere}enoga traktora otpada 34,83 %. Za rad na sje~ini tro{i se 20,88 %, a za rad na pomo}nom stovari{tu utro{eno je 23,32 % efektivnoga vremena. Primjenom sortimentne ili poludeblovne metode privla~enja drva po tlu utro{ak vremena rada na sje~ini oko dva puta je ve}i u odnosu na utro{ak vremena rada na pomo}nom stovari{tu (Ze~i} i dr. 2004, 2006, 2010).
Tablica 1. Zna~ajke tovara Table 1 Load characteristics Sastavnice Elements Ukupno privu~eno, m3 Total skidded, m3 Broj komada, n Number of pieces, n Broj turnusa Number of cicles Obujam tovara, m3 Load volume, m3 Komada u tovaru Pieces in a load Duljina komada, m Piece length, m Obujam komada, m3 Piece volume, m3
360
Xmax
Odsjek 68 C Subcompartment 68 C X
Xmin
–
759,03
–
–
455
–
–
88
–
4,87
8,63
13,93
2
5,2
7
8,3
23,3
32,8
0,22
1,67
3,66
Slika 6. Struktura ukupno utro{enoga vremena i efektivnoga vremena Fig. 6 Total time and effective time structure Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357–368)
@. Ze~i} i dr.
4.1.1 Dodatno vrijeme – Allowance time Dodatno vrijeme ~ine svi potrebni prekidi rada i iznosi 895,76 minuta ili 30,27 % efektivnoga vremena. Od 1352,55 minuta koliko iznose op}a vremena, razliku od 456,79 minuta, odnosno 38,07 min/dan, ~ine neopravdani i nepotrebni prekidi rada. Pripremno-zavr{no vrijeme iznosi 351,58 minuta ili 39,25 % ukupnoga dodatnoga vremena, zatim slijedi prekid za jelo s 269,49 minuta ili 30,08 %, pa vrijeme za povremene radove od 100,55 minuta ili 11,23 % i odmore od 100,20 minuta ili 11,19 %, a tehni~ki prekidi s 14,28 minuta ili 1,59 % zauzimaju najmanje vremena. Razlog takve raspodjele dodatnoga vremena jest u organizaciji radili{ta, na~inima privla~enja, uvjetima rada (blatno tlo) i raspodjeli zarade ~lanova skupine. Voza~ traktora sam obavlja pripremu za rad i ~i{}enje traktora, a vezanje tovara obavljaju dva sjeka~a. Odvezivanje tovara obavlja sam traktorist na pomo}nom stovari{tu, dok sjeka~ preuzima~ na pomo}nom stovari{tu obavlja trupljenje i mjerenje drvnih sortimenata s poslovo|om. Faktor dodatnoga vremena traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala iznosi 1,30. Za isti traktor u brdskim uvjetima sredi{nje Hrvatske faktor dodatnoga vremena iznosi 1,19 (Ze~i} i dr. 2004), a u gorskim uvjetima 1,22 (Ze~i} i dr. 2010). Za traktor Ecotrac 120V faktor dodatnoga vremena iznosi 1,34 u brdskom podru~ju, odnosno 1,18 u gorskim uvjetima rada (Horvat i dr. 2007).
Slika 7. Utro{ci vremena vo`nji po vlaci i sje~ini Fig. 7 Skid trail travel time consumptions
4.2 Vremena turnusa – Cycle times 4.2.1 Varijabilna vremena – Variable time Turnus traktora ~ine ~etiri radne operacije, vo`nja neoptere}enoga traktora po pomo}nom stovari{tu, pa po vlaci i sje~ini te vo`nja optere}enoga traktora po vlaci i sje~ini i po pomo}nom stovari{tu. Vremena vo`nji, izvla~enja u`eta i privitlavanja tovara u radu se promatraju i prikazuju kao varijabilna s obzirom na udaljenost. Pri obradi podataka posebno je promatrano vrijeme vo`nje optere}enoga i neoptere}enoga traktora na vlaci i sje~ini, a posebno po pomo}nom stovari{tu. Na temelju utro{enoga vremena i udaljenosti vo`nje, odnosno izvla~enja u`eta i privitlavanja (DB – desni bubanj, LB – lijevi bubanj), podaci su obra|eni i izjedna~eni regresijskom jednad`bom pravca (slike 7, 8, 9 i 10). Prema izjedna~enim vrijednostima izra~unata je prosje~na brzina vo`nji traktora po vlaci i po pomo}nom stovari{tu (tablica 2) te brzina izvla~enja u`eta i privitlavanja tovara (tablica 3). Neoptere}eni se traktor za pojedine turnuse kretao od 260 m do 928 m po vlaci i sje~ini, a optere}eni od 290 m do 903 m sa zna~ajno razli~itim utro{kom vremena (slika 7). Na isti su na~in prikazani podaci izmjerenoga i oblikovanoga vremena vo`nji optereCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Slika 8. Utro{ci vremena vo`nji po pomo}nom stovari{tu Fig. 8 Landing travel time consumptions }enoga i neoptere}enoga traktora po pomo}nom stovari{tu za udaljenosti od 15 m do 384 m (slika 8). Nakon obrade i testiranja podataka vidljiva je zna~ajna razlika obra|enih vremena vo`nji na traktorskoj vlaci i sje~ini te na pomo}nom stovari{tu (slike 7 i 8). Vrijeme izvla~enja u`eta i privitlavanja tovara tako|er je promatrano kao varijabilno u odnosu na udaljenost. Ovisnost utro{aka vremena izvla~enja u`eta i privitlavanja tovara izjedna~ena je
361
@. Ze~i} i dr.
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357–368)
Slika 9. Utro{ci vremena izvla~enja u`eta Fig. 9 Line pulling time consumptions
Slika 10. Utro{ci vremena privitlavanja tovara Fig. 10 Winching time consumptions
pravcima i opisana pripadaju}im regresijskim jednad`bama (slike 9 i 10).
(1000 m) odnosno prosje~no 3,87 km/h (tablica 2). Brzina vo`nji neoptere}enoga i optere}enoga traktora po pomo}nom stovari{tu tako|er je prikazana u tablici 2. U gorskim uvjetima na traktorskom putu prosje~na brzina neoptere}enoga traktora Timberjack 240C iznosi 3,56 km/h i optere}enoga 3,50 km/h, a po pomo}nom stovari{tu 4,65 km/h neoptere}enoga traktora i 4,93 km/h optere}enoga traktora (Ze~i} i dr. 2010). Prosje~na brzina vo`nje traktora Timberjack 240C u brdskom podru~ju pri vo`nji neoptere}enoga traktora iznosi 4,96 km/h, a optere}enoga traktora 3,55 km/h s prosje~nim obujmom tovara od 4,24 m3 (Ze~i} i dr. 2004). Zatim Krpan i Ze~i} (2001a) za isti traktor navode prosje~nu brzinu vo`nje praznoga traktora od 4,57 km/h, a punoga 3,42 km/h. Prosje~na brzina neoptere}enih traktora uglavnom je ve}a od brzine optere}enih traktora. Tijekom terenskoga istra`ivanja u`e se lijevoga bubnja (LB) prosje~no izvla~ilo na udaljenosti od 9,2 m, a desnoga bubnja (DB) na udaljenosti od 13,6 m. Izra~unata brzina izvla~enja u`eta lijevoga bubnja (LB) traktora kre}e se od 0,80 km/h (5 m) do 1,03 km/h (40 m), a prosje~na brzina iznosi 0,97 km/h (tablica 3). Privitlavanje se tovara za navedene udaljenosti lijevoga bubnja (LB) odvija brzinom od 0,44 km/h do 1,35 km/h, odnosno prosje~no 1,02 km/h, a desnoga bubnja (DB) od 0,42 km/h do 1,07 km/h, odnosno prosje~no 0,85 km/h. Pri istra`ivanju traktora Timberjack 240C na privla~enju drva u brdskim oplodnim sje~ama prosje~ne brzine pri izvla~enju su u`eta 1,33 km/h, odnosno 1,62 km/h, a brzina je privitlavanja tovara 1,03 km/h, odnosno
4.2.2 Brzina vo`nje traktora, izvla~enja u`eta i privitlavanja tovara – Skidder speed, speeds of line pulling and winching Za izra~un vremena vo`nje optere}enoga i neoptere}enoga traktora po traktorskoj vlaci, pomo}nom stovari{tu te za izvla~enje u`eta i privitlavanje tovara uzet je op}i oblik jednad`be: y=a+b´x
(1)
gdje je: x udaljenosti vo`nje, odnosno izvla~enja u`eta/privitlavanja iskazana u metrima, a pripadaju}e jednad`be prikazane su na slikama 7, 8, 9 i 10. Brzina kretanja traktora je funkcija prije|enoga puta i utro{enoga vremena. Pri izra~unu brzine traktora primjenjuje se jednad`ba koja u op}em obliku glasi: l 60 v= × [km/h] (2) t 1000 gdje je: l udaljenost, m t vrijeme, min. Vrijeme i brzina optere}enih i neoptere}enih traktora prikazani su u tablici 2. Brzina vo`nje neoptere}enoga traktora na vlaci se kre}e od 3,16 km/h (50 m) do 7,43 km/h (1000 m), odnosno prosje~no 6,52 km/h. Optere}eni se traktor kre}e brzinom od 1,52 km/h (50 m) do 4,65 km/h
362
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357–368)
@. Ze~i} i dr.
Tablica 2. Vrijeme i brzina kretanja optere}enoga i neoptere}enoga traktora po vlaci i pomo}nom stovari{tu Table 2 Time consumptions and speeds of loaded and unloaded tractor travels on skid trail and landing Udaljenost, m Distance, m 50 100 150 200 250 300 350 400 500 600 700 800 900 1000 Prosjek – Average
Vo`nja po vlaci i sje~ini – Skid road and felling site travel Neoptere}en – Unloaded Optere}en – Loaded Vijeme, min Brzina, km/h Vijeme, min Brzina, km/h Time, min Speed, km/h Time, min Speed, km/h 0,95 3,16 1,97 1,52 1,32 4,54 2,55 2,35 1,70 5,30 3,12 2,88 2,07 5,79 3,70 3,24 2,45 6,13 4,27 3,51 2,82 6,38 4,85 3,71 3,20 6,57 5,42 3,87 3,57 6,72 6,00 4,00 4,32 6,94 7,15 4,20 5,07 7,10 8,30 4,34 5,82 7,21 9,45 4,44 6,57 7,30 10,60 4,53 7,32 7,37 11,75 4,60 8,07 7,43 12,90 4,65 – 6,52 – 3,87
Vo`nja po pomo}nom stovari{tu – Landing travel Neoptere}en – Unloaded Optere}en – Loaded Vijeme, min Brzina, km/h Vijeme, min Brzina, km/h Time, min Speed, km/h Time, min Speed, km/h 0,61 4,91 1,04 2,89 1,12 5,36 1,77 3,40 1,63 5,52 2,50 3,60 2,14 5,61 3,23 3,72 2,65 5,66 3,96 3,79 3,16 5,70 4,69 3,84 3,67 5,72 5,42 3,88 4,18 5,74 6,15 3,90 – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 5,61 – 3,73
Tablica 3. Utro{ci vremena i brzina izvla~enja u`eta i privitlavanja tovara Table 3 Line pulling and winching time consumptions and speeds Udaljenost, m Distance, m 5 10 15 20 25 30 35 40 Prosjek – Average
Izvla~enje u`eta, LB Line pulling, LB Vijeme, min Brzina, km/h Time, min Speed, km/h 0,38 0,80 0,66 0,92 0,93 0,96 1,21 0,99 1,49 1,01 1,77 1,02 2,05 1,03 2,33 1,03 – 0,97
Privitlavanje tovara, LB Winching, LB Vijeme, min Brzina, km/h Time, min Speed, km/h 0,69 0,44 0,84 0,71 1,00 0,90 1,15 1,04 1,31 1,15 1,46 1,23 1,62 1,30 1,77 1,35 – 1,02
0,79 km/h (Krpan i Ze~i} 2001a). Brzina se izvla~enja u`eta kod istoga traktora u gorskim uvjetima kre}e od 0,84 km/h (5 m) do 0,99 km/h (60 m), a prosje~no iznosi 0,97 km/h. Privitlavanje se za navedene udaljenosti odvija brzinom od 0,86 km/h do 0,95 km/h, odnosno prosje~no 0,93 km/h (Ze~i} i dr. 2010). Prosje~na brzina izvla~enja u`eta traktora Ecotrac 120V pri radu u brdskom i gorskom podru~ju iznosi 1,10 km/h za prosje~nu duljinu od 10,5 m, odnosno 1,66 km/h za prosje~nu duljinu od 21,8 m, a brzina Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Izvla~enje u`eta, DB Line pulling, DB Vijeme, min Brzina, km/h Time, min Speed, km/h 0,83 0,36 0,97 0,62 1,12 0,81 1,26 0,95 1,40 1,07 1,55 1,16 1,69 1,24 1,84 1,31 – 0,94
Privitlavanje tovara, DB Winching, DB Vijeme, min Brzina, km/h Time, min Speed, km/h 0,71 0,42 0,93 0,65 1,15 0,79 1,36 0,88 1,58 0,95 1,80 1,00 2,02 1,04 2,24 1,07 – 0,85
privitlavanja tovara iznosi 0,99 km/h, odnosno 1,77 km/h (Horvat i dr. 2007). Brzina izvla~enja u`eta i privitlavanja tovara ovisi o terenskim i sastojinskim ~imbenicima, tehni~kim zna~ajkama vitla i u`adi te duljini izvla~enja u`eta, a posebno o prosje~noj veli~ini tovara te o sposobnosti pojedinoga radnika kop~a{a. 4.2.3 Fiksno vrijeme – Fixed time Fiksno je vrijeme dio efektivnoga vremena turnusa traktora, a sastoji se od vremena rada na sje~ini i
363
@. Ze~i} i dr.
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357â&#x20AC;&#x201C;368)
vremena rada na pomo}nom stovari{tu. Za rad na sje~ini prosje~no je utro{eno 8,07 min/turnusu, a za rad na pomo}nom stovari{tu 7,84 min/turnusu, {to je samo 0,23 minute manje. Kod vremena rada na sje~ini vrijeme izvla~enja u`eta i privitlavanja tovara obra|eno je kao varijabilno vrijeme (tablica 3), kako je prikazano u prethodnom poglavlju. Pri projektiranju vremena turnusa kori{teno je izjedna~eno vrijeme u odnosu na udaljenost. Za izvla~enje u`eta oba bubnja oblikovano vrijeme iznosi 2,05 minuta (15 m), a za privitlavanje tovara na istoj udaljenosti 2,15 minuta. Kao fiksno, odnosno prosje~no utro{eno vrijeme promatrano je vrijeme zauzimanja polo`aja traktora u sje~ini koje iznosi 0,61 minutu. Na vezanje tovara za oba bubnja prosje~no se tro{i 2,68 minuta po turnusu, a na ispravljanje tovara 0,50 minuta. Na sila`enje i penjanje traktorista tro{i se samo 0,08 min/turnusu jer su izvla~enje u`eta i vezanje tovara obavljala dva sjeka~a u sje~ini. Privitlavanje tovara na vlaci tijekom privla~enja iznosi 0,64 minute, koje je pribrojeno vremenu vo`nje optere}enoga traktora, a doga|alo se kod 27,9 % turnusa. Na pomo}nom je stovari{tu najvi{e vremena turnusa utro{eno za ure|enje slo`aja, i to 4,97 min, zatim slijedi odvezivanje tovara s 1,29 minuta pa okretanje neoptere}enoga traktora s 0,46 minuta. Sila`enje i penjanje je zastupljeno sa samo 0,05 minuta, jer je tovar odvezivao sjeka~ preuzima~. Za izvla~enje u`adi ispod tovara tro{i se 0,95 minuta, a na premje{tanje traktora i privitlavanje tovara 0,12 minuta.
4.3 U~inkovitost i tro{kovi privla~enja Productivity and skidding costs Privla~enje drva podlije`e utjecaju zakona proizvodnje i zakona obujma komada (Grammel 1988). Prema zakonu obujma komada manji obujmi izra|enoga obloga drva pove}avaju tro{kove rada po jedinici proizvoda. Privla~enje drva s prosje~no ve}im obujmom komada u tovaru odnosno ve}im obujmom tovara zna~ajno pove}ava u~inkovitost i smanjuje tro{kove po jedinici proizvoda. Vrijeme turnusa traktora, dnevni u~inak i tro{kovi privla~enja drva izra~unati su u ovisnosti o udaljenosti privla~enja od 100 m do 1000 m te udaljenosti po pomo}nom stovari{tu od 150 m i udaljenosti izvla~enja u`eta/privitlavanja od 15 m (tablica 4). Prosje~ni obujam tovara od 8,63 m3 pri privla~enju debala topole ima zna~ajan utjecaj na u~inkovitost traktora. Sva su vremena projektirana prema navedenim udaljenostima (tablica 4), a utjecaj veli~ine tovara na dnevni u~inak i jedini~ni tro{ak privla~enja prikazan je na slici 11 u rasponu od minimalnoga do maksimalnoga tovara. U tablici 5 su iskazane vrijednosti dnevnoga u~inka i jedini~noga tro{ka za
364
razli~ite udaljenosti privla~enja uz prosje~ni obujam tovara. Efektivno vrijeme turnusa traktora na udaljenosti od 100 m iznosi 24,55 minuta do 41,65 minuta pri udaljenosti od 1000 m. U strukturi efektivnoga vremena turnusa traktora do udaljenosti privla~enje od 400 m ve}i dio vremena otpada na fiksno vrijeme, koje iznosi 15,91 minutu, a varijabilna vremena iznose 14,34 minuta. Pri udaljenosti od 500 m privla~enja drva traktorom varijabilna su vremena ne{to ve}a i iznose 15,91 minutu. Pri ve}im je udaljenostima privla~enja udio varijabilnih vremena ve}i (za 1000 m 25,74 minute). Ukupno se vrijeme turnusa traktora kre}e od 31,98 minuta (100 m) do 54,26 minute (1000 m), a dodatno vrijeme od 7,43 minute do 12,61 minutu. Norma je vremena (NVt) opisana kao utro{eno vrijeme po jedinici proizvoda (min/m3), a izra~unata je iz ukupno utro{enoga vremena turnusa (Tu) i prosje~noga obujma tovara na traktorskom putu pomo}u formule: Tu NVt = [min/m3] (3) qt gdje je: NVt norma vremena traktora, min/m3 Tu ukupno vrijeme turnusa, min prosje~ni obujam tovara traktora, m3. qt Norma vremena iznosi 3,71 min/m3 za udaljenost privla~enja od 100 m do 6,29 min/m3 pri udaljenosti od 1000 m s prosje~nim obujmom tovara od 8,63 m3. Na normu vremena odnosno na u~inkovitost traktora zna~ajno utje~e veli~ina tovara. Kod sortimentne metode privla~enja drva istoga traktora norma vremena iznosi od 4,77 min/m3 (100 m) do 8,31 min/m3 (700 m) u brdskom podru~ju (Ze~i} i dr. 2004). U gorskim uvjetima privla~enja drvnih sortimenata traktorom Timberjack 240C norma vremena iznosi od 5,32 min/m3 (100 m) do 13,17 min/m3 (1000 m) niz nagib, a uz nagib od 7,22 min/m3 (100 m) do 17,88 min/m3 (1000 m) (Ze~i} i dr. 2010). Dnevni se u~inak izra~unava na temelju norme vremena i dnevnoga radnoga vremena ili na temelju dnevnoga broja turnusa i prosje~noga obujma tovara. Dnevni je u~inak izra~unat na temelju propisanoga radnoga vremena od 480 minuta i odgovaraju}e norme vremena prema udaljenosti: 480 [m3/dan] (4) DUt = NVt gdje je: DUt dnevni u~inak traktora, m3/dan NVt norma vremena traktora, min/m3. S pove}anjem udaljenosti privla~enja smanjuje se dnevni u~inak (slika 11). Dnevni u~inak privla~enja Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357â&#x20AC;&#x201C;368)
@. Ze~i} i dr.
Tablica 4. Projektirani utro{ci vremena turnusa traktora Table 4 Tractorâ&#x20AC;&#x2122;s projected cycle time consumptions Udaljenost privla~enja Skidding distance m 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Vrijeme vo`nje po vlaci Travel time on skid trail Optere}en Loaded
Neoptere}en Unloaded
3,19 4,34 5,49 6,64 7,79 8,94 10,09 11,24 12,39 13,54
1,32 2,07 2,82 3,57 4,32 5,07 5,82 6,57 7,32 8,07
Vrijeme vo`nje po pomo}nom stovari{tu Travel time on landing Optere}en Neoptere}en Loaded Unloaded 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50
1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63
Vrijeme rada na sje~ni Felling site work time
Vrijeme rada na pomo}nom stovari{u Landing work time
Efektivno vrijeme Effective time
Dodatno vrijeme Allowance time 30,27%
Vrijeme turnusa Cycle time, Tu
min 8,07 8,07 8,07 8,07 8,07 8,07 8,07 8,07 8,07 8,07
7,84 7,84 7,84 7,84 7,84 7,84 7,84 7,84 7,84 7,84
24,55 26,45 28,35 30,25 32,15 34,05 35,95 37,85 39,75 41,65
7,43 8,01 8,58 9,16 9,73 10,31 10,88 11,46 12,03 12,61
31,98 34,46 36,93 39,41 41,88 44,36 46,83 49,31 51,78 54,26
Slika 11. Dnevni u~inak i jedini~ni tro{ak privla~enja Fig. 11 Daily output and unit cost of skidding kre}e se od 129,52 m3/dan za udaljenost privla~enja od 100 m do 76,34 m3/dan za 1000 m s prosje~no ostvarenim tovarom od 8,63 m3. Dnevni se u~inak pri privla~enju debala topole smanjuje za 24 % pri udaljenosti od 500 m, a za 41 % pri udaljenosti od 1000 m u odnosu na udaljenost od 100 m. Utjecaj obujma tovara na u~inak i tro{kove privla~enja drva prikazan je u tablici 5 i na slici 11 i za vrijednosti od 4,00 m3, 6,00 m3 i 10,00 m3 u odnosu na prosje~no ostvareni. Dnevni se u~inak, za sve navedene udaljenosti, linearCroat. j. for. eng. 32(2011)1
no smanjuje i iznosi 46,35 % (4,00 m3) projektiranoga u~inka, zatim 69,52 % s tovarom od 6,00 m3, a pove}ava se za 15,88 % s tovarom od 10,00 m3. U~inkovitost traktora Timberjack 240C istra`ena je tijekom protekloga razdoblja na vi{e radili{ta. Dnevni se u~inak navedenoga traktora pri privla~enju drvnih sortimenta kre}e od 100,54 m3/dan (100 m) do 57,75 m3/dan (700 m) u brdskom podru~ju, a u gorskom podru~ju od 90,27 m3/dan (100 m) do 36,45 m3/dan (1000 m) (Ze~i} i dr. 2004, 2010).
365
@. Ze~i} i dr.
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357–368)
Tablica 5. Dnevni u~inak i tro{kovi traktora Table 5 Tractor’s daily output and cost Udaljenost privla~nja, m Skidding distance, m Prosje~ni obujam tovara, m3 Average load volume, m3 4,00 6,00 8,63 10,00
60,03 90,05 129,52 150,08
55,72 83,58 120,21 139,30
51,98 77,98 112,16 129,96
4,00 6,00 8,63 10,00
47,86 31,91 22,18 19,14
51,56 34,38 23,90 20,63
55,27 36,84 25,62 22,11
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
38,94 58,41 84,01 97,34
37,08 55,61 79,99 92,69
35,39 53,08 76,34 88,46
73,78 49,19 34,20 29,51
77,49 51,66 35,92 31,00
81,19 54,13 37,63 32,48
Dnevni u~inak, m3/dan – Daily output, m3/day 48,72 45,84 43,28 41,00 73,08 68,76 64,92 61,49 105,11 98,90 93,38 88,45 121,80 114,60 108,21 102,49 Jedini~ni tro{ak, kn/m3 – Unit cost, HRK/m3 58,97 62,67 66,38 70,08 39,31 41,78 44,25 46,72 27,33 29,05 30,77 32,48 23,59 25,07 26,55 28,03
Mogu}i dnevni u~inak Timberjacka 240C primjenom poludeblovne metode u gorskim uvjetima kre}e se od 135,20 m3/dan (50 m) do 79,20 m3/dan (400 m) kako navode Sabo i Por{insky (2005). Na temelju izra~una dnevnoga tro{ka rada od 2873,00 kn/dan i dnevnoga u~inaka traktora Timberjack 240C izra~unati su tro{kovi privla~enja drva po jedinici proizvoda ovisno o udaljenosti privla~enja (tablica 5). Tro{kovi po jedinici proizvoda rastu s pove}anjem udaljenosti privla~enja, a dnevni se u~inak smanjuje. Za udaljenosti privla~enja od 100 m do 1000 m tro{ak se privla~enja drva kre}e od 22,18 kn/m3 do 37,63 kn/m3. Za prosje~nu udaljenost privla~enja od 600 m (+ 150 m po pomo}nom stovari{tu) tro{ak privla~enja iznosi 30,77 kn/m3. To je za 32,27 % manji tro{ak u odnosu na ostvareni u~inak tijekom snimanja. Tro{ak privla~enja drva, oblikovan prema razli~itom prosje~nom obujmu tovara, zna~ajno se razlikuje (slika 11 i tablica 5) uva`avaju}i zakonitost pove}anja ili smanjenja tovara. Tro{ak se linearno pove}ava za 115,76 % po jedinici proizvoda s prosje~nim tovarom od 4,00 m3, zatim za 43,84 % s tovarom od 6,00 m3 u odnosu na ostvareni, a smanjuje za 13,70 % s tovarom od 10,00 m3. Tro{ak privla~enja drvnih sortimenata istra`ivanoga traktora u brdskom podru~ju iznosi od 28,96 kn/m3 (100 m) do 50,43 kn/m3 (700 m), a u gorskim uvjetima privla~enja niz nagib od 31,83 kn/m3 (100 m) do 78,83 kn/m3 (1000 m) (Ze~i} i dr. 2004, 2010).
utro{eno 359,32 min/dan, odnosno 74,86 % propisanoga radnoga vremena od 480 minuta. Ako bi se prema postoje}oj organizaciji rada koristilo propisano vrijeme rada, tada bi se proizvodnost pove}ala za 26,14 %. Analizom op}ih vremena utvr|eno je dodatno vrijeme u iznosu od 30,27 % efektivnoga vremena pa faktor dodatnoga vremena (kd) iznosi 1,30. Primjenom matemati~ko-statisti~ke analize obra|eno je efektivno vrijeme traktora. Projektirano vrijeme turnusa traktora Timberjack 240C za udaljenost od 600 m po vlaci i 150 m po pomo}nom stovari{tu iznosi 44,36 minuta. Norma vremena iznosi 5,14 min/m3 (600 + 150 m) s prosje~nim obujmom tovara od 8,63 m3, a dnevni u~inak privla~enja drva iznosi 93,38 m3/dan. Racionalizacijom rada u navedenim uvjetima mogu}e je smanjenje tro{kova i do 32,27 % po jedinici proizvoda. Rezultati ovoga istra`ivanja pokazuju kako se traktor Timberjack 240C ubraja u skupinu visokou~inkovitih specijalnih {umskih strojeva. Istra`ivanjem je dokazana zakonitost utjecaja obujma tovara, prema razli~itim udaljenostima, kao jednoga od najzna~ajnijih utjecajnih ~imbenika privla~enja i izvo`enja drva. Ve}im obujmom tovara i manjim srednjim udaljenostima privla~enja zna~ajno se pove}ava u~inkovitost ovakvog traktora, a time se smanjuju tro{kovi po jedinici proizvoda.
5. Zaklju~ak – Conclusion
Anon. 2008: Cjenik glavnih {umskih proizvoda. »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb.
Traktor Timberjack 240C s dvobubanjskim vitlom Adler HY 16 ostvario je tijekom 12 dana privla~enja debala euroameri~ke topole prosje~ni dnevni u~inak od 63,25 m3/dan. Za ostvarenje u~inka prosje~no je
Bojanin, S., J. Beber, 1990: Ovisnost u~inka o terenskim uvjetima kod privla~enja drva traktorom (Merchantable timber skidding output with tractors depending on terrain conditions). Mehanizacija {umarstva, 15 (5–6): 83–86.
366
6. Literatura – References
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357–368)
Bojanin, S., A. P. B. Krpan, 1994: Eksploatacija {uma pri razli~itim radnim uvjetima u Hrvatskoj. [umarski list, 118 (9–10): 271–282. Bojanin, S., A. P. B. Krpan, 1997: Mogu}nost tzv. visokog i potpunog mehaniziranja sje~e i izrade te mehaniziranja privla~enja drva u {umama Hrvatske. [umarski list, 121 (7–8): 371–381. Bojanin, S., A. P. B. Krpan, J. Beber, 1988: Komparativno istra`ivanje privla~enja drva zglobnim traktorima u jelovim prebornim sastojinama sa sekundarnim otvaranjem i bez sekundarnog otvaranja. Mehanizacija {umarstva, 13 (1–2): 3–13. Grammel, R., 1988: Holzernte und Holztransport. Verlag Paul Parey, Hamburg – Berlin, str. 1–242. Horvat, D., @. Ze~i}, M. [u{njar, 2007: Morphological characteristics and productivity of skidder Ecotrac 120 V. Croatian Journal of Forest Engineering, 28 (1): 11–25. Ko{ir, B., 1995: A Study of Damage to Houling Steel Wire Ropes on the Example of Tractor Wood Extraction. Zbornik gozdarstva i lesarstva, 47: 97–116. Ko{ir, B., 1999: [tudij dela – pozabljen od vseh? Gozdarski vestnik, 57 (5–6): 237–244. Ko{ir, B., 2000: Primerjava rezultatov modela po{kodb drevja v sestoju zaradi pridobivanja lesa in rezultatov terenskih opazovni. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 62: 53–86. Kr~, J., B. Ko{ir, 2008.: Predicting Wood Skidding Direction on Steep Terrain by DEM and Forest Road Network Extension. Croatian Journal of Forest Engineering, 28 (1): 11–25. Krivec, A., 1979: U~inkovitost in oblikovanje novih organizacijskih postopkov pri spravljanju lesa s traktorji (Neue Formen der Arbeitsorganisation bei Holzruecken mit Traktoren). Gozdarski vestnik, 37 (7–8): 305–360. Krpan, A. P. B., @. Ze~i}, 2001: Analiyse der arbeit des Knickschleppers Timberjack 240 C beim holzrüken auf den neigungen (Analiza rada zglobnog traktora Timberjack 240 C kod privla~enja na nagibima). 35. Intenationales symposium Mechanisierung der waldarbeit, Brno, ^e{ka Republika, str. 13–27. Krpan, A. P. B., @. Ze~i}, 2001a: U~inkovitost i tro{kovi traktora Timberjack 240 C pri privla~enju drva u brdskim oplodnim sje~ama (Productivity and costs of tractor Timberjack 240 C at timber skidding in regeneration fellings on hilly
@. Ze~i} i dr.
terrain). U: S. Mati}, A. P. B. Krpan, J. Gra~an (ur.), Znanost u potrajnom gospodarenju hrvatskim {umama, [umarski fakultet Zagreb i [umarski institut Jastrebarsko, Zagreb, str. 477–490. Maren~e, J., B. Ko{ir, 2008: Technical parameters dynamics of WOODY 110 cable skidder within the range of stopping due to overload in uphill wood skidding. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 85: 39–48. Mikle{, M., J. Suchomel, 1999: Relationship between terrain conditions and operating condition of forest skidders. Proceedings of IUFRO symposium »Emerging harvesting issues in technology transition«, Opatija, str. 33–35. Sabo, A., T. Por{insky, 2005: Skidding of fir roundwood by Timberjack 240C from selective forests of Gorski Kotar. Croatian Journal of Forest Engineering, 26 (1): 13–27. Ze~i}, @., 2001: Proizvodnost i tro{kovi traktora u brdskim proredama (Productivity and costs of tractor in thinnings on hilly terrain). U: S. Mati}, A. P. B. Krpan, J. Gra~an (ur.), Znanost u potrajnom gospodarenju hrvatskim {umama, [umarski fakultet Zagreb i [umarski institut Jastrebarsko, Zagreb, str. 507–523. Ze~i} @., A. P. B. Krpan, B. Stanki}, 2004: Privla~enje oblovine traktorom Timberjack 240C iz oplodne sje~e u uvjetima [umarije Velika Pisanica. (Skidding of roundwood by tractor Timberjack 240 C from regeneration felling in conditions of forest office Velika Pisanica). [umarski list, 128 (11–12): 671–678. Ze~i}, @., 2006: Usporedba djelotvornosti traktora Ecotrac 120 V pri privla~enju drva u brdskim i gorskim uvjetima (Comparison of productivity of skidder Ecotrac 120V at timber skidding in haily and mountains conditions). Glasnik za {umske pokuse, posebno izdanje, 5: 557–572. Ze~i}, @., D. Vusi}, 2009: Ra~unalne norme privla~enja drva traktorima (RANOP). Kona~no izvje{}e projekta »Usustavljenje normi i normativa« (Final report project »Systematization of time standards and normative provisions«). [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, str. 1–13. Ze~i} @., D. Vusi}, M. Prka, S. Klepac, 2010: Utjecaj nagiba traktorskog puta na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju drvnih sortimenata u prebornim {umama (Influence of skidding road slope on productivity of skidding timber assortments with tractor Timberjack 240C in selective forests). [umarski list, 134 (3–4): 103–114.
Abstract
Influence of Load Volume on Productivity of Skidding Euro-American Poplar Stems with Tractor Timberjack 240C in Lowland Forests This paper presents the results of research of Timberjack 240C tractor equipped with double-drum winch Adler HY16 in tree-length skidding method. The research was conducted in Euro-American poplar clearcut using time and work study method. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
367
@. Ze~i} i dr.
Utjecaj obujma tovara na proizvodnost traktora Timberjack 240C pri privla~enju debala ... (357–368)
Timber processing was done by teamwork of two fellers, one tractor driver and one feller-crosscutter (Fig. 3, Fig. 4 and Fig. 5). The volume of 759.03 m3 was skidded in 88 cycles from an average skidding distance of 760 m. The average load volume was 8.63 m3, and it consisted of 5.2 pieces with an average volume of 1.66 m3. During the research the tractor accomplished 68.63% of total time as effective time with delay time of 31.37% (Fig. 6). Travel unloaded accounted for 14.39% of total time, travel loaded 23.91%, felling site work 14.33% and landing work 16.00%. Daily output of 63.25 m3/day was achieved with average total time consumption of 359.32 min/day. The said total time consumption accounts for 78.86% of the legal working time (480 min). Variable times (travel loaded and unloaded by skid trails and landing, line pulling and winching) were analyzed by mathematical and statistical methods (Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9 and Fig. 10). All other effective times were regarded as fixed and calculated as averages of recorded time. In effective time per turn, for skidding distance of 600 m (skid trail) plus 150 m (landing), travel times account for 18.14 min and felling site and landing work times account for 15.91 min. The effective time per turn, for skidding distance of 600 m (+150 m), is 34.05 min. With determined allowance time factor of 1.30, total time is 44.36 min. The average travel speed on skid trails is 6.52 km/h for unloaded tractor and 3.87 km/h for loaded tractor. The average travel speed on landing is 5.61 km/h for unloaded tractor and 3.73 km/h for loaded tractor (Table 2). The average speed of line pulling for the left drum is 0.97 km/h and the average speed of winching is 1.02 km/h. And for the right drum, the average speed of line pulling is 0.94 km/h and the average speed of winching is 0.85 km/h. (Fig. 3) Standard time of skidding ranges from 3.71 min/m3 (100 m) to 6.29 min/m3 (1000 m). The daily output for the average load volume ranges between 129.52 m3/day for skidding distance of 100 m and 76.34 m3/day for skidding distance of 1000 m. For skidding distances from 100 m to 1000 m, the skidding cost ranges from 22.18 HRK/m3 to 37.63 HRK/m3. The impact of different average load volumes on daily output and skidding cost is shown in Table 5 and Fig. 11. The results of this research show that Timberjack 240C tractor belongs to a group of highly-efficient special forest timber skidding machines. The principle of load size effect, as one of the key factors of timber skidding, on skidding productivity in different skidding distances has been proven by this detailed research. Hence, by increasing the load volume and decreasing the average skidding distance, the productivity of this tractor is significantly increased, thus lowering the cost per unit. Keywords: skidder, skidding, productivity, tree-length method, cost
Adresa autorâ – Authors’ address: Izv. prof. dr. sc. @eljko Ze~i} e-po{ta: zecic@sumfak.hr Dinko Vusi}, dipl. in`. {um. e-po{ta: vusic@sumfak.hr Dr. sc. Hrvoje Neve~erel e-po{ta: nevecerel@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarske tehnike i tehnologije Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
Primljeno (Received): 6. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 23. 12. 2010.
368
Mr. spec. Mladen Mikulin e-po{ta: mladen.mikulin@hrsume.hr »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb Uprava {uma podru`nica Zagreb [umarija Velika Gorica Kneza Branimira 1 HR- 10 410 Velika Gorica HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora @eljko Ze~i}, Dinko Vusi}, Zoran [timac, Matija Cvekan, Ante [imi} Sa`etak – Abstract U radu je prikazano istra`ivanje biomase nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora. Rezultati su iskazani masom apsolutno suhe tvari drva debla, kore debla i grana. Istra`ivanje je provedeno na 15 stabala obi~ne jele na podru~ju U[P Delnice, 28 stabala europskoga ari{a na podru~ju U[P Koprivnica i 40 stabala crnoga bora na podru~ju U[P Split. Obujam drva debla i kore debla utvr|en je metodom sekcioniranja. Odre|ena je masa grana i prosje~ni udio vlage grana. Izjedna~ene vrijednosti obujma drva debla i kore debla pretvorene su u masu suhe tvari pomo}u prosje~nih obujamnih te`ina apsolutno suhoga drva, odnosno apsolutno suhe kore. Izjedna~ene vrijednosti mase grana umanjene za prosje~ni udio vode rezultiraju masom suhe tvari grana. Konstruirani su grafi~ki prikazi s pripadaju}im formulama izjedna~enja ovisnosti mase suhe tvari drva debla, kore debla i grana o prsnom promjeru stabala istra`ivane vrste drve}a. Klju~ne rije~i: nadzemna biomasa, suha tvar, obi~na jela, europski ari{, crni bor
1. Uvod – Intoduction Osnovna je funkcija biljnoga svijeta u biosferi transformacija Sun~eve energije u `ivu organsku tvar. U procesu fotosinteze, koja neposredno odre|uje opstanak i produ`etak `ivota na Zemlji, {umski ekosustavi proizvode biomasu koriste}i veliku koli~inu uglji~noga dioksida i pri tome osloba|aju kisik (Vlatkovi} 1987). Luki} i Kru`i} (1996) biomasu definiraju kao iznos `ive tvari jednoga ili vi{e organizama (ili njihovih dijelova) izra`en u te`ini suhe tvari po jedinici povr{ine. Pod {umskom biomasom prikladnom i dostupnom za upotrebu u energetske ili druge svrhe naj~e{}e se razumijeva biomasa nadzemnih dijelova stabala, uklju~uju}i deblo i kro{nju s li{}em (iglicama), dok panj sa `iljem nije dostupan u prirodnim {umama i na nagnutim terenima (Krpan 1996). Drvo je prva energetska tvar koju je ~ovjek koristio i kojoj duguje svoj opstanak, a sve do polovice dvadesetoga stolje}a drvo je bilo i glavna energetska sirovina (Nikoli} 1987). Intenzivna upotreba {umske biomase za energiju i u vezi s tim sve ve}e istra`ivanje potencijala biomase i tehnologije prodobivanja biomase neraskidivo je vezano uz razdoblja energetskih kriza. Iako se u klasi~noj klasifikaciji vrsta energetsko-toplinskih izvora s drvom, ogrjevnim drvom Croat. j. for. eng. 32(2011)1
i drvnim ugljenom uvijek ra~unalo kao s jednim od najstarijih energetskih izvora (Bura 1987), ~ovje~anstvo se u svojoj nedavnoj pro{losti okretalo biomasi kao dodatnomu izvoru energije upravo u trenucima velikoga porasta cijena nafte. Bura (1987) navodi 1978. godinu kao prijelomnu godinu u upotrebi {umske biomase za energiju. Te godine na me|unarodnoj razini zapo~inju istra`ivanja u tri glavna smjera: uzgajanje brzorastu}ih vrsta drve}a namijenjenih isklju~ivo energetici, tehnologija sje~e, pripreme i usitnjavanja drveta i konverzija biomase u teku}e biogorivo. U Hrvatskoj se proizvodnja drvnoga iverja u sustavu pridobivanja drva prvi put istra`uje 1983. godine u sje~inama S[GO »Slavonska {uma« (Slabak 1987), a proizvedene se koli~ine koriste za proizvodnju ambala`noga papira u tvornici »Beli{}e«. Prema [umskogospodarskoj osnovi za razdoblje od 2006. do 2015. godine (Anon. 2006a) istra`ivane vrste drve}a zastupljene su s 9 % u {umskom fondu Republike Hrvatske. Ukupna drvna zaliha obi~ne jele iznosi 31 406 000 m3 ili 7,9 %, europskoga ari{a 520 000 m3 ili 0,1 % i crnoga bora 3 890 000 m3 ili 1,0 %. [umska drvna biomasa, pri gospodarenju {umama na principu potrajnosti, obnovljiv je izvor energije. Pove}avanjem njezina isko{tavanja pove}ava se udio obnovljivih izvora energije u ukupnoj energetskoj
369
@. Ze~i} i dr.
Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora (369–377)
bilanci prema smjernicama Europske unije (Direktiva 2001/77/EC). Nadalje, sustavna upotreba {umske biomase za proizvodnju toplinske i elektri~ne energije u suvremenim postrojenjima rezultira novim radnim mjestima u energetskom sektoru i u lancu proizvodnje i dobave drvnoga iverja, {to je posebno zna~ajno za ruralna podru~ja u kojima se i obavlja glavnina radova.
2. Problematika i cilj istra`ivanja – Scope and aim of research Zbog pove}anja potra`nje za energetskim drvom sve se vi{e upotrebljava {umska drvna biomasa. Razvoj tehnologije omogu}uje pridobivanje drva uz ni`e tro{kove u {umama koje rastu na nepovoljnim terenima, sje~inama manjih sje~nih gusto}a i vrlo maloga udjela tehni~ke oblovine. Zbog navedenoga stabla manjih dimenzija i dijelovi stabla koji nisu bili komercijalno iskoristivi danas su potencijalna sirovina za proizvodnju novoga {umskoga proizvoda – drvnoga iverja za energiju. Bojanin (1987) pi{e da pri klasi~noj sje~i i izradi od nadzemnoga dijela stabla ostaje u {umi do 30 % te da bi se iveranjem taj dio drvne biomase mogao gotovo u potpunosti iskoristiti. U na~inu planiranja i kontrole proizvodnje drva u Hrvatskoj polazi{te su za izra~un koli~ina pripadaju}e obujamne tablice i sortimentne tablice za pojedine vrste drve}a. »Tablice obujma krupnoga drva« prikazuju koli~inu drva ograni~enu minimalnim promjerom bez kore do 7 cm, a »Tablice ukupnoga obujma drva« prikazuju koli~inu drva ograni~enu minimalnim promjerom bez kore do 3 cm izra`enu u kubnim metrima (Me{trovi} i Fabijani} 1995). Dakle, prilikom izrade tablica pretpostavljena je iskori{tenost krupnoga drva ili zavr{no sa sortimentom sje~enice minimalne dimenzije 3 cm (HRN D. B. 023 1979). Teoretski je sirovina za proizvodnju drvnoga iverja za energiju cijelo stablo, odnosno njegov nadzemni dio. Prakti~no drvno iverje se proizvodi iz manje vrijednih dijelova stabala ili cijelih stabala ~ije dimenzije ili kakvo}a ne dopu{taju izradu tehni~kih, uglavnom vrednijih drvnih sortimenata za daljnju mehani~ku preradu ili izravnu upotrebu. Razvrstavanje prostornoga drva na drvo za celulozu, drvo za drvne plo~e, drvo za ogrjev i dr. vi{e je posljedica potra`nje odre|ene sirovine na tr{i{tu nego zna~ajka drvnoga sotimenta (Nikoli} 1987). Stoga se u dana{nje vrijeme pri proizvodnji drvnoga iverja za energiju ve}inom koristi vi{emetarsko prostorno drvo odnosno cijela kro{nja stabla. Prpi} (2010) pi{e da se za proizvodnju drvnoga iverja za energiju danas naj~e{}e upotrebljava ogrjev-
370
no drvo, postoje}i sortiment koji ve} ima svoje tr`i{te, dok {umski ostatak i dalje ostaje u {umi. Nagla{ava velik potencijal {umske biomase iz ~i{}enja i nekomercijalnih proreda. Pod {umskim drvnim ostatkom Kulu{i} prema Pintari}u (1987) razumijeva stablo ili dijelove stabla koji nakon sje~e ostaju u {umi neiskori{teni za neposrednu upotrebu. Kao razlog njihove neiskori{tenosti navodi ~injenicu da su neposredni tro{kovi izrade i izno{enja toga drva do mjesta upotrebe ve}i od tr`i{ne ili priznate vrijednosti te drvne sirovine. Po navedenoj definiciji pojam {umskoga drvnoga ostatka identi~an je pojmu »sitno drvo« pod kojim se razumijeva drvni obujam stabla ili dijelova stabla od kojih je mogu}e izraditi {umske drvne sortimente (definirane normama), ali uz negativne financijske u~inke. Prema tomu, {umski drvni ostatak {to se ti~e iskori{tenosti nije primarno tehni~ka i tehnolo{ka, ve} ekonomska kategorija koja bi trebala podlijegati zakonitostima slobodnoga tr`i{ta (odnosu tro{kova proizvodnje i cijene proizvoda), kao {to bi uostalom trebao i svaki drugi {umski proizvod. Mogu}nost iskori{tavanja postoje}e biomase stabla, osim navedenoga, ovisi i o odabranoj metodi izrade odnosno tehnologiji. Stabla i njihove dijelove mogu}e je iverati u sje~ini, na vlaci/traktorskom putu, na pomo}nom ili glavnom stovari{tu. Strojna sje~a i iveranje stabala samohodnim ivera~ima rezultira najve}om iskori{teno{}u ukupne nadzemne biomase stabla, dok je kod svih ostalih metoda realno o~ekivati manju iskori{tenost. Neovisno o metodi koja se primjenjuje, nu`no je za planiranje i za kontrolu radova poznavati ukupnu po~etnu koli~inu sirovine kojom raspola`emo. Za detaljno istra`ivanje nadzemne biomase stabla stablo treba posje}i i mjerenjem utvrditi koli~inu drvne tvari. Sekcioniranjem se utvr|uje ukupni obujam stabla zaklju~no s 3 cm promjera, a ostatak biomase razvrstava se ovisno o udjelu vlage (svje`e ili suhe grane), odre|uje mu se masa i uzorkuje se radi utvr|ivanja koli~ine apsolutno suhe tvari. Metoda je vremenski, a samim time i financijski zahtjevna. Drugi je problem odre|ivanje veli~ine i reprezentativnosti uzorka s obzirom na razli~ite stani{ne uvjete koji se odra`avaju na fenotip primjernih stabala i posljedi~no na koli~inu nadzemne biomase. Unato~ navedenomu mnogi su znanstvenici za potrebe {umarske prakse konstruirali jednad`be izjedna~enja koli~ine biomase s lako mjerljivim parametrima stabla (naj~e{}e prsnom promjeru) i izradili pripadaju}e tablice nadzemne biomase stabla, odnosno dijelova stabla. Young i dr. (1964) objavljuju tablice mase dijelova stabla u svje`em i suhom stanju za sedam vrsta drve}a u ameri~koj saveznoj dr`avi Maine. Alemdag Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora (369â&#x20AC;&#x201C;377)
(1982) istra`uje odnos koli~ine suhe tvari dijela debla i pripadaju}u koli~inu suhe tvari kore iznad promjera debla koji je odabran kao grani~ni promjer do kojega se izra|uje i koristi drvo te dijela debla ispod odabranoga promjera. Istra`ivanja provodi na pet vrsta ~etinja~a i ~etiri vrste lista~a u kanadskoj provinciji Ontario i predla`e pripadaju}e formule za izra~un suhe tvari. Hakkila (1989) u svojoj knjizi objavljuje spoznaje o potencijalu i zna~ajkama {umske biomase kao sirovine za proizvodnju drvnoga iverja te prikazuje tada{nje sustave pridobivanja. Johansson (1999) iskazuje proizvodnju biomase u koli~ini suhe tvari za sastojine obi~ne smreke podignute na napu{tenom poljoprivrednom zemlji{tu. Formule za izra~un nadzemne i podzemne biomase dijelova stabla breze u Finskoj objavljuje Repola (2008). Isti autor 2009. daje jednad`be za izra~un biomase stabala obi~noga bora i obi~ne smreke. Sli~nom metodologijom razni su autori dolazili do rezultata kojima je zajedni~ko da su primjenjivi na istra`ivane vrste u ekolo{kim uvjetima sli~nima podru~ju istra`ivanja. Stoga su za prakti~nu upotrebu u hrvatskom {umarstvu informativnoga karaktera, {to ukazuje na potrebu za istra`ivanjem potencijala biomase vrsta drve}a u na{im {umama. U Hrvatskoj Luki} i Kru`i} (1996) objavljuju rezultate istra`ivanja biomase srednjih sastojinskih stabala srednjodobnih i starih sastojina hrasta lu`njaka, poljskoga jasena, obi~noga graba i obi~ne bukve za koju konstruiraju modele izra~una mase deblovine i ukupne mase. Kajba i dr. (1998, 2004, 2007) istra`uju produkciju biomase vrba, a Krpan i dr. (2007) istra`uju biomasu glavnih gospodarskih vrsta drve}a u Hrvatskoj i iskazuju je postotnom strukturom ukupnoga obujma stabala pojedinoga debljinskoga razreda. Topi} i dr. (2009) istra`uju biomasu planike u panja~ama otoka Bra~a. Iskori{tavanje obujma i vrijednost drvnih sortimentna posu{enih stabala obi~ne jele istra`uju Ze~i} i dr. (2009). Prema [umskogospodarskoj osnovi za razdoblje od 2006. do 2015. godine (Anon. 2006a) propisani desetogodi{nji etat za obi~nu jelu iznosi 5 429 000 m3 odnosno 8,3 % ukupnoga etata, za europski ari{ 77 000 m3 (0,1 %), a za crni bor 273 000 m3 (0,4 %). Planirani postotni odnos tehni~koga drva, prostornoga drva i otpada za obi~nu jelu iznosi: 55 % : 28 % : 17 %, za europski ari{ 31 % : 51 % : 18 %, a za crni bor 26 % : 54 % : 20 %. Relativno malen udio tehni~koga drva kod europskoga ari{a i crnoga bora ponajprije je uvjetovan manjim prsnim promjerima stabala. U kategoriju prostornoga drva ubraja se prostorno drvo za daljnju industrijsku preradu i prostorno drvo za ogrjev. Kod ve}ine crnogori~nih vrsta, pa tako i Croat. j. for. eng. 32(2011)1
@. Ze~i} i dr.
kod istra`ivanih glavnina se prostornoga drva klasificira kao drvo za preradu. Pove}anje potra`nje za energetskim drvom djelomi~no }e se zadovoljiti iz kategorije prostornoga drva, ~iji je desetogodi{nji planirani etat pribli`no 168 600 m3 za tri istra`ivane vrste. U kategoriji otpada najve}i dio ~ini kora, koja se prema va`e}im normama ne obra~unava u obujam drvnih sortimenata crnogori~nih vrsta te se isporu~uje bez naplate, a krajnja joj je upotreba uglavnom proizvodnja energije u kotlovnicama drvoprera|iva~a. Cilj je ovoga rada utvrditi koli~inu nadzemne biomase stabala obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora te konstruirati jednad`be izjedna~enja ovisnosti mase suhe tvari grana, drva debla i kore deba o prsnom promjeru stabla pojedine istra`ivane vrste.
3. Materijal i metode istra`ivanja Material and methods of research Istra`ivanje je obavljeno u redovitoj sje~i na 15 stabala obi~ne jele tijekom ljeta 2008. godine, na 28 stabala europskoga ari{a tijekom zime 2009. godine i na 40 stabala crnoga bora u ljetu 2010. godine. Stabla su u sje~inama odabrana metodom slu~ajnoga uzorka. Distrubucija je stabala uzorka prikazana na slici 1. Terenski dio istra`ivanja na stablima obi~ne jele obavljen je u odsjecima 16 A i 46 A gospodarske jedinice ÂťBresticaÂŤ [umarije Prezid, U[P Delnice. Odsjek 16 A povr{ine 17,93 ha pripada u ure|ajni
Slika 1. Distribucija stabala uzorka Fig. 1 Distribution of sample trees 371
@. Ze~i} i dr.
Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora (369–377)
Slika 2. Mjesta istra`ivanja Fig. 2 Research sites razred gospodarske {ume obi~ne smreke. Nalazi se na nadmorskoj visini od 1050 m do 1160 m. Drvna zaliha iznosi 369,05 m3/ha, od ~ega na obi~nu jelu otpada 94,26 m3/ha. Od 541 stabla po hektaru 80 je jelovih. Povr{ina odsjeka 46 A je 20,19 ha. Ure|ajni je razred gospodarska {uma sjemenja~a obi~ne bukve. Nadmorska je visina od 1300 m do 1455 m. Drvna zaliha iznosi 162,95 m3/ha. Obi~na jela ~ini samo 13,42 m3/ha drvne zalihe. Na jednom su hektaru prosje~no 542 stabla. Europski je ari{ istra`ivan u odsjeku 39 B gospodarske jedinice »\ur|eva~ka Bilogora« [umarije \ur|evac, U[P Koprivnica. Odsjek je povr{ine 43,09 ha. Ure|ajni je razred gospodarska {uma sjemenja~a obi~ne bukve u dobi od 32 godine. Nalazi se na nadmorskoj visini od 185 m do 255 m. Drvna zaliha iznosi 174,71 m3/ha i akumulirana je na 891 stablu. Na 163 stabla po hektaru ostale crnogorice otpada 48,55 m3/ha drvne zalihe. Osim europskoga ari{a od crnogori~nih vrsta u odsjeku rastu duglazija i smreka. Podaci o drvnoj zalihi i broju stabala za europski ari{ nisu posebno evidentirani u osnovi gospodarenja, nego za svu crnogoricu zajedno. Crni je bor istra`ivan u odsjeku 2 A gospodarske jedinice »Kame{nica« [umarije Sinj, U[P Split. Povr{ina je odsjeka 23,41 ha. Nalazi se na nadmorskoj visini od 310 m do 360 m. Ure|ajni je razred gospodarska {uma crnoga bora. Drvna zaliha iznosi 126,74 m3/ha i u potpunosti ju tvori crni bor u dobi od 52 godine.
372
Utvr|ivanje obujma deblovine do 3 cm promjera obavljeno je metodom sekcioniranja (Pranji} i Luki} 1997). Odabranim su stablima izmjereni prsni promjeri i visine (duljine nakon ru{enja). Deblo im je razdijeljeno u sekcije kojima su izmjereni duljina (l), dva nasuprotna promjera (d) na sredini sekcije i debljina kore na isje~cima kore sa sredine sekcije. Obujam (v) pojedinih sekcija (s korom i bez kore) izra~unat je Huberovom formulom: d2 ×p v= ×l 40000 Masa grana i ovr{ka odre|ena je vaganjem s to~no{}u 0,5 kg. Na svakom su stablu uzeti uzorci reprezentativne grane za odre|ivanje postotnoga udjela vlage. Za obi~nu jelu i crni bor posebno su uzimani uzorci grana i izbojaka uz prethodno utvr|ivanje me|usobnoga masenoga odnosa. Ovisnosti obujma drva debla te kore debla o prsnom promjeru stabla za svaku pojedinu istra`ivanu vrstu izjedna~eni su regresijskim jednad`bama (tablica 2). Gravimetrijskom analizom utvr|eni su postotni udjeli vlage. Uzorcima je utvr|ena masa u trenutku uzorkovanja. Su{eni su u su{ioniku na 105±2 °C do konstante mase. Nakon su{enja ponovno im je odre|ena masa. Iz razlike mase prije i poslije su{enja odre|en je tehni~ki udio vlage (baza za izra~un je masa u trenutku uzorkovanja – svje`e drvo) pojedinoga uzorka. Ponderiranjem srednjega postotnoga udjela vlage pojedinoga tipa uzorka (suha grana, svje`a grana, izbojak) s njegovim masenim udjelom u izvaganoj koli~ini grana izra~unat je prosje~ni postotni udio vlage grana. Na temelju terenskih mjerenja konstruiran je graf izjedna~enja ovisnosti utvr|ene mase grana u trenutku sje~e o prsnim promjerima uzorkovanih stabala pojedne istra`ivane vrste (slika 7).
Slika 3. Utvr|ivanje mase grana obi~ne jele Fig. 3 Determining silver fir branch mass Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora (369â&#x20AC;&#x201C;377)
Slika 4. Utvr|ivanje mase grana europskoga ari{a Fig. 4 Determining European larch branch mass
@. Ze~i} i dr.
Slika 6. Laboratorijski su{ionik Fig. 6 Laboratory oven
4. Rezultati istra`ivanja i rasprava Results of research and Discussion
Slika 5. Sekcioniranje crnoga bora Fig. 5 Black pine sectioning Primjenom navedenih jednad`bi izjedna~enja (tablica 2 i slika 7) izra~unate su pripadaju}e vrijednosti obujma drva debla, obujma kore debla i mase grana po debljinskim stupnjevima {irine 1 cm u rasponu uzorkovanih stabala za pojedine istra`ivane vrste. Izjedna~ena masa grana pojedine istra`ivane vrste umanjena je za odgovaraju}e postotne udjele vode, {to je rezultiralo masom apsolutno suhe tvari grana. Mno`enjem izjedna~enih vrijednosti obujma drva debla odnosno kore debla prosje~nom volumnom te`inom apsolutno suhoga drva (Anon. 1949) te prosje~nom volumnom te`inom apsolutno suhe kore (Miles i Smith 2009) pretvorenom u kg/m3 (tablica 1) izra~unate su izjedna~ene vrijednosti suhe tvari drva debla odnosno suhe tvari kore debla. Rebula (1987) na temelju rezultata vlastitih istra`ivanja kalori~ne vrijednosti jelove i smrekove kore zaklju~uje da je kora gorivo jednako vrijedno drvu ili ~ak i bolje. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
U tablici 2 prikazani su rezultati ovisnosti obujma drva debla i obujma kore debla, utvr|enih sekcioniranjem, o prsnom promjeru promatranih vrsta iskazani jednad`bama izjedna~enja i pripadaju}im vrijednostima R2. Izjedna~enje ovisnosti utvr|ene mase grana u trenutku sje~e o prsnim promjerima uzorkovanih stabala pojedne istra`ivane vrste prikazano je na slici 7. Prosje~ni postotni udio vlage grana u trenutku sje~e iznosi: za obi~nu jelu 51,84 %, za europski ari{ 49,03 % i za crni bor 49,24 %. Rezultati istra`ivanja iskazani u masi apsolutno suhe tvari drva debla, kore debla i grana za pojedine istra`ivane vrste prikazani su u grafi~kom obliku na slikama 8, 9 i 10. Uz grafi~ki prikaz prilo`ene su i pripadaju}e jednad`be izjedna~enja.
Tablica 1. Prosje~na obujamna te`ina apsoluno suhoga drva (Anon. 1949) i apsolutno suhe kore (Miles i Smith 2009) Table 1 Average oven-dry volume weight of wood (Anon. 1949) and bark (Miles i Smith 2009) Obi~na jela Europski ari{ Silver fir European larch
Crni bor Black pine
Obujamna te`ina apsoluno suhoga drva, g/cm3 Oven-dry volume weight of wood, g/cm3
0,410
0,550
0,580
Obujamna te`ina apsoluno suhe kore, g/cm3 Oven-dry volume weight of bark, g/cm3
0,485
0,315
0,401
373
@. Ze~i} i dr.
Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora (369–377)
Tablica 2. Jednad`be izjedna~enja ovisnosti obujma drva debla i obujma kore debla o prsnom promjeru stabla i pripadaju}e vrijednosti R2 Table 2 Dependence of stem wood volume and stem bark volume to tree’s DBH regresion equations and related R2 values Obi~na jela Silver fir
Europski ari{ European larch
Crni bor Black pine
Obujam drva debla, m3 Stem wood volume, m3
VDD = 0,00009 x d1,302,5546 R² = 0,9861
VDD = 0,0012 x d1,301,8708 R² = 0,8973
VDD = 0,0003 x d1,302,1583 R² = 0,9653
Obujam kore debla, m3 Stem bark volume, m3
VKD = 0,00002 x d1,302,2346 R² = 0,9799
VKD = 0,0004 x d1,301,6085 R² = 0,6721
VKD = 0,00004 x d1,302,0418 R² = 0,8641
Slika 7. Ovisnost mase grana o prsnom promjeru stabla Fig. 7 Dependence of branch mass on DBH Za obi~nu se jelu ukupna masa suhe tvari stabla kre}e od 18,29 kg za stablo prsnoga promjera 10 cm do 3759,93 kg za stablo prsnoga promjera 80 cm. Kod stabla prsnoga promjera 10 cm suha tvar drva debla iznosi 13,23 kg, kore debla 1,66 kg i grana 3,39 kg, a kod stabla prsnoga promjera 80 cm suha tvar drva debla iznosi 2683,24 kg, kore debla 173,55 kg i grana 903,14 kg. Masa suhe tvari stabala europskoga ari{a iznosi 118,52 kg za stablo prsnoga promjera 15 cm, dok za stablo prsnoga promjera 33 cm iznosi 543,53 kg. Suha tvar drva debla ima masu 104,66 kg, suha tvar kore debla 9,82 kg, a grana 4,04 kg za stablo prsnoga promjera 15 cm. Za stablo prsnoga promjera 33 cm suha tvar drva debla ima masu 457,49 kg, kore debla 34,91 kg, a grana 51,14 kg. Kod stabla prsnoga promjera 26 cm masa suhe tvari kore debla i grana gotovo je izjedna~ena, a za ve}i prsni promjer masa je suhe tvari grana ve}a od mase suhe tvari kore.
374
Za stabla crnoga bora prsnoga promjera 13 cm ukupna masa suhe tvari iznosi 58,23 kg (suha tvar drva debla 44,13 kg, kore debla 3,02 kg, grana 11,08 kg), a za stabla prsnoga promjera 28 cm ukupna masa suhe tvari iznosi 334,75 kg (suha tvar drva debla 231,18 kg, kore debla 14,45 kg, grana 89,11 kg). Upotrebom {umske biomase neizbje`no se iz {umskoga ekosustava odnosi i dio hranjivih tvari. Razli~iti dijelovi stabla sadr`e razli~ite koli~ine hranjivih tvari. Op}enito gledaju}i najni`i je udio hranjivih tvari sadr`an u drvu, a najvi{i u listu/iglicama. Stoga pridobivanje {umske biomase ima utjecaj na plodnost stani{ta ponajvi{e u slu~aju izno{enja sitne granjevine i lisne mase. Radi smanjenja izno{enja hranjivih tvari iz sje~ina {umski bi se ostatak iz sje~ina crnogori~nih vrsta drve}a trebao pridobivati nakon {to iglice odpadnu tijekom razdoblja prirodnoga prosu{ivanja, a {umski ostatak iz sje~ina listopadnih vrsta drve}a trebalo Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora (369â&#x20AC;&#x201C;377)
Slika 8. Ovisnost mase suhe tvari o prsnom promjeru stabla za obi~nu jelu Fig. 8 Dependence of dry matter mass on DBH of silver fir
@. Ze~i} i dr.
Slika 10. Ovisnost mase suhe tvari o prsnom promjeru stabla za crni bor Fig. 10 Dependence of dry matter mass on DBH of black pine li~ine ovisi o spomenutim ekolo{kim ograni~enjima ali i mogu}nostima postoje}ih i novih sustava pridobivanja {umske drvne biomase.
5. Zaklju~ak â&#x20AC;&#x201C; Conclusion
Slika 9. Ovisnost mase suhe tvari o prsnom promjeru stabla za europski ari{ Fig. 9 Dependence of dry matter mass on DBH of European larch bi se pridobivati u razdoblju zimskih sje~a (Anon. 2006b). Zbog navedenoga rezultate istra`ivanja treba promatrati kao informaciju o potencijalu nadzemne biomase stabla, a mogu}nost iskoristivosti utvr|ene koCroat. j. for. eng. 32(2011)1
U trenutku kada {umska drvna biomasa, prete`ito kao energetska sirovina, postaje glavnim interesom doma}ega i inozemnoga tr`i{ta, prijeko je potrebno provo|enje sustavnih istra`ivanja o potencijalu ukupne drvne mase stabla odnosno ukupne drvne zalihe na{ih {uma. Do izra~una nadzemne biomase stabla, iskazane u masi suhe tvari, mogu}e je do}i, vremenski i financijski, zahtjevnim metodama na relativno velikom uzorku razli~itih, komercijalno zanimljivih, vrsta drve}a u razli~itim stani{nim uvjetima. Pri usporedbi rezultata istra`ivanja navedenih vrsta drve}a kod stabla prsnoga promjera od 20 cm uo~ava se, osim u deblu, zna~ajan potencijal biomase u kori i granama. U strukturi mase suhe tvari obi~ne jele drvo debla sudjeluje sa 72,39 %, kora debla sa 7,30 %, a grane sa 20,31 %. Kod europskog ari{a, u strukturi mase suhe tvari, drvo debla sudjeluje sa 87,42 %, kora debla sa 7,61 %, a grane sa samo 4,97 %. Kod crnog bora, u strukturi mase suhe tvari, 73,23 % otpada na drvo debla, 4,70 % na koru debla, a 23,07 % na grane. Rezultati istra`ivanja prikazani u ovom radu upu}uju na zna~ajan potencijal drvne tvari, koji se mo`e
375
@. Ze~i} i dr.
Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora (369–377)
koristiti u proizvodnji novoga {umskoga proizvoda-drvnoga iverja. Uvo|enjem novih tehnologija u pridobivanje ukupne biomase stabla omogu}uje se ravnopravna tr`i{na utrka pri proizvodnji drvnoga iverja, koje iskazujemo i prodajemo po masi u tonama ili u nasipnim (prostornim) metrima.
6. Literatura – References Anon. 1949: Mali {umarsko-tehni~ki priru~nik. U: R. Antoljak (ur.), Sekcija {umarstva i drvne industrije dru{tva in`enjera i tehni~ara NR Hrvatske, Zagreb 1949, 410 str. Anon. 2001: Directive 2001/77/EC of European parliament and the Council of 27 September 2001 on the promotion of electricity produced from renewable energy sources in the internal electricity market. Official Journal of the European Communities, 283 str. Anon. 2006a: [umskogospodarska osnova za razdoblje od 2006. do 2015. godine. »Hrvatske {ume« d.o.o., Zagreb. Anon. 2006b: How much bioenergy can Europe produce without harming the environment? European environment agency, Copenhagen, 67 str. Aldemdag, I. S., 1982: Biomass of the merchantable and unmerchantable portions of the stem. Petawawa National Forestry Institute, Canadian Forestry Service, Environment Canada, Chalk River, 20 str. Bojanin, S., 1987: Kori{}enje biomase stabala iz prorednih sastojina. U: D. Bura, Kori{}enje {umske biomase za energetiku – Mogu}nost proizvodnje i kori{}enja u SFR Jugoslaviji. Jugoslovenski poljoprivredno-{umarski centar, Beograd, str. 173–192. Bura, D., 1987: Problemi energetike u SFR Jugoslaviji i kori{}enje {umske biomase. U: D. Bura, Kori{}enje {umske biomase za energetiku – Mogu}nost proizvodnje i kori{}enja u SFR Jugoslaviji. Jugoslovenski poljoprivredno-{umarski centar, Beograd, str. 5–46. Hakkila, P., 1989: Utilization of Residual Forest Biomass. Springer Verlag, Berlin, 586 str. HRN D. B. 023 1979, Proizvodi iskori{tavanja {uma, Drvo za ogrjev (Products of forest utilization. Heatingwood). Dr`avni zavod za normizaciju i mjeriteljstvo, Zagreb. Johansson, T. 1999. Biomass production of Norway spruce (Picea abies /L./ Karst.) growing on abandoned farmland. Silva Fennica, 33 (4): 261–280. Kajba, D., A. Krstini}, N. Komlenovi} 1998: Proizvodnja biomase stablastih vrba u kratkim ophodnjama. [umarski list, 122 (3–4): 139–145. Kajba, D., J. Domac, A. P. B. Krpan, @. Ze~i}, S. Bogdan, 2002: Status and potentials of biomass in Croatia (Stanje i potencijal biomase u Hrvatskoj). U: L. Christerrson, I. Kuiper (ur.), Short-rotation crops for energy purpose, Meeting of IEA Bioenergy Task 17, Netherlands and Sweden, Proceedings, str. 18–27. Kajba, D., S. Bogdan, I. Kati~i}-Trup~evi}, 2004: Produkcija biomase klonova bijele vrbe u pokusnoj kulturi kratkih ophodnji Dravica. [umarski list, 128 (9–10): 509–515.
376
Kajba, D., S. Bogdan, I. Kati~i}, 2007: Produkcija biomase vrba u pokusnim kulturama kratkih ophodnji u Hrvatskoj. U: S. Mati} (ur.), Poljoprivreda i {umarstvo kao proizvo|a~i obnovljivih izvora energije, Zbornik radova znanstvenog skupa, HAZU, Zagreb, str. 99–105. Krpan, A. P. B., 1996: Biomasa za enegiju – zbilja hrvatskoga kr{a? U: S. Sever (ur.), Za{tita {uma i pridobivanje drva. [um. fak. Sveu~. u Zagrebu i [um. institut, Jastrebarsko, Zagreb, str. 211–216. Krpan A. P. B., @. Ze~i}, I. Stanki}, 2007: Biomasa nekih doma}ih vrsta {umskog drve}a. U: S. Mati} (ur.), Poljoprivreda i {umarstvo kao proizvo|a~i obnovljivih izvora energije, Zbornik radova znanstvenog skupa, HAZU, Zagreb, 2007, str. 75–87. Me{trovi}, [., G. Fabijani}, 1995: Priru~nik za ure|ivanje {uma. Ministarstvo poljoprivrede i {umarstva Hrvatske, Zagreb, 416 str. Miles, P. D., W. B. Smith, 2009: Specific Gravity and Other Properties of Wood and Bark for 156 Tree Species Found in North America. U.S. Forest Service, Newtown Square, 35 str. Nikoli}, S., 1987: [umski otpadak i drvo uop{te kao energetska materija. U: D. Bura, Kori{}enje {umske biomase za energetiku – Mogu}nost proizvodnje i kori{}enja u SFR Jugoslaviji, Jugoslovenski poljoprivredno-{umarski centar, Beograd, str. 79–104. Pintari}, K., 1987: Drvni otpaci pri iskori{}ivanju {uma kao izvor energije. U: D. Bura, Kori{}enje {umske biomase za energetiku – Mogu}nost proizvodnje i kori{}enja u SFR Jugoslaviji, Jugoslovenski poljoprivredno-{umarski centar, Beograd, str. 57–74. Pranji}, A., N. Luki}, 1997: Izmjera {uma. Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet, Zagreb, 405 str. Prpi}, B., 2010: Da li i kako koristimo biomasu kao energent? [umarski list, 134 (7–8): 333–334. Rebula, E., 1987: Kalori~na vrednost jelove i smr~eve kore. U: D. Bura, Kori{}enje {umske biomase za energetiku – Mogu}nost proizvodnje i kori{}enja u SFR Jugoslaviji, Jugoslovenski poljoprivredno-{umarski centar, Beograd, str. 207–228. Repola, J., 2008: Biomass equations for birch in Finland. Silva Fennica, 42 (4): 605–624. Repola, J., 2009: Biomass equations for Scots pine and Norway spruce in Finland. Silva Fennica, 43 (4): 625–647. Slabak, M., 1987: Rezultati primjene ivera~a u nizinskoj proredi. U: D. Bura, Kori{}enje {umske biomase za energetiku – Mogu}nost proizvodnje i kori{}enja u SFR Jugoslaviji, Jugoslovenski poljoprivredno-{umarski centar, Beograd, str. 229–238. Topi}, V., L. Butorac, G. Jeli}, 2009: Biomasa u panja~ama planike (Arbutus unedo L.) na otoku Bra~u (Biomass in Strawberry Tree Coppice Forests /Arbutus unedo L./ on Island Bra~). [umarski list, 133 (1–2): 5–14. Vlatkovi}, S., 1987: Neka iskustva i koncepcije kori{}enja {umske biomase u SAP Vojvodini. U: D. Bura, Kori{}enje {umske biomase za energetiku – Mogu}nost proizvodnje i kori{}enja u SFR Jugoslaviji, Jugoslovenski poljoprivredno-{umarski centar, Beograd, str. 47–56. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Biomasa nadzemnoga dijela stabla obi~ne jele, europskoga ari{a i crnoga bora (369–377)
Young, H. E., L. Strand, R. Altenberger, 1964: Preliminary fresh and dry weight tables for seven tree species in Maine. Maine agricultural experimet station, 76 str.
@. Ze~i} i dr.
{enih stabala jele obi~ne (Abies alba Mill.) (Volume utilization and value of timber assortmets of dried silver fir /Abies alba Mill./ trees). [umarski list, 133 (1–2): 27–37.
Ze~i}, @., I. Stanki}, D. Vusi}, A. Bosner, D. Jak{i}, 2009: Iskori{tenje obujma i vrijednost drvnih sortimentna posu-
Abstract
Aboveground Biomass of Silver Fir, European Larch and Black Pine This paper presents the research of abovegroud biomass of silver fir, European larch and black pine trees. The results are presented as oven-dry mass of stem wood, stem bark and branches. The research was conducted at three sites in Craotia (Fig. 2). The sample consisted of 15 silver fir trees, 28 European larch trees and 40 black pine trees (Fig. 1). Stem wood and bark volume were measured by section method and regression equations were constructed (Table 2). Branch mass and their average moisture content was determined (51.84% for silver fir branches, 49.03% for European larch branches, and 49.24% for black pine branches). Dependence of branch mass on DBH was established (Fig. 7). Using the regression equations, wood volume, bark volume and branch mass were calculated for each DBH in the range of DBH of sample trees. The results were transformed to oven-dry mass by average oven-dry volume weight of wood and bark of researched species (Table 2) and by applying determined average moisture content of branches. Graphs were constructed showing the dependence of mass of dry matter on DBH, with the related regression equations (Fig. 8, Fig. 9 and Fig. 10). Total dry matter mass of silver fir trees ranges from 18.29 kg (DBH=10 cm) to 3759.93 kg (DBH=80 cm). European larch trees have a dry matter mass from 118.52 kg (DBH=25 cm) to 543.53 kg (DBH=33 cm), and black pine trees dry matter mass ranges from 58.23 kg (DBH=13 cm) to 334.75 kg (DBH=28 cm). Keywords: abovegroud biomass, dry matter, silver fir, European larch, black pine
Adresa autorâ – Authors' address: Izv. prof. dr. sc. @eljko Ze~i} e-po{ta: zecic@sumfak.hr Dinko Vusi}, dipl. in`. {um. e-po{ta: vusic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarske tehnike i tehnologije Sveto{imunska 25, HR-10000 Zagreb HRVATSKA Zoran [timac, dipl. in`. {um. Gerovski Kraj 20, HR-51304 Gerovo HRVATSKA Matija Cvekan, dipl. in`. {um Mi~etinac 35, HR-48350 \ur|evac HRVATSKA
Received (Primljeno): 15. 10. 2010. Accepted (Prihva}eno): 03. 01. 2011. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Ante [imi}, dipl. in`. {um Gornje Glavice 676/a HR-21230 Sinj HRVATSKA
377
Znanstveni rad – Research article
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva Marijan [u{njar, Dubravko Horvat, Zdravko Pandur, Marko Zori} Nacrtak – Abstract Istra`ivan je utjecaj mase tovara na osovinska optere}enja dviju naj~e{}ih izvedbi mehaniziranih sredstava za prijevoz drva te je ustanovljena pouzdanost i primjenjivost novoga mjernoga sustava (prijenosna mjerna platforma). Rezultati istra`ivanja pokazuju izmjere osovinskoga optere}enja i ukupne mase nenatovarenoga i natovarenoga {umskoga kamionskoga skupa s prikolicom i kamionskoga teglja~koga skupa te mase tovara. Prema rezultatima mjerenja sve su dimenzije kamionskoga i teglja~koga skupa u skladu sa zakonskim propisima. Oba su skupa s tovarom od 22,61 m3 bila u pretovaru. Kamionski je skup bio u pretovaru za 980 kg, a teglja~ki skup za 2345 kg. No, ni jedna osovina nije bila u pretovaru. Prazni teglja~ki skup ima ve}u masu od kamionskoga skupa za 700 kg. Podaci upu}uju na mogu}i daljnji razvoj poluprikolice teglja~a i cjelokupnoga teglja~koga skupa. Upotrebom modernijih materijala za izgradnju poluprikolice, ugradnjom modernije, lak{e dizalice istih mogu}nosti smanjila bi se po~etna masa teglja~koga skupa, {to bi u kona~nici zna~ilo da bi se mogao prevesti ve}i korisni teret. Mjerna platforma na kojoj se mjerilo pokazala se dobrom za mjerenje osovinskih optere}enja jer je mjerenje zadovoljavaju}e precizno i jednostavna je za rukovanje. Klju~ne rije~i: osovinsko optere}enje, kamionski skup, teglja~ki skup, mjerna platforma
1. Uvod – Introduction Prijevoz drva kamionom prevladava u daljinskom transportu drva u Hrvatskoj, iako je on najskuplji oblik prijevoza (Krpan i dr. 2002). U Hrvatskoj se izme|u dvaju svjetskih ratova po~inju rabiti {umski kamioni, kojima se danas prevozi gotovo 85 % ukupnoga drva, tako da su postali najzna~ajnija sastavnica daljinskoga transporta uz istodobno znatno manju uporabu `eljeznice. Razlozi tomu mogu se na}i u razvoju kamiona i kamionskoga transporta u cjelini, gradnji takve mre`e javnih putova koja je omogu}ila masovnu uporabu kamiona te u otvaranju {uma gradnjom kamionskih cesta (Horvat i [u{njar 2002). Kamioni prera|eni za prijevoz drva rabe se u hrvatskom {umarstvu vi{e godina pa je ste~eno iskustvo i u njihovu kori{tenju i u doradi velikoserijskih ina~ica. Osnova je gradnje takva kamiona, koji se zbog svoje isklju~ive namjene prijevoza oblovine mo`e zvati {umskim kamionom, montiranje {umske Croat. j. for. eng. 32(2011)1
nadogradnje, ugradnja {umske dizalice te udvajanja osovine. Razliku u vrstama {umskih nadgradnji kamiona naj~e{}e uzrokuju duljine sortimenata tako da su neke nadgradnje primjerene kra}im duljinama obloga drva (do 6 m), dok se drugima mo`e prevoziti i oblovina duljine do 12 m. Razli~iti su autori razli~ito imenovali kombinaciju kamiona s prikolicom ili poluprikolicom. Zbog razli~itoga nazivlja za ista transportna sredstva u ovom }e se radu imenovati kamionski sustavi kako ih je definirao Sever (1992), a prema skicama na slici 1. Za izvedbe {umskih kamiona i {umskih kamionskih skupova prema slici 1 upotrebljavaju se ovi nazivi: A – [umski kamioni bez dizalice – kamion bez dizalice 1 – [umski kamion bez dizalice B – [umski kamioni s dizalicom – kamion s dizalicom ili samo kamion
379
M. [u{njar i dr.
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva (379–388)
2 – [umski kamion s dizalicom montiranom sprijeda 3 – [umski kamion s dizalicom montiranom straga C – [umski kamionski skup s prikolicom 4 – [umski kamionski skup s prikolicom – kamion s prikolicom D – [umski kamionski skup s poluprikolicom 5 – [umski kamionski skup s jednoosovinskom poluprikolicom 6 – [umski kamionski skup s dvoosovinskom poluprikolicom – kamion s poluprikolicom 7 – [umski kamionski skup s dvoosovinskom poluprikolicom bez ruda E – [umski teglja~ki kamionski skup 8 – [umski kamionski skup s teglja~kom dvoosovinskom poluprikolicom
Slika 1. Razli~ite izvedbe kamionskih sustava Fig. 1 Different designs of truck units Autonomnost i fleksibilnost kamionskih skupova postignuta je ugradnjom hidrauli~nih {umskih dizalica na svaki kamion. Zanimljiv je i podatak da je 1988. godine uz 400 kamiona koji su radili na prijevozu drva bilo oko 300 montiranih dizalica, {to zna~i da je gotovo 100 kamiona pripadalo skupini A1 sa slike 1. Ve} 1995. godine, kada se broj kamiona smanjio na 250, rabilo se 236 dizalica, {to zna~i da su gotovo svi kamioni bili njima opremljeni. Ako se uzme u obzir da su u ukupnom broju kamiona uvr{teni i oni malih nosivosti (ispod 7 t) mo`e se gotovo
380
sa sigurno{}u tvrditi da je svaki kamion za daljinski transport te godine bio opremljen {umskom dizalicom. Isto tako podatak da su tada bile 234 prikolice pokazuje da su gotovo svi kamioni bili kamionski skupovi (Krpan i dr. 2002). Smanjivanje ukupnoga broja kamiona krajem 90-ih godina uzrokovano je nabavom kamionskih skupova ve}e nosivosti te pove}anjem udjela vanjskih transportnih i drugih poduze}a izvan {umarstva (drvna industrija) u ukupno prevezenoj koli~ini drva. U ukupnom prijevozu drva kamionskim skupovima u Hrvatskoj »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb trenuta~no sudjeluju s 21 %, dok preostalih 79 % prijevoza drva obavljaju privatni poduzetnici (Beuk i dr. 2007). Danas »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb raspola`u sa 105 {umskih kamionskih skupova za prijevoz drva, od ~ega su samo 3 kamionska teglja~ka skupa i to u R.J. [umatrans Uprave {uma podru`nica Vinkovci. Tehni~ke zna~ajke kamionskoga skupa polazi{te su o kojem ovise sve njegove bitne mogu}nosti, kao {to su: nosivost, brzina kretanja, prohodnost, energijska u~inkovitost, u~inkovitost utovara i istovara itd. U modernim kamionima, pa tako i u {umskim izvedbama, primjenjuje se sofisticirana oprema koja znatno olak{ava vo`nju, ali i pove}ava nabavnu cijenu. Veli~ina kamiona, pa time i njegova nosivost, tako|er ga poskupljuje. Za skra}ivanje vremena utovara i istovara, osim tehnolo{kih mjera, potrebne su i moderne {umske dizalice koje su tako|er relativno skupe. Iz ovoga izlazi da se mo`e o~ekivati visoka nabavna cijena {umskoga kamionskoga skupa, ~ime se dodatno poskupljuje ova, u odnosu na ostale, ionako najskuplja sastavnica {umskoga transporta. Toma{i} i dr. (2005) navode mjere koje bi se trebale poduzeti kako bi se pove}ala u~inkovitost i samim time smanjili tro{kovi kamionskoga prijevoza. Pove}anje korisne nosivosti mogu}e je ostvariti smanjenjem vlastite mase kamiona: Þ povoljnijim konstrukcijskim rje{enjima {umske nadogradnje, uz upotrebu boljih i lak{ih vrsta materijala, Þ ugradnjom lak{e dizalice jednakih mogu}nosti i pobolj{anih tehni~kih zna~ajki, Þ izborom kamionskoga skupa s lak{im i druga~ije rije{enim sklopovima, Þ uvo|enjem kombiniranih na~ina prijevoza kamionskih skupova s dizalicom i bez dizalice. Uspje{nost kamionskoga prijevoza drva ovisi o nizu ~imbenika od kojih su neki pod utjecajem {umarske struke, tehni~ke izvedba kamionskih skupova, organizacije pomo}noga stovari{ta, dok na zakonske propise o dimenzijama i nosivosti kamionskih kompozicija, ograni~enju brzine vo`nje, stanju i optere}enosti prometnica ne mo`emo utjecati (Malnar Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva (379–388)
M. [u{njar i dr.
2000). Nosivost kao jedna od zna~ajki koja izravno utje~e na proizvodnost kamionskoga skupa nije ograni~ena samom tehni~kom izvedbom kamionskoga skupa koliko zakonskim propisima na koje ne mo`emo utjecati.
2. Cilj istra`ivanja – Scope of research Kako je ve} prije navedeno, u hrvatskom {umarstvu prijevoz se drva obavlja u prvom redu kamionima s prikolicom ({umski kamionski skup) i kamionima s teglja~kom dvoosovinskom poluprikolicom ({umski teglja~ki skup). Zbog njihova prometa javnim cestama oni podlije`u strogim zakonskim ograni~enjima o dopu{tenim optere}enjima osovina i ukupnoga vozila. Temeljni je zakonski propis kojim se odre|uju neke tehni~ke zna~ajke »Pravilnik o tehni~kim uvjetima vozila u prometu na cestama« (Narodne novine, 51/10). Tim su Pravilnikom obuhva}ene dimenzije vozila i osovinski pritisci. Temeljem ra{~lambe Pravilnika mo`e se zaklju~iti da {umski kamion s prikolicom smije biti optere}en najvi{e 26 t za sam kamion, 18 t za prikolicu, ali da ukupna masa sustava ne smije prelaziti 40 t. Ujedno pojedina~no optere}enje samostalne osovine ne smije prelaziti 10 t, a dvostruke ukupno 18 t, kako to i pokazuje slika 2. Najve}a dopu{tena masa, prikazana na slici 2, pokazuje odre|ene nelogi~nosti nastale zbog ograni~avanja ukupne mase i osovinskih pritisaka. Primjerice, prema dopu{tenim osovinskim pritiscima kamion bi mogao imati ukupnu masu 28 tona, ali je
Slika 2. Najve}a dopu{tena masa kamionskoga i teglja~koga skupa Fig. 2 Maximum allowable mass of truck with trailer and truck with semi-trailer Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Slika 3. Najve}e dopu{tene dimenzije kamionskoga i teglja~koga skupa Fig. 3 Maximum allowable dimensions of truck with trailer and truck with semi-trailer ona ograni~ena na dopu{tenih 26 t. Iz toga izlazi i na~in kontrole mase koji }e se provesti tako da se mjeri optere}enje svake pojedine osovine, a njihova se zbirna vrijednost opet uspore|uje s dopu{tenom ukupnom masom kamiona. To isto vrijedi i za prikolicu. Cijeli se kamionski skup tako|er mora procijeniti temeljem ukupne mase za skup, koja se dobije zbrajanjem pojedina~ne mase kamiona i prikolice te se uspore|uje s dopu{tenom masom od 40 t. Istim su na~inom na slici 3 unesene najve}e dopu{tene okvirne dimenzije kamiona, prikolice i cijeloga kamionskoga skupa prema zakonskim odredbama. Kao i kod ukupne mase kamionskoga skupa, mo`e se zamijetiti da je ukupna duljina kamionskoga skupa manja od zbroja najve}e duljine njegovih sastavnica – kamiona i prikolice. Osim toga treba uzeti u obzir i duljinu trupaca na {umskoj prikolici koji, u slu~aju lo{ega slaganja, mogu pove}ati duljinu cijeloga kamionskoga skupa. Uz pretpostavku da je prazni kamionski skup grani~ne duljine, trupce valja slagati ~ela poravnata sa zadnjim krajem prikolice. Ako je prazni kamionski skup kra}i od grani~ne duljine, zakonom je dopu{ten prepust do 15 % me|uosovinskoga razmaka prikolice. Zbog navedenih zakonskih ograni~enja ukupne mase natovarenoga kamionskoga skupa te dopu{tenih osovinskih optere}enja javlja se potreba u {umarskoj praksi za mjerenjem kamionskih skupova pri utovaru, odnosno neposredno prije izlaska na javnu cestu. Neposrednim mjerenjem osovinskih optere}enja {umskih kamionskih skupova izbjeglo bi se prekora~enje zakonskih ograni~enja pri prijevozu drva. Preoptere}nenje {umskih kamionskih skupova mo`e nepovoljno utjecati na njihove tehni~ke zna~ajke i na stanje {umske ceste pri odre|enim uvjetima. Prijevozom pravilne mase tovara u skladu sa zakonskim ograni~enjima i preporu~enim nosivosti-
381
M. [u{njar i dr.
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva (379–388)
Slika 4. Prijenosna mjerna platforma i njezini sastavni dijelovi Fig. 4 Portable measuring platform with component parts ma kamiona i prikolica (poluprikolica) smanjili bi se tro{kovi odr`avanja {umskih cesta te pove}ao vijek trajanja tehni~kih sredstava. No, osovinsko optere}enje i ukupna masa {umskoga kamionskoga skupa ovisit }e o vrsti tovara (vrsta drvnih sortimenta, vrsta drva), mokrini drva, na~inu slaganja drvnih sortimenata u tovarni prostor kamiona, prikolice i poluprikolice. Zbog neujedna~enosti u zna~ajkama drva koje se prevozi (vrsta, dimenzije, mokrina i dr.) ote`an je nadzor utovarenih koli~ina. Na mjestu utovara (pomo}no stovari{te) masa se tovara mo`e, na osnovi izmjerenoga obujma, samo procijeniti. Zbog velike promjenjivosti gusto}e drva (do 40 %) uzrokovane koli~inom vode u drvu (mokrinom) ta je procjena nepouzdana (Vondra 1991). Dizalice nisu opskrbljene ure|ajima za mjerenje mase tijekom utovara. U pravilu se tovar iskazuje obujmom neto drva (drvo bez kore, manji obujam od stvarnoga zbog propisanih na~ina
382
mjerenja oblovine; »Pravilnik o mjerenju, razvrstavanju i obilje`avanju neobra|enog drva«, (Narodne novine, 57/05), a prevozi se kora i puni obujam drva, {to predstavlja dodatnu masu. Cilj je ovoga istra`ivanja utvrditi utjecaj mase tovara na osovinsko optere}enje dviju naj~e{}ih izvedbi mehaniziranih sredstava za prijevoz drva, ustanoviti prednosti i nedostatke kamionskoga i teglja~koga skupa te ustanoviti pouzdanost i primjenjivost novoga mjernoga sustava (prijenosna mjerna platforma).
3. Materijal i metode – Materials and methods Istra`ivanje je obavljeno na podru~ju U[P Vinkovci, [umarija Cerna, G.J. »Ceranski lugovi«, {umski predio »Lu{~i}«, vaganjem kamionskoga skupa s prikolicom i teglja~koga skupa na prijenosnoj mjernoj platformi. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva (379–388)
3.1 Mjerna platforma – Measuring platform Osovinsko optere}enje u ovom istra`ivanju mjereno je pomo}u prijenosne mjerne platforme (slika 4A) koja je napravljena u radionici R.J. »[umatrans« u Vinkovcima. Dimenzije mjerne platforme (3000 × 2700 mm) omogu}avaju postavljanje svih kota~a udvojenih osovina kamiona ili poluprikolice te se time pojednostavljuje mjerenje. Platforma je sastavljena od dviju ~eli~nih plo~a unutar kojih su postavljena 4 senzora odnosno mjerne }elije modela ASC (slika 4B) proizvo|a~a Vishay. Mjerne }elije toga modela napravljene su od nehr|aju}ega ~elika, a zavarena konstrukcija omogu}uje kori{tenje i u nepovoljnim uvjetima kakvi vladaju u {umi. Pri ovom su mjerenju kori{tene mjerne }elije najve}ega pojedina~noga optere}enja od 30 tona. Sve su mjerne }elije paralelno spojene na sabirnu kutiju (slika 4C) istoga proizvo|a~a. Sabirna je kutija povezana s prijenosnim terenskim ra~unalom (slika 4D). Najve}i vodoravni pomak mjerne }elije iznosi 18,5 mm pri najve}em kutu otklona od 7°. Izvedba je mjerne platforme s uporabom mjernih }elija s mogu}no{~u otklona potrebna zbog nailaska optere}enih kota~a kamionskih skupova zbog ~ega se napre`e gornja plo~a platforme u vodoravnom smjeru. Nakon sastavljanja platforme vaga je umjeravana na temelju vi{e testova. Pri umjeravanju su kori{teni atestirani utezi pojedina~ne mase od 500 kg. Pri postupnom pove}anju optere}enja do 10 tona uo~ene razlike s obzirom na izmjerne vrijednosti mjernom platformom zanemarive su jer se kre}u u rasponu od –2 kg do 4 kg. Tako|er je ispitana preciznost mjerenja na kutovima mjerne platforme s optere}enjem od 8 tona. Izmjerne su ve}e vrijednosti (od 8 kg do 22 kg) koje pokazuju gre{ku mjerenja od 0,1 % do 0,275 %. Uo~eno je tako|er zaostajanje mjerne vrijednosti od
Slika 5. Kamionski skup Iveco Trakker Fig. 5 Iveco Trakker truck with trailer Croat. j. for. eng. 32(2011)1
M. [u{njar i dr.
20 kg, u prvom redu nakon optere}enja mjerne platforme s masom ve}om od 19 tona. Navedenu pojavu Hoffman (1989) naziva »elastic after-effect« te obja{njava da, ovisno o materijalu u kojem se mjeri, mjerna }elija bilje`i odre|eni iznos naprezanja (djelovanja sile) u kra}em razdoblju nakon optere}enja. Zabilje`eno zaostajanje mjerne vrijednosti od 20 kg nastalo je pri masi tereta od 19 tona te se dalje prenosilo pri mjerenju s ve}om masom tereta. Ako `elimo to~ne vrijednosti izmjere, potrebno je nakon svakoga optere}ivanja masom ve}om od 19 tona rasteretiti mjernu platformu na nekoliko minuta. U suprotnom se mo`e ra~unati na gre{ku mjerenja od 0,1 %.
3.2 [umski kamionski skupovi – Forest truck units Istra`ivanja su provedena na {umskom kamionskom skupu s prikolicom i teglja~kom kamionskom skupu. Kamionski se skup (slika 5) sastoji od kamiona Iveco Trakker 440 i prikolice. Kamion je opremljen {umskom nadogradnjom i dizalicom Epsilon Palfinger E110Z Plus, a prikolica je opremljena {umskom nadogradnjom. Teglja~ki se skup sastoji od MAN-ova teglja~a (slika 6), koji je opremljen dizalicom Cranab 2190 i poluprikolice koja je opremljena {umskom nadogradnjom.
3.3 Terenska mjerenja – Terrain measurements Mjerna je platforma bila postavljena na {umskoj cesti na ravnoj podlozi. Prije postavljanja platforme navezen je i razgrnut tucanik kako neravnine i mikrorazlike u visini ceste ne bi utjecale na mjerenje. Od ostatka tucanika izra|ena je prilazna rampa visine 22 cm, kolika je visina platforme (slika 7). Na pomo}no stovari{te na mjestu je mjerenja bila izvezena tehni~ka oblovina, razli~itih razreda kakvo-
Slika 6. Teglja~ki skup MAN Fig. 6 MAN truck with semi-trailer 383
M. [u{njar i dr.
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva (379–388)
Slika 8. Izmjerene dimenzije kamionskoga i teglja~koga skupa Fig. 8 Measured dimensions of investigated forest truck units
Slika 7. Prilazna rampa na mjernu platformu Fig. 7 Approach gate to the measuring platform
Tablica 1. Masa tovara Table 1 Load mass
}e, hrasta lu`njaka (Quercus robur L.), poljskoga jasena (Fraxinus angustifolia L.) i obi~noga graba (Carpinus betulus L.). Trupci su mjereni pomo}u promjerke i mjerne vrpce. Pri mjerenju promjera nije odbijana kora jer i ona utje~e na osovinsko optere}enje. Duljina je trupaca mjerena s to~no{}u na centimetar.
4. Rezultati istra`ivanja – Research results Dimenzije su kamiona mjerene mjernom vrpcom. Izmjereni su podaci uspore|ivani sa zakonom dopu{tenim dimenzijama. Sve su izmjerene vrijednosti manje od najve}ih dopu{tenih dimenzija prema zakonskim ograni~enjima (slika 8). Uo~ava se mnogo manja duljina teglja~koga skupa (13 930 mm). Rezultati istra`ivanja pokazuju izmjere osovinskih optere}enja i ukupne mase nenatovarenoga i natovarenoga {umskoga kamionskoga skupa s prikolicom i kamionskoga teglja~koga skupa te mase tovara. Ukupno su obavljena 2 mjerenja na nenatovarenom i 2 mjerenja na natovarenom {umskom kamionskom skupu s prikolicom te 5 mjerenja na nenatovarenom i 4 mjerenja na natovarenom teglja~kom skupu.
Vrsta skupa Type of truck unit Kamionski skup Truck with trailer Teglja~ki skup Truck with semi-trailer Sredina – Average
Prazan Unloaded 19 760 20 160 20 720 20 460 20 960 20 680 –
Natovaren Loaded kg 41 340 40 620 42 160 41 900 43 100 42 220 –
Tovar Load 21 580 20 460 21 440 21 440 22 140 21 540 21 433
Pri mjerenjima je kori{ten isti tovar (isti obujam i masa) na kamionskom i teglja~kom skupu. Tovar se sastojao od 51 trupca razli~itih dimenzija. Ukupni je obujam trupaca s korom bio 22,61 m3. Na mjernoj platformi mjeren je isti tovar dva puta na kamionskom skupu i ~etiri puta na teglja~kom skupu. Masa se tovara kretala u vrijednostima od 20 460 kg do 22 140 kg, odnosno prosje~na je vrijednosti mase tovara iznosila 21 433 kg (tablica 1). Razlike u tovaru nastale su iz razli~itoga slaganja drvnih sortimenata u tovarni prostor.
Tablica 2. Masa neoptere}enoga teglja~koga skupa, kg Table 2 Mass of unloaded truck with semi-trailer, kg Mjerenje – Measurement 1. osovina – 1st axle 2. i 3. osovina – 2nd and 3rd axles Prikolica – Semi-trailer Ukupno – Total
384
1 8 340 8 140 4 240 20 720
2 8 200 8 020 4 240 20 460
3 8 500 8 060 4 400 20 960
4 8 400 8 200 4 080 20 680
5 8 240 8 120 4 080 20 440
Sredina – Average 8 336 8 108 4 208 20 652
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva (379–388)
Slika 9. Osovinsko optere}enje neoptere}enoga teglja~koga skupa Fig. 9 Axle load of unloaded truck with semi-trailer
Slika 10. Osovinsko optere}enje natovarenoga teglja~koga skupa Fig. 10 Axle load of loaded truck with semi-trailer Mjerenja mase na mjernoj platformi prikazana su u tablici 2 i 3, a prosjek odvaga je prikazan na slici 9 i 10. Prazan je teglja~ki skup bio vagan pet puta, a natovaren ~etiri puta. Masa nenatovarenoga teglja~koga skupa iznosi 20 652 kg, od ~ega se na prednjoj osovini kamiona nalazi 8 336 kg, a na stra`njim osovinama kamiona 8 108 kg. Masa na kota~ima prazne poluprikolice iznosi 4 208 kg te je samo 20 % ukupnoga optere}enja nenatovarenoga teglja~koga skupa. Ukupna masa teglja~koga skupa s tovarom od 22,61 m3 iznosi 42 345 kg, {to zna~i da je teglja~ki skup u pretovaru od 2,345 kg. Pri tome ni jedna oso-
M. [u{njar i dr.
vina nije u pretovaru. Usporedbom rezultata mjerenja nenatovarenoga i natovarenoga teglja~koga skupa vidljivo je rastre}enje prednje osovine kamiona (8 336 kg kod nenatovarenoga kamiona, odnosno 8 280 kg kod natovarenoga kamiona). Masa se tovara prenosi na kota~e udvojenih stra`njih osovina kamiona te udvojenih osovina poluprikolice. U raspodjeli mase teglja~koga skupa i tovara na prednjoj se osovini kamiona nalazi 20 % ukupnoga osovinskoga optere}enja, dok se po 40 % ukupnoga optere}enja nalazi na stra`njim osovinama kamiona i na osovinama poluprikolice. Kamionski je skup dva puta vagan i neoptere}en i optere}en. Podaci izmjereni na mjernoj platformi prikazani su u tablicama 4 i 5 te na slikama 11 i 12. Masa nenatovarenoga kamionskoga skupa iznosi 19 960 kg, od ~ega je najve}e optere}enje na udvojenim stra`njim osovinama kamiona (10 020 kg ili 50 %
Slika 11. Osovinsko optere}enje neoptere}enoga kamionskoga skupa Fig. 11 Axle load of unloaded truck with trailer
Slika 12. Osovinsko optere}enje optere}enoga kamionskoga skupa Fig. 12 Axle load of loaded truck with trailer
Tablica 3. Masa optere}enoga teglja~koga skupa, kg Table 3 Mass of loaded truck with semi-trailer, kg Mjerenje – Measurement 1. osovina – 1st axle 2. i 3. osovina – 2nd and 3rd axles Prikolica – Semi-trailer Ukupno – Total
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
1 8 120 16 940 17 100 42 160
2 8 280 16 520 17 100 41 900
3 8 400 17 680 17 020 43 100
4 8 320 16 880 17 020 42 220
Sredina – Average 8 280 17 005 17 060 42 345
385
M. [u{njar i dr.
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva (379–388)
Tablica 4. Masa neoptere}enoga kamionskoga skupa, kg Table 4 Mass of unloaded truck with trailer, kg Mjerenje Measurement 1. osovina 1st axle 2. i 3. osovina 2nd and 3rd axles 1.osovina prikolice 1st axle of trailer 2. osovina prikolice 2nd axle of trailer Ukupno – Total
1
2
Sredina Average
4 620
4 760
4 690
9 960
10 080
10 020
2 400
2 460
2 430
2 780
2 860
2 820
19 760
20 160
19 960
Tablica 5. Masa optere}enoga kamionskoga skupa, kg Table 5 Mass of loaded truck with trailer, kg Mjerenje Measurement 1. osovina 1st axle 2. i 3. osovina 2nd and 3rd axles 1.osovina prikolice 1st axle of trailer 2. osovina prikolice 2nd axle of trailer Ukupno – Total
1
2
Sredina Average
6 880
7 240
7 060
17 420
16 560
16 990
9 220
9 060
9 140
7 820
7 760
7 790
41 340
40 620
40 980
propisima. Oba su skupa s tovarom od 22,61 m3 bila u pretovaru. Kamionski je skup bio u pretovaru za 980 kg u prosjeku, a teglja~ki je skup bio u pretovaru za 2 345 kg. No, ni jedna osovina nije bila u pretovaru. Mjerna platforma na kojoj se mjerilo pokazala se kao dobra za mjerenje osovinskih optere}enja jer je mjerenje zadovoljavaju}e precizno, jednostavna je za rukovanje, mogu}e ju je prenositi na razli~ita mjesta. Tako se smanjuje ometanje proizvodnih ciklusa. Prilikom mjerenja osovinskoga optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa vidljivo je da teglja~ki skup ima ve}u po~etnu masu u prosjeku za pribli`no 700 kg. Na temelju toga podatka moglo bi se zaklju~iti da je bolje koristiti kamionske skupove u daljinskom transportu drva, ali treba napomenuti da je teglja~ki skup kupljen ranije, da je poluprikolica teglja~koga skupa ra|ena od te`ega materijala nego prikolica kamionskoga skupa. Takvi podaci pokazuju mogu}i daljnji razvoj poluprikolice teglja~a i cjelokupnoga teglja~koga skupa. Upotrebom modernijih materijala za izgradnju poluprikolice, ugradnjom modernije, lak{e dizalice jednakih mogu}nosti smanjila bi se po~etna masa teglja~koga skupa, {to bi u kona~nici zna~ilo da bi se mogao prevesti ve}i korisni teret.
6. Literatura – References
ukupnoga optere}enja kamionskoga skupa, odnosno 68 % ukupnoga optere}enja kamiona). Najve}i utjecaj na optre}enje stra`njih osovina nenatovarenoga kamiona donosi ugradnja hidrauli~ne dizalice na njegovu stra`njem kraju. Na osovinama se prazne prikolice nalazi 2 430 kg i 2 820 kg, odnosno 26 % ukupnoga optere}enja nenatovarenoga kamionskoga skupa. Ukupna masa natovarenoga kamionskoga skupa iznosi 40 980 kg, {to zna~i da je kamionski skup u pretovaru 980 kg. Tako|er kao i kod teglja~koga skupa ni jedna osovina nije u pretovaru. Usporedbom rezultata mjerenja nenatovarenoga i natovarenoga kamionskoga skupa vidljivo je pove}anje optere}enja na svim osovinama. Najve}e se optere}enje nalazi na udvojenim osovinama kamiona.
Beuk, D., @. Toma{i}, D. Horvat, 2007: Status and development of forest harvesting mechanisation in Croatian state forestry. Croatian Journal of Forest Engineering, 28 (1): 63–82. Hoffmann, K., 1989: An introduction to measurement using strain gages. Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Germany, 291 str. Horvat, D., M. [u{njar, 2002: Istra`ivanje tehni~kih zna~ajki {umskog kamionskog skupa Scania. Studija, Zavod za iskori{tavanje {uma – [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 25 str. Krpan, A. P. B., D. Horvat, T. Por{insky, M. [u{njar, 2002: Tehni~ke i tehnolo{ke zna~ajke kamiona SCANIA P124 B 6x4 NZ400, prikolice Narkö i dizalica Jonsered 1090. Studija, Zavod za iskori{tavanje {uma – [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 69 str.. Malnar, M., 2000: Tehni~ko-tehnolo{ki ~imbenici prijevoza drva u brdsko gorskim uvjetima na primjeru {umarije Prezid. Magistarski rad, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu.
5. Zaklju~ak – Conclusion
Sever, S., 1992: [umarski strojevi. Tehni~ka enciklopedija, 12, Leksikografski zavod »Miroslav Krle`a«, Zagreb, str. 519–531.
Prema rezultatima mjerenja sve dimenzije kamionskoga i teglja~koga skupa u skladu su sa zakonskim
Toma{i}, @., @. Su~i}, M. Slunjski, M. Pola~ek, 2005: Ovodobno stanje prijevoza drva kamionskim skupovima u
386
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva (379–388)
M. [u{njar i dr.
hrvatskom sumarstvu, Nova mehanizacija {umarstva, 26 (1): 65–71.
Pravilnik o tehni~kim uvjetima vozila na cestama, Narodne novine, 51/10.
Vondra, V., 1991: Uspje{nost prijevoza drva kamionskim kompozicijama. Magistarski rad, [umarski fakultet Zagreb, 110 str.
Pravilnik o dopuni Pravilnika o tehni~kim uvjetima vozila u prometu na cestama, Narodne novine, 84/10.
www.vishay.com
Pravilnik o mjerenju, razvrstavanju i obilje`avanju neobra|enog drva, Narodne novine, 57/05.
Abstract
Axle Load Determination of Truck with Trailer and Truck with Semitrailer for Wood Transportation In Croatian Forestry wood transportation is usually carried out by trucks with trailer (forest truck unit) and trucks with two-axle semitrailer (forest semitrailer assembly). As they travel on public roads, they are subject to severe legal restrictions on allowable loads of axles and the whole vehicle. The basic legal regulation that defines some technical features is the »Regulation on Technical Conditions of Vehicles in Road Traffic« – (Official Gazette »Narodne novine«, No. 51/10). Based on the analysis of the said Regulation, it can be concluded that the maximum load of the forest truck with trailer is 26 t for the truck and 18 t for the trailer, and that the total mass of the truck and the trailer must not be more than 40 t. At the same time individual load of single-axles must not exceed 10 t, and of the dual axles 18 t in total (Fig. 2). Due to the above said legal restrictions of the total mass of loaded truck assemblies and allowable axle loads, need has arisen in forestry practice for measuring truck units during their loading, i.e. right before entering public roads. As a result of direct measurement of axle loads of forest truck units, no limit values would be exceeded in wood transportation. The transport of adequate load mass in accordance with legal restrictions and recommended load capacities of trucks and trailers (semitrailers) would reduce maintenance costs of forest roads and increase the life cycle of technical equipment. However, axle loads as well as total mass of forest truck units depend on the type of load (type of wood assortments, species of wood), wood moisture, way of piling wood assortments in the load space of the truck, trailer and semitrailer. The aim of this research is to establish the effect of load mass on axle loads of the truck with trailer and truck with semitrailer and determine the reliability and applicability of the new measurement system (portable measuring platform) used for carrying out the measurements. The first truck unit (Fig. 6) consists of the Iveco Trakker 440 truck and trailer. The truck is equipped with forestry accessories and crane Epsilon Palfinger E110Z Plus, the trailer is equipped with forestry accessories. The second truck unit consists of a MAN truck (Fig. 7), equipped with the crane Cranab 2190 and semitrailer equipped with forestry accessories. The axle loads were measured by a portable measuring platform (Fig. 4). The dimensions enable setting of all wheels of dual axles of trucks or semitrailers, which makes the measurement easier. The results of research show the measured values of axle loads and total masses of unloaded and loaded forest truck with trailer and truck with semi-trailer, and load mass. In measuring, the same load was used for the truck with trailer and truck with semitrailer. The total load volume was 22.61 m3. The load mass ranged between 20 460 kg and 22 140 kg, i.e. the average value of the load mass was 21 433 kg (Table 1). The load differences are only the result of differently piled wood assortments in the load space. The mass of the unloaded truck with semitrailer is 20 652 kg (Table 2). The mass on the wheels of the unloaded semitrailer is 4 208 kg and hence it only represents 20% of the total load of the unloaded unit (Fig. 9). The total mass of the truck with semitrailer with the load of 22.61 m3 is 42 345 kg (Table 3). Comparison between the measurement results of unloaded and loaded truck with semitrailer shows the relief of the front tuck axle (Fig. 10). The load mass is transferred to the wheels of the dual rear axles of the truck and dual axles of the semitrailer. The front axle of the truck accounts for 20% of the total axle load, while 40 % of the total load is on the rear axles of the truck and axles of the semitrailer. The mass of the unloaded truck with trailer is 19 960 kg (Table 4), of which the highest load is on dual rear axles of the truck (10 020 kg or 50% of the truck unit load, or 68% of the total truck load). The load of rear axles of un-
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
387
M. [u{njar i dr.
Odre|ivanje osovinskih optere}enja kamionskoga i teglja~koga skupa za prijevoz drva (379–388)
loaded truck is most highly affected by the installation of hydraulic crane on its rear part. The axle load of unloaded trailer is 2 430 kg and 2 820 kg, or 26% of the total load of the unloaded truck unit (Fig. 11). The total mass of the loaded truck with trailer is 40 980 kg (Table 5). The comparison between measuring results of the unloaded and loaded truck unit shows the increase of load on all axles. The highest load is on dual axles of the truck (Fig. 12). According to the measurement results, all dimensions of the truck with trailer and truck with semi trailer are in accordance with applicable laws and regulations. Both units were overloaded with the load of 22.61 m3. The truck with trailer was overloaded by 980 kg on average, and the truck with semi-trailer by 2 345 kg. However, no axle was overloaded. The measuring platform on which the measurements were carried out proved to be good for measuring axle loads because the measurement is precise enough, it is easy for handling and it can be transferred to different places. In this way, disturbance of production cycles is reduced. It can be seen that the starting mass of the truck with semi trailer is on average higher by approximately 700 kg than the mass of the truck with trailer. Based on this data it could be concluded that it would be better to use trucks with trailers for long-distance wood transportation, but it should be noted that the truck with semi trailer was purchased before and that the semitrailer was made of heavier materials than the trailer of the truck unit. Such data indicate the possible development trend of the semitrailer. The use of more modern materials for the construction of semitrailers and installation of a more modern and lighter crane of the same capabilities would decrease the starting total mass of the track with semitrailer, which would ultimately enable the transportation of a larger useful load. Keywords: axle load, truck with trailer, truck with semitrailer, measuring platform
Adresa autorâ – Authors’ address:
Received (Primljeno): 15. 10. 2010. Accepted (Prihva}eno): 10. 02. 2011.
388
Doc. dr. sc. [u{njar Marijan e-po{ta: susnjar@sumfak.hr Prof. dr. sc. Dubravko Horvat e-po{ta: horvat@sumfak.hr Zdravko Pandur, dipl. in`. {um e-po{ta: pandur@sumfak.hr Marko Zori}, mag. ing. silv. mzoric@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarske tehnike i tehnologije Sveto{imunska 25, 10 000 Zagreb HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda Dubravko Horvat, Zdravko Pandur, Marijan [u{njar, Stjepan Nikoli}, Marko Zori} Nacrtak – Abstract U ovom se radu opisuje ocjena okoli{ne pogodnosti izvo`enja drva s dva vozila – forvarderom i traktorskom ekipa`om za jednometarsko drvo za dvije metode mehanizirane uspostave {umskoga reda. U prvoj je ina~ici forvarderom izvo`ena prvo tehni~ka oblovina, a zatim sav preostali dio stabala kao energijsko drvo. U drugoj se metodi radilo na uobi~ajen na~in, tj. prvo se forvarderom transportirala tehni~ka oblovina i vi{emetarsko drvo, zatim je od preostaloga dijela stabala izra|eno jednometarsko ogrjevno drvo koje je izvo`eno traktorskom ekipa`om, a u tre}oj je fazi pripremljenu (uhrpanu) biomasu izvozio forvarder. Okoli{na pogodnost kretanja tih {umskih vozila po {umskom bespu}u ocjenjivana je na temelju prepuruka projekta EcoWood pomo}u kvocijenta CI*NGP–1. Ra{~lamba je pokazala da je okoli{no daleko najnepovoljnija {umska poluprikolica te da njezinu osovinu treba graditi kao bogi. Okoli{ni pokazatelji forvardera povoljniji su od poluprikolice traktorske ekipa`e, no njegovo kretanje po {umskom bespu}u zahtijeva tlo visoke ~vrsto}e. U uvjetima nizinskih {uma, koje odlikuje ~esta ograni~ena nosivost tla, to je te{ko posti}i. Klju~ne rije~i: forvarder, traktorska ekipa`a, okoli{na pogodnost, {umski red
1. Uvod – Introduction U nizinskim se {umama hrasta lu`njaka, u isto~nom dijelu Hrvatske, gospodari oplodnim sje~ama nakon kojih se mora uspostaviti {umski red. [umski se ostatak (grane, kro{nje i dijelovi stabala), dakle, mora ukloniti s povr{ine tako da ne le`i na pomlatku i da ne ometa njegov pravilan razvoj, a {to je uvjetovano i propisima. Izuzetno se na povr{inama gdje je ostala velika koli~ina {umskoga ostatka on mo`e uhrpati na gomile (obi~no na panjeve ili u redove), ali tada barem 80 % povr{ine mora ostati slobodno. Osim ~i{}enja povr{ine za bolji rast pomlatka ovim se postupkom omogu}uje i bolja prohodnost terena te se olak{ava izrada uzgojnih staza u budu}nosti. Uobi~ajeno je da to ~i{}enje {umske povr{ine provodi lokalno ruralno stanovni{tvo ili poduzetnici koji tako izra|eno ogrjevno drvo kupuju po ni`oj cijeni. Time lokalna {umska uprava besplatno dolazi do obvezuju}e uspostave {umskoga reda uz relativno mali prihod. Ako tu izradu i transport drva radi lokalno stanovni{tvo, upitne su tehni~ke i sigurnosne zna~ajke primijenjene mehanizacije, jednako kao {to je upitna i osposobljenost stanovni{tva za {umski Croat. j. for. eng. 32(2011)1
rad. Anga`iranje poduzetnika za te poslove jasno razgrani~ava pitanje odgovornosti u slu~aju nezgoda. Dugoro~no gledano mo`e se o~ekivati pad interesa lokalnoga stanovni{tva za izradu prostornoga drva (tzv. »samoizrada«), jer je intenzivna plinofikacija toga dijela Hrvatske smanjila potrebu za ogrjevnim drvom. Isto tako zamjetan je pove}an interes tr`i{ta za energijskim drvom, odnosno {umskom biomasom koja se nekim postupkom, primjerice iveranjem, pretvara u sekundarni energent. Ta je tendencija posebno izra`ena u susjednim zemljama Europske unije, ali je zamjetna i pove}ana potra`nja na doma}em tr`i{tu, pogotovo od proizvo|a~a peleta i briketa. Iako su posljednjom »Strategijom energetskog razvoja Republike Hrvatske« (NN, 130/09), koju je donio Sabor RH, zanemareni obnovljivi izvori energije, pa tako i {umska biomasa kao jedan od njih, optimisti~no je, ali i logi~no o~ekivanje da }e se u Hrvatskoj, a nakon gradnje energijskih kapaciteta, formirati i tr`i{te drva za energiju – energijskoga drva. Ako se ove pretpostavke obistine, valja razmi{ljati o novim rje{enjima i razvijati novu tehniku i tehnologiju. Uobi~ajenoj metodi uspostave {umskoga reda Horvat i
389
D. Horvat i dr.
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389–399)
dr. (2005), kao protute`u motorno-ru~nomu radu, na na~in kako to danas radi lokalno stanovni{tvo ili poduzetnici, s transportom izra|enoga jednometarskoga ogrjeva {umskom traktorskom ekipa`om, suprotstavljaju ideju iveranja {umskoga ostatka i razbacivanja iverja po povr{ini. Naravno da u tom slu~aju pridobivanja energijskoga drva gotovo da i nema. Sukladno navedenoj ~injenici da potra`nja za energijskim drvom raste te o~ekivanjima da }e se, u ne tako dalekoj budu}nosti, tr`i{te energijskoga drva i u Hrvatskoj razviti, a u sklopu znanstvenoistra`iva~koga zadatka »Strojne metode uspostave {umskoga reda« obavljeno je redefiniranje ciljeva istra`ivanja tako da pridobivanje energijskoga drva pri mehaniziranoj uspostavi {umskoga reda postane okosnica istra`ivanja. Pri tome su u nizu pokusa, a posebno u kompleksnom terenskom istra`ivanju, odre|ivane: tehni~ko-eksploatacijske, energijske i okoli{ne zna~ajke primijenjenih sredstava transporta. Kako se u nizinskim {umama u Hrvatskoj zbog pove}ane vla`nosti, kako to navode Ani} (2001) i Por{insky (2005), mogu o~ekivati uvjeti ograni~ene nosivosti tala, kretanje je {umskih vozila po {umskom bespu}u posebno osjetljivo. U ovom je radu opisana ocjena okoli{ne pogodnosti forvardera i traktorskih ekipa`a za prijevoz jednometarskoga ogrjevnoga drva za dvije metode mehanizirane uspostave {umskoga reda s pridobivanjem energijskoga drva.
2. Problem – Scope of research Pri ocjenjivanju okoli{ne pogodnosti {umskih vozila, pogotovo onih koja se kre}u po {umskom bes-
pu}u, ga`enje i zbijanje tla va`ni su pokazatelji, a definiranje parametara i veli~ina koji ih opisuju te pripadaju}ih grani~nih vrijednosti koje su okoli{no prihvatljive, va`an je znanstvenoistra`iva~ki zadatak. To potvr|uje velik broj objava istra`ivanja vezanih uz ovu temu u izvje{}u Soil interaction model s dodacima u okviru projekta EU-a EcoWood, ~iji je opse`an pregled prikazao Saarilahti (2002). Nadopunjuju}i njegova ishodi{ta kori{tenjem i drugih literaturnih izvora, pregled ovakvih istra`ivanja, najzna~ajniji na hrvatskom jeziku, dao je Por{insky (2005). Polazi{ta slo`enoga pristupa prou~avanju sustava vozilo – tlo utemeljio je Bekker (1960), smatraju}i da se prometnost tla ne mo`e odrediti samo na temelju njegove nosivosti i vu~nih svojstava, odvojeno od fizikalnih i geometrijskih zna~ajki vozila. Definiraju}i pojam kretnosti vozila, ovakav pristup, ali s naglaskom na posljedi~nost kretanja vozila po {umskom tlu, ima i Horvat (1993a). On smatra da dotad uobi~ajeni pojmovi (pokazatelji) poput »prohodnost vozila«, »prometanje vozila«, »indeks mobilnosti« i sl. nedovoljno opisuju okoli{nu sastavnicu sustava vozilo – tlo. Zbog slo`enosti procesa, pa time i nedostatka dovoljno dobrih matemati~kih modela, kao i zbog nedostatka dovoljnoga broja istra`ivanja potrebnih za analiti~ki i numeri~ki pristup u definiranju okoli{nih pokazatelja sustava vozilo – tlo, empirijski je pristup danas prevladavaju}i. Pogodnost empirijske metode potvr|uje i razredba terena za izvo|enje {umskih radova koju donosi projekt EcoWood (Owende i dr. 2002, Ward i Owende 2003) i koja je prikazana u tablici 1. Ova se razredba terena temelji na mehani~kim svojstvima tla (CI, E, t), a zna~ajku vozila odre|uje
Tablica 1. Razredba tla prema projektu EcoWood Table 1 EcoWood soil classification ^vrsto}a (nosivost) tla Soil strenght
Parametri ~vrsto}e tla Soil strength parameters Konusni indeks Cone Index
Modul elasti~nosti Modul E
Dopu{teni nominalni tlak vozila na tlo Otpor tla na smicanje Allowed vehicle nominal ground preassure Shear strenght
Koli~nik Ratio Cl NGP
Razredi Classes
Opis tla Soil description
CI, kPa
E, MPa
t, kPa
NGP, kPa
1
^vrsto tlo Strong soil
> 500
> 60
> 60
> 80
> 6,25
2
Osrednje ~vrsto tlo Average soil
300 – 500
20 – 60
20 – 60
60 – 80
5 – 6,25
3
Meko tlo Soft soil
< 300
< 20
< 20
40 – 60
<5
4
Vrlo meko tlo Very soft soil
< 300
< 20
< 20
< 40
<5
390
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389–399)
njegovo pripadaju}e dopu{teno optere}enje tla (NGP), iskazano nominalnim tlakom na tlo (Mellgren 1980). Kori{tenje nominalnoga tlaka vozila kao kriterija okoli{ne pogodnosti ima svoje prednosti, ali i nedostatke. Prednost je mjeriteljska i ra~unska jednostavnost, a nedostatak je pretpostavljeni model kretanja krutoga kota~a po jako deformabilnoj i neelasti~noj podlozi, zbog ~ega dubina kolotraga {umskih vozila zna~ajno (23 % promjera kota~a) prema{uje prihvatljivu dubinu od 10 cm, a kojom su se, kao kriterijem okoli{ne pogodnosti, vodili autori projekta EcoWood. Time se vozilima s gumama ve}ega promjera omogu}uje i ve}a dubina kolotraga. Zbog toga su podaci u razredbi nadopunjeni kolonom u kojoj je iskazan koli~nik konusnoga indeksa tla – CI i dopu{tenoga nominalnoga tlaka vozila na tlo – NGP. Na temelju spomenutih Bekkerovih (1960) polazi{ta da u prou~avanju sustava vozilo – tlo treba uklju~iti i zna~ajke tla i vozila, Por{insky i Horvat (2005), ocjenjuju}i okoli{nu prihvatljivosti forvardera, analiziraju mogu}nost primjene indeksa kota~a (wheel numeric) kao parametra/kriterija ocjene. Indeks je kota~a bezdimenzijski koli~nik zna~ajki tla (nosivost tla procijenjena tvrdo}om, tj. konusnim indeksom – CI) i zna~ajki vozila (djelovanje vozila na tlo, tj. tlak na dodirnoj plo{tini kota~a i tla – p): Nk =
CI [kPa] CI ⋅ Ak = p[kPa] Gk
(1)
Takva definicija indeksa kota~a i njegova primjena za ocjenu okoli{ne pogodnosti {umskih vozila ima prihvatljivo fizikalno utemeljenje. Por{insky i Horvat (2005) smatraju da je indeks kota~a pogodno ishodi{te za ocjenu okoli{ne pogodnosti {umskih vozila, jer se jednostavnim in situ mjerenjem mo`e odrediti konusni indeks tla (CI), dok je odre|ivanje te`ine na kota~u vozila (Gk) ve}i, ali ne i nepremostiv mjeriteljski izazov. Najve}i je problem u odre|ivanju kontaktne povr{ine ispod kota~a vozila (Ak), za {to predla`u primjenu nekoga od poluempirijskih izraza, a u svojim se izra~unima koriste Turnageovim modelom (Maclaurin 1990). Do sli~nih su zaklju~aka do{li i [u{njar i dr. (2006) te Pandur i dr. (2010). Opse`an pregled poluempirijskih modela za izra~un kontaktne povr{ine iz tridesetak literaturnih izvora daje Saarilahti (2002). On predla`e da se u slu~aju {umskih vozila, koja karakteriziraju velike promjene optere}enja kota~a, koriste oni izrazi u kojima je sadr`an tlak punjenja guma. Dodirna plo{tina kota~a i tla izra~unata tim modelima bli`a je stvarnoj povr{ini od Mellgrenove (1980) »nominalne« plo{tine, jer ti modeli obuhva}aju vi{e dimenzijskih parametara kota~a me|u kojima su naj~e{}i progib i visina gume. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Horvat i dr.
U stvarnim uvjetima dodirna }e plo{tina ovisiti o zna~ajkama kota~a (dimenzije, tlak punjenja, progib gume, visina gume, morfologija, dizajn), zatim o dubini kolotraga koji pak ovisi o istim zna~ajkama kota~a, ali i o njegovu optere}enju, o nosivosti tla te o razini klizanja kota~a, {to je posebno svojstveno frikcijskim tlima. Da dodirna povr{ina bitno ovisi o dubini kolotraga, isti~e Hallonborg (1996), pokazuju}i da je kontaktna povr{ina kod kolotraga manjega od 9 cm gotovo trostruko ve}a nego u slu~aju kada je on zanemariv, tj. kada se kota~ kre}e po suhoj i tvrdoj podlozi. Abbels (1994) zapa`a da se oblik dodirne povr{ine gume razlikuje od tlocrtne projekcije te da je dodirni tlak pri kretanju po tvrdom tlu znatan, jer guma dodiruje podlogu samo na rebrima. Sharma i Pandey (1996) uvode pojam dinami~ke dodirne povr{ine te zaklju~uju da se naj~e{}e odre|ivana stati~ka dodirna povr{ina pod optere}enim kota~em znatno razlikuje od dinami~ke i na ~vrstoj i na deformabilnoj podlozi. Mjere}i dodirnu povr{inu kota~a skidera na snijegu, [u{njar (2005) zapa`a da se ona razlikuje od povr{ina izra~unatih poluempirijskim izrazima. Izra~unata »nominalna« povr{ina bila je o~ekivano najve}a s obzirom na to da pretpostavlja duboki kolotrag. Upravo je kolotrag neposredna i najvidljivija posljedica zbijanja i premje{tanja tla kota~ima vozila i zbog toga se ~esto rabi kao kriterij za ocjenu okoli{ne prihvatljivosti vozila koja se kre}u po bespu}u. Razredba terena u projektu EcoWood (tablica 1) utemeljena je na okoli{no prihvatljivoj dubini kolotraga od 10 cm. Wästerlund (2002) prikazuje skandinavski model procjene razine o{te}enja sastojine iz kojega je razvidno da je dubina kolotraga od 10 cm prihvatljiva ako je ga`enje manje od 20 % povr{ine. Wronski i Humphreys (1994) povezuju dopu{tenu dubinu kolotraga od 10 cm s koli~nikom CI*NGP–1 od 7,2 te kretnost vozila dijele u 4 razreda: 1. Jedan prolaz vozila uzrokuje kolotrag manji od 10 cm – CI*NGP–1 = 7,2 2. Zaustavljanje kretnosti vozila nakon 50 prolazaka – CI*NGP–1 = 5 3. Jedan prolaz vozila uzrokuje kolotrag manji od 15 cm – CI*NGP–1 = 4,5 4. Potpuno zaustavljanje vozila – CI*NGP–1 = 3 Na temelju te razdiobe Saarilahti (2002) dijeli kretnost vozila u tri razreda: 1. tehni~ka kretnost: CI*NGP–1 = 3; 2. ekonomska kretnost CI*NGP–1 = 5; okoli{no ograni~enje: CI*NGP–1 = 7,2. Ako se te vrijednosti koli~nika usporede s izra~unatima i dodanima u tablici 1, zapa`a se da u razredbi terena u projektu EcoWood manji koli~nik odgovara mekomu tlu, a ve}i tvrdomu tlu, {to bi zna~ilo da se dopu{ta ve}i kolotrag ako je tlo slabije nosivo-
391
D. Horvat i dr.
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389–399)
Slika 1. Transport i iveranje energijskoga drva Fig. 1 Transport and chipping of wood for energy sti. Zbog toga }e se kao grani~ni kriteriji za ocjenu okoli{ne pogodnosti vozila odabrati Saarilahtijeva razredba kretnosti. Ovim je putom nazna~en i parametar za ocjenu prihvatljivosti – kvocijent CI*NGP–1. Nominalni tlak na tlo nije odabran samo zbog jednostavnosti ra~unanja nego i zbog nedostatka podataka o deformaciji guma na traktorskoj ekipa`i za jednometarsko ogrjevno drvo.
3. Materijal i metode – Material and Methods Istra`ivanje je provedeno na spa~vanskom podru~ju u sastojini hrasta lu`njaka u dva susjedna odsjeka jednoga odjela za vrijeme naplodnoga sijeka. Za sje~u i izradu te transport drva iz sastojine do pomo}noga stovari{ta primijenjene su dvije metode strojne uspostave {umskoga reda: 1. metoda: U velja~i, nakon ru{enja stabala, izra|ena je samo tehni~ka oblovina, a preostali je dio stabala trupljen samo radi {to bolje iskoristivosti tovarnoga prostora forvardera. Drvo se transportiralo u dva koraka: prvo je forvarderom vo`ena sva tehni~ka oblovina, a zatim preostalo drvo (slika 1). To je drvo bilo namijenjeno za daljnju preradu u neki oblik sekundarnoga energenta, a ovom je prigodom iverano (slika 1). Tlo sastojine u to je vrijeme bilo pod snijegom debljine 15÷20 cm i nije bilo smrznuto. 2. metoda: Krajem o`ujka i po~etkom travnja, nakon ru{enja stabala, izra|ena je tehni~ka oblovina i vi{emetarsko drvo koji su zajedno vo`eni forvarderom na pomo}no stovari{te. U sljede}em je koraku, anga`iranjem privatnoga poduzetnika, izra|eno jednometarsko ogrjevno drvo koje je vo`eno traktorskom ekipa`om, kako pokazuje slika 2. U tre}em je
392
Slika 2. Prijevoz jednometarskoga ogrjevnoga drva traktorskom ekipa`om Fig. 2 Transport of 1-m firewood by tractor assembly
koraku preostala {umska biomasa, nakon uhrpavanja, preve`ena forvarderom. U to je vrijeme tlo sastojine bilo uglavnom suho. Osovinska su optere}enja forvardera i traktorske ekipa`e odre|ena na pomo}nom stovari{tu prijenosnim mjernim sustavom ~iji razvoj i umjeravanje opisuju Bosner i dr. (2008), a pokazuje slika 3. Na toj se slici zapa`a da se u kota~e forvardera skupljalo blato zbog ~ega je te`inu praznoga forvardera trebalo mjeriti u vi{e navrata. Za mjerenje konusnoga indeksa kori{ten je, prema standardu ASAE S313.3 (1999), digitalni pentrometar Eijkelkamp Penetrologger s konusom povr{ine presjeka baze 2 cm2 i vr{nim kutom od 30° kako je pokazano na slici 3. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389–399)
D. Horvat i dr.
Slika 3. Mjerenje osovinskoga optere}enja vozila i konusnoga indeksa Fig. 3 Measuring of vehicle axle load and cone index
4. Rezultati istra`ivanja – Research results Kako je u analizi problema istra`ivanja navedeno, za kriterij okoli{ne pogodnosti odabran je koli~nik izme|u nosivosti tla definirane konusnim in-
deksom (CI) i zna~ajke djelovanja vozila na tlo opisane nominalnim tlakom (NGP). Ako se bogi sustav stra`nje osovine forvardera smatra dvostrukom osovinom, tada oba vozila, i forvarder, i traktorska ekipa`a, imaju po tri osovine ~iji su kota~i bili opremljeni gumama koje pokazuje tablica 2.
Tablica 2. Prikaz modela i veli~ina guma istra`ivanih vozila Table 2 Review of used tyres Pozicija kota~a Tyre postion
Prednja – Front Bogi – Bogie Prednja – Front Stra`nja – Rear
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Polumjer Radius r [m] Forvarder – Forwarder NOKIAN TRS L – 2 600/65 – 34 0,78 NOKIAN TRS LS – 2 600/55 – 26.5 0,66 Poljoprivredni traktor – Agricultural tractor BKT TR 171 11,2 – 20 0,457 CONTRACT AC 51 15,5 R 38 0,75 Poluprikolica – Semitrailer SAVA AVANT A3 315/80R 22,5 0,522 Model gume Tyre model
[irina Width b [m]
Progib Deflection d [m]
Dodirna povr{ina Contact area A=rb [m2]
0,601 0,6
0,05 0,02
0,469 0,396
0,285 0,426
0,13 0,32
0,312
0,163
393
D. Horvat i dr.
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389â&#x20AC;&#x201C;399)
Slika 4. Rezultati mjerenja konusnoga indeksa na nega`enom tlu za 5 ina~ica transporta Fig. 4 Cone index for undisturbed soil for 5 variants of transport 394
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389–399)
Iz tablice se zapa`a da podaci o progibu guma traktorske ekipa`e nisu bili dostupni, {to je bio jedan od razloga za izbor nominalnoga tlaka kao pokazatelja vozila.
D. Horvat i dr.
mjernih rezultata, {to autori koji se bave ovom problematikom rijetko isti~u. Veliko rasipanje podataka mjerenja konusnoga indeksa zapazio je i Por{insky (2005). Na temelju toga mo`e se zaklju~iti da u izrazu za indeks kota~a ni ovaj parametar nije jednozna~no odre|en. Izlaz mo`e biti ili u velikom broju ponavljanja mjerenja ili u tra`enju druge mjerne opreme za procjenu nosivosti tla, a koja }e vi{e odgovarati za relativno nehomogena {umska tla.
4.1 Konusni indeks tla – Soil Cone Index Konusni indeksi tla mjereni su na nega`enom tlu sastojine barem 70 cm udaljeni od kolotraga. Skupni dijagrami mjerenja za sve ina~ice transporta drva prikazani su na slici 4. Za iskaz konusnoga indeksa na 15 cm dubine odabran je medijan ukupnih podataka za ovu dubinu, kako su to preporu~ili Por{insky (2005) te Pandur i dr. (2010). Iz dijagrama na slici 4 zapa`a se da je najmanji konusni indeks od 860 kPa zabilje`en pri uporabi traktorske ekipa`e. Prema razredbi terena u projektu EcoWood (tablica 1) tlo se za sve ina~ice transporta mo`e svrstati u razred ~vrstoga tla. Iz istoga prikaza razvidno je i veliko rasipanje
4.2 Mjerenje osovinskoga optere}enja – Wheel load measuring Rezultati ovih mjerenja skupa s izra~unom nominalnoga tlaka na tlo prikazani su u tablici 3 – za forvarder i tablici 4 – za traktorsku ekipa`u. Iz tablice 3 razvidno je da forvarder ima najmanji koli~nik CI*NGP–1 pri prijevozu tehni~ke oblovine i
Tablica 3. Kvocijent CI*NGP –1 za forvarder Table 3 Forwarder CI*NGP –1 ratio Forvarder – Forwarder
1. metoda – 1. Method Tehni~ka oblovina Industrial roundwood Konusni indeks Cone index CI, kPa
G1/2 GB1/2 GB2/2 GU GF GT
Energijsko drvo Energy wood
1010
Te`ina Weight G kN 46,93 49,01 42,54 276,96 153,72 123,24
Kvocijent Te`ina Ratio NGP Weight CI G NGP kPa kN 100,06 10,09 41,73 123,76 8,16 42,19 107,42 9,4 39,95 247,74 153,72 94,02
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
2. metoda – 2. Method Tehni~ka oblovina + vi{emetarsko drvo [umski ostatak Industrial roundwood + large firewood Forest residue
1170
NGP
kPa 88,98 106,54 100,88
980 Kvocijent Ratio CI NGP 13,15 10,98 11,6
Te`ina Weight G kN 44,7 44,51 42,42 263,26 153,72 109,54
NGP
kPa 95,31 112,4 107,12
1110 Kvocijent Ratio CI NGP 10,28 8,72 9,15
Te`ina Weight G kN 45,13 28,52 29,43 206,16 153,72 52,44
NGP
kPa 96,23 72,02 74,32
Kvocijent Ratio CI NGP 11,54 15,41 14,94
395
D. Horvat i dr.
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389–399)
Tablica 4. Kvocijent CI*NGP –1 za traktorsku ekipa`u Table 4 Tractor assembly CI*NGP –1 ratio Traktorska ekipa`a – Tractor assembly
2. metoda – 2. Method Jednometarsko ogrjevno drvo 1-m firewood Konusni indeks Cone index CI, kPa
860
Te`ina Weight G
GTE1/2 GTE2/2 GTE3/2 GU GTE GT
kN 5,18 17,72 35,48 116,76 53,37 63,39
NGP
kPa 39,85 55,38 217,67
Kvocijent Ratio CI NPG 21,56 15,53 3,95
vi{emetarskoga drva, i to zbog zabilje`enoga najmanjega konusnoga indeksa tla, iako je prosje~no prevozio manji teret (109,54 kN) nego pri vo`nji obloga drva (123,4 kN). U ovom je slu~aju optere}enje forvardera prosje~nim tovarom bilo 93 % nazivne nosivosti. Referentni je kota~, kako ga definira Saarilahti (2002), u tom slu~aju prvi kota~ bogi mosta. O~ekivano najve}i kvocijent CI*NGP–1 zabilje`en je u 2. metodi pri prijevozu {umske biomase preostale nakon izvo`enja trupaca i vi{emetrice forvarderom te metrice traktorskom ekipa`om, jer je njezina prosje~na koli~ina bila najmanja i iznosila je samo 54,2 kN, {to je manje od 50 % nazivne nosivosti. U ovom slu~aju referentni kota~ pripada prednjemu mostu forvardera. Zanimljivo je zapaziti da je pri transportu energijskoga drva zabilje`ena relativno zna~ajna prosje~na
396
koli~ina drva od 94,2 kN, {to je 80 % nazivne nosivosti forvardera. Zbog velike duljine tovara drva (slika 1) stra`nji je kota~ bogi osovine postao referentni. Pri vo`nji tehni~ke oblovine zapa`aju se zadovoljavaju}i koli~nici CI*NGP–1 te te`ina transportiranoga drva od 123,24 kN, {to nadilazi nazivnu nosivost forvardera. Referentni je kota~ prvi kota~ bogi pogonskoga mosta. U slu~aju prevo`enja znatnoga tereta, kao {to je ovdje bilo pri prijevozu tehni~ke oblovine, energijskoga drva te kombinacije tehni~ke oblovine i vi{emetrice, ve}i se dio te`ine raspore|uje na bogi pogonski most i tada jedan od njegovih kota~a postaje referentni, tj. ima najve}i nominalni tlak na tlo. Valja istaknuti da su Sever i Horvat (1990) te Horvat (1993b) ustanovili kako se pri vo`nji forvardera, a zbog djelovanja obodnih sila, osovinsko optere}enje s prednjega bogi kota~a prebacuje na stra`nji, koji tim putom postaje najoptere}eniji, pa i referentni. Iz tablice 4, u kojoj su prikazani rezultati mjerenja te`ine po mostovima traktorskoga skupa, te izra~una nominalnoga tlaka i kvocijenta CI*NGP–1 zapa`a se da kota~i poljoprivrednoga traktora imaju mnogo manje nominalne tlakove, pa time i najve}e koli~nike. Pri tome su kota~i prednjega mosta bezna~ajna utjecaja na {umsko tlo, a kota~i njegova stra`njega mosta na razini su optere}enja forvardera kada prevozi najmanju koli~inu drva. Potpuno je suprotan slu~aj s poluprikolicom, ~iji su kota~i unato~ jako dobroj nosivosti tla (860 kPa) obilje`eni previsokim nominalnim tlakom, a time i niskim kvocijentom CI*NGP–1.
Slika 5. Ovisnost koli~nika CI*NGP -1 o konusnom indeksu tla Fig. 5 Dependance of CI*NGP -1 ratio on soil cone index Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389–399)
Potpuno je jasno i nedvojbeno da su na temelju kvocijenta CI*NGP–1 okoli{no najnepovoljniji kota~i poluprikolice te da i za prijevoz jednometarskoga ogrjevnoga drva valja rabiti poluprikolice s bogi kota~ima. Na slici 5 prikazan je dijagram ovisnosti konusnoga indeksa i kvocijenta CI*NGP–1 s ucrtanim grani~nim vrijednostima koli~nika za svih pet referentnih kota~a. Iz dijagrama se zapa`a da za poluprikolicu traktorske ekipa`e, ako se `eli transportirati drvo na okoli{no prihvatljiv na~in, nema dovoljno ~vrstoga tla. U slu~aju da je forvarder nazivno natovaren, {to je u ovom primjeru izvo`enje obloga drva, tada za pogodnu vo`nju drva tlo treba imati konusni indeks od 900 kPa, a to je prema razredbi u projektu EcoWood razred 1, odnosno vrlo ~vrsto tlo.
5. Zaklju~ak – Conclusion Okoli{na pogodnost forvardera i traktorske ekipa`e za jednometarsko ogrjevno drvo analizirana je na temelju koli~nika CI*NGP–1, odnosno indeksa koji predstavlja odnos izme|u nosivosti kao zna~ajke tla i nominalnoga tlaka kota~a kao zna~ajke vozila, pa ima jasan fizikalni smisao. Taj je faktor izabran jer se sastoji od veli~ina koje je relativno lako izmjeriti ili izra~unati primjenom poluempirijskih modela. Dobivene su vrijednosti uspore|ene s preporu~enim grani~nim vrijednostima iz projekta EcoWood koje se temelje na dopu{tenoj dubini kolotraga od 10 cm. Analiza je pokazala da je najnepovoljniji referentni kota~ poluprikolice traktorske ekipa`e te da se od takva sredstva ne mo`e o~ekivati okoli{no povoljno izvo`enje drva, ve} samo ekonomska mobilnost. Zbog toga se za njih preporu~uje primjena nepogonjene bogi osovine. Kota~i poljoprivrednoga traktora imaju najpovoljnije pokazatelje okoli{ne pogodnosti, pogotovo prednji kota~ koji se optere}enjem poluprikolice znatno rastere}uje. Pokazatelji forvardera znatno su bolji, ali i u tom je slu~aju za okoli{no pogodnu kretnost potrebno, prema razredbi EcoWood, vrlo ~vrsto tlo s konusnim indeksom izme|u 700 kPa za ~ 50 %-tno optere}enje i do 900 kPa za nazivnu veli~inu tovara. Tijekom mjerenja i ra{~lambe rezultata zapa`eno je veliko rasipanje podataka mjerenja konusnoga indeksa tla konusnim penetrometrom, uzrokovanoga relativno nehomogenim {umskim tlom. Tra`enje prihvatljive procedure mjerenja konusnim penetrometrom ili primjena neke druge mjerne metode za procjenu nosivosti tla va`na je znanstvenoistra`iva~ka zada}a. Jo{ ve}i izazov bit }e ocjena okoli{ne pogodnosti skiderâ jer ih karakterizira znatno kompleksnija dinamika vo`nje od kretanja na nagnutim terenima, Croat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Horvat i dr.
dinami~ka preraspodjela optere}enja mostova, ostvarivanje vu~ne sile i sl. Ovako razmi{ljaju Horvat i dr. (2007), koji napominju da se kod skidera treba analizirati i utjecaj skupljanja drva {umskim vitlom na tlo te privla~enoga tereta.
6. Literatura – References Abeels, P. F. J., 1994: Mechanization of the forest operations and impacts on the environment. Interactive seminar and workshop »Soil, tree, machines interaction«, Feldafing, Germany, str. 1–24. Ani}, I., 2001: Uspijevanje i pomla|ivanje sastojina poljskog jasena (Fraxinus angustifolia Vahl.) u Posavini. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, str. 1–197. Anon, 2009: Strategija energetskog razvoja Republike Hrvatske, NN, 130/09. ASAE, 1999: Soil Cone Penetrometer (ASAE S313.3 FEB99), ASAE Standards 2000: 831–833. ASAE, 1999: Procedures for Using and Reporting Data Obtained with the Soil Cone Penetrometer (ASAE EP542 FEB99), ASAE Standards 2000: 986–989. Bekker, M. G., 1960: Off-the-road locomotion. The University of Michigan Press, str. 1–215. Bosner, A., S. Nikoli}, Z. Pandur, D. Beni}, 2008: Razvoj i umjeravanje prijenosnoga sustava za mjerenje osovinskih optere}enja vozila – mjerenja na forvarderu (Development and Calibration of Mobile Measuring System of Vehicle Axel Mass – Measurements on Forwarder). Nova mehanizacija {umarstva, 29: 1–15. Hallonborg, U., 1996: Super ellipse as tyre-ground contact area. Journal of Terramechanics, 33(3): 125–132. Horvat, D., 1993a: Prilog prou~avanju prohodnosti vozila na {umskom tlu. Disertacija, Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, str. 1–234. Horvat, D., 1993b: Prilog poznavanju dinamike bogie sustava kota~a (A Contribution to comprehension of the bogie wheel system dynamics). Mehanizacija {umarstva, 18(3): 107–120. Horvat, D., N. Perak, M. [u{njar, T. Pentek, T. Por{insky, 2005: Chipping of forest residual after final cut of penduculate oak stand. Proceedings of International scientific conference »Ecological, Ergonomic and Economical Optimization of Forest Utilization in Sustainable Forest Management«, Krakow, Poland, str. 301–310. Horvat, D., M. [u{njar, T. Por{insky, T. Pentek, H. Neve~erel, @. Toma{i}, @. Ze~i}, 2007: Rut Depth and Soil Compaction in Timber Extraction by Skidder and Forwarder. International Symposium »Bottlenecks, Solutions, and Priorities in the Context of Functions of Forest Resources«, Istanbul, Turkey, 17–19 October 2007, Zbornik radova (CD), str. 339–346. Maclaurin, E. B., 1990: The use of mobility numbers to describe the in-field tractive performance on pneumatic tyres.
397
D. Horvat i dr.
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389–399)
Proceedings of the 10th International ISTVS Conference, August 20–24, Kobe, Japan, Volume 1: 177–186.
wood skidding with heavy-duty tractors). Glasnik za {umske pokuse, 26: 519–546.
Mellgren, P. G., 1980: Terrain Classification for Canadian Forestry. Canadian Pulp and Paper Association, str. 1–13.
Sharma, A. K., K. P. Pandey, 1996: A review on contact area measurement of pneumatic tyre on rigid and deformable surface. Journal of Terramechanics, 33(5): 253–264.
Owende, P. M. O., J. Lyons, R. Haarlaa, A. Peltola, R. Spinelli, J. Molano, S. M. Ward, 2002: Operations protocol for Eco-efficient Wood Harvesting on Sensitive Sites. Project ECOWOOD, Funded under the EU 5th Framework Project (Quality of Life and Management of Living Resources) Contract No. QLK5-1999-00991 (1999–2002), str. 1–74. Pandur, Z., D. Horvat, M. [u{njar, H. Neve~erel, I. Stanki}, 2010: Environmental evaluation of wood residues utilization. 43rd International symposium FORMEC 2010, Forest Engineering: Meeting the Needs of the Society and the Environment, July 11–14, 2010, Padova – Italy, CD. Por{insky, T., 2005: Djelotvornost i ekolo{ka pogodnost forvardera Timberjack 1710B pri izvo`enju oblovine iz nizinskih {uma Hrvatske. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, str. 1–170. Por{insky, T., D. Horvat, 2005: Indeks kota~a kao parametar procjene okoli{ne prihvatljivosti vozila za privla~enje drva. Nova mehanizacija {umarstva, 26: 25–38. Saarilahti, M., 2002: Soil interaction model. Project deliverable D2 (Work package No. 1) of the Development of a Protocol for Ecoefficient Wood Harvesting on Sensitive Sites (ECOWOOD). EU 5th Framework Project (Quality of Life and Management of Living Resources) Contract No. QLK5-1999-00991 (1999–2002), With all Appendix Reports, str. 1–87.
[u{njar, M., 2005: Istra`ivanje me|usobne ovisnosti zna~ajki tla traktorske vlake i vu~ne zna~ajke skidera. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, str. 1–146. [u{njar, M., T. Por{insky, D. Horvat, T. Pentek, @. Toma{i}, 2006: Estimation of environmental acceptability of forwarder by wheel numeric. 39th International symposium FORMEC 2006, 24–28 September 2006, Sofia, Bulgaria, Abstract proceedings, str 44, Proceedings (2007), str. 207–217. Ward, S. M., P. M. O. Owende, 2003: Development of a protocol for eco-efficient wood harvesting on sensitive sites. Proceedings of the 2nd International Scientific Conference »Forest and Wood-Processing Technology vs. Environment – Fortechenvi Brno 2003«, May 26–30, 2003, Brno, Chech Republic, Mendel University of Agriculture and Forestry Brno & IUFRO WG 3.11.00, str. 473–482. Wästerlund, I., 2002: Soil disturbance in forestry: Problems and perspectives. Proceedings of the International Seminar on New Roles of Plantation Forestry Requiring Appropriate Tending and Harvesting Operations, September 29 – October 5, 2002, Tokyo, Japan, The Japan Forest Engineering Society & IUFRO WG 3.04/3.06/3.07, str. 312–315. Wronski, E. B., N. Humphreys, 1994: A method for evaluating the cumulative impact of ground-based logging systems on soils. Journal of Forest Engineering, 5(2): 9–20.
Sever, S., D. Horvat, 1990: Sabijanje tla pri izvo`enju i vu~i drva te{kim traktorima (Soil compaction at wood hauling and
Abstract
Environmental Viability of Two Methods of Mechanized Forest Residues Management This paper describes the assessment of environmental viability of timber extraction by two vehicles – forwarder and tractor assembly of 1-m wood by two methods of mechanized forest residues management. In the first variant, the forwarder was first used for extracting industrial roundwood, and then for all the remaining parts of the tree as energy wood. The second method was the common practice, i.e. the forwarder was used for transporting industrial roundwood and large logs, and then in the second phase 1-m firewood was processed from the remaining part of the tree, and it was extracted by the tractor assembly. In the third phase, the prepared (bunched) biomass was extracted by the forwarder. Environmental viability of the forwarder and tractor assembly for 1-m firewood was analyzed based on CI*NGP–1 ratio, i.e. index that represents the ratio between soil bearing strength, as the soil characteristics, and nominal wheel load, as the vehicle characteristics, so that it has a clear physical sense. This factor has been chosen because it consists of values that can be measured relatively easily or calculated with the use of semi-empirical models. The obtained values were compared with the recommended limit values from EcoWood project, which were based on the allowed 10-cm depth of the wheel rut.
398
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Okoli{na pogodnost dviju metoda mehanizirane uspostave {umskoga reda (389–399)
D. Horvat i dr.
The analysis showed that the reference wheel of the tractor assembly semitrailer was the most unfavorable and that no environmentally viable wood extraction can be expected from such a vehicle, but only economic mobility. This is why the use of a non-drive bogie axle is recommended for them. The wheels of the farming tractor have the most favorable indicators of environmental viability, and particularly so the front wheels, whose load gets considerably lower with the increase of the semitrailer load. The indicators of the forwarder are considerably better, and however in this case, too, for achieving an environmentally acceptable maneuverability, according to EcoWood classification, the soil must be very strong with the cone index between 700 kPa for ~50 % load and up to 900 kPa for the nominal load value. During measurement and analysis of results, great dispersion was observed of the measuring data of the soil cone index obtained by cone penetrometer, sampled on a relatively non-homogenous forest soil. Searching for an acceptable measurement procedure by cone penetrometer or the application of any other measuring method for the assessment of the soil bearing strength is a significant task of scientific research. The assessment of the skidder environmental viability will be a still greater challenge, because they are characterized by a considerably more complex travel dynamics than moving on slopes, dynamic redistribution of axle loads, achievement of tractive force, etc. This is also the opinion of Horvat et al. (2007) with the emphasis on the fact that with skidders it is also necessary to analyze the impact of the winched and skidded load on the soil. Keywords: forwarder, tractor assembly, environmental viability, Forest Residues Management
Adrese autorâ – Authors’ address: Prof. dr. sc. Dubravko Horvat e-po{ta: horvat@sumfak.hr Zdravko Pandur, dipl. in`. {um. e-po{ta: zpandur@sumfak.hr Doc. dr. sc. Marijan [u{njar e-po{ta: susnjar@sumfak.hr Marko Zori}, mag. in`. {um. e-po{ta: mzoric@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarske tehnike i tehnologije Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb Hrvatska
Received (Primljeno): 23. 12. 2010. Accepted (Prihva}eno): 25. 02. 2011. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Stjepan Nikoli}, dipl. in`. {um. e-po{ta: stjepan.nikolic@hrsume.hr Hrvatske {ume d.o.o. Lj. F. Vukotinovi}a 2 HR-10 000 Zagreb Hrvatska
399
Znanstveni rad – Research article
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske Tibor Pentek, Dragutin Pi~man, Hrvoje Neve~erel, Kruno Lepoglavec, Ivica Papa, Igor Poto~nik Nacrtak – Abstract U radu su definirani kriteriji odre|ivanja primarne klasi~ne otvorenosti {uma (gusto}e primarnih {umskih prometnica) u Republici Hrvatskoj i razli~ite ina~ice ove veli~ine: postoje}a, najmanje potrebna, planirana, ciljana i optimalna primarna klasi~na otvorenost. Temeljem a`uriranoga katastra primarnih {umskih prometnica obavljena je ra{~lamba postoje}e primarne klasi~ne otvorenosti po upravama {uma podru`nicama (U[P) poduze}a Hrvatske {ume d.o.o. Zagreb. Podru~je je U[P razdijeljeno prema razli~itim reljefnim kategorijama u nizinsko, prigorsko-brdsko, planinsko i kr{ko podru~je. Sukladno postotnoj zastupljenosti svake reljefne kategorije i prethodno definiranoj vrijednosti veli~ine planirane primarne klasi~ne otvorenosti odre|ena je planirana primarna klasi~na otvorenost 2010. i 2020. godine, a zatim i ukupna duljina planiranih {umskih cesta koje do navedenih godina treba izgraditi. Izra|ena je tro{kovna analiza nove mre`e planiranih {umskih cesta prema tehni~kim zna~ajkama {umskih cesta propisanih u vrijede}im Tehni~kim uvjetima za gospodarske ceste ([iki} i dr. 1989) i planskih cijena izgradnje {umskih cesta u razli~itim reljefnim kategorijama poduze}a »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb te prema tehni~kim zna~ajkama {umskih cesta definiranih u novopredlo`enim Tehni~kim uvjetima za {umske ceste (Pentek i dr. 2007b, Neve~erel 2010). Klju~ne rije~i: primarna klasi~na otvorenost, {umske ceste, tehni~ki uvjeti, reljefno podru~je, Republika Hrvatska
1. Uvod – Introduction Uspostavljanje se optimalne mre`e primarnih {umskih prometnica na terenu obvezatno odvija u ovim radnim fazama: planiranje, projektiranje, izgradnja s nadzorom i odr`avanje (Pentek i dr. 2004). Te su faze me|usobno povezane i ovisne, treba ih odraditi redoslijedom kako su navedene vode}i ra~una o nemogu}nosti realizacije svake od radnih faza ako prethodna nije zgotovljena na zadovoljavaju}i na~in. Uz navedene se, uvijek prisutne faze optimizacije primarne {umske prometne infrastrukture, povremeno pojavljuju jo{ dvije radne faze: faza rekonstrukcije {umskih cesta (radi pove}anja njihova standarda) i faza stavljanja izgra|enih {umskih cesta izvan uporabe (uz revitalizaciju/restauraciju stani{ta, odnosno vra}anje stani{ta funkciji i obliku {to bli`emu onomu koje je imalo prije izgradnje {umske ceste). Republika Hrvatska je, posebice od svoje samostalnosti, ulo`ila znatna financijska sredstva u primarno Croat. j. for. eng. 32(2011)1
otvaranje svojih {uma, me|utim jo{ uvijek postoji dosta nedovoljno otvorenih {umskih podru~ja koja }e u budu}nosti biti predmet daljnjega investiranja poradi dosezanja ciljane otvorenosti (Pentek i dr. 2006). Sveobuhvatno je planiranje {umskih prometnica, a u sklopu njege i planiranje {umskih cesta, prva, inicijalna i nezaobilazna faza uspostavljanja optimalne mre`e {umskih prometnica na terenu. Pri primarnom se i sekundarnom otvaranju {uma, zadnjih dvadesetak godina, primjenjuje GIS (Geografski informacijski sustav) u kombinaciji s ostalim suvremenim tehnologijama rada (Pentek 2007a). Podaci potrebni za izradu kvalitetnoga GIS-a istra`ivanoga podru~ja prikupljaju se iz ovih izvora (Pentek 2002): tematski zemljovidi istra`ivanoga podru~ja, ra~unalne baze podataka, pisane baze podataka, planovi gospodarenja, terenska mjerenja, terenska opa`anja i zabilje`be, ostali izvori, ra~unske i logi~ke operacije s podacima iz navedenih izvora.
401
T. Pentek i dr.
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
Rezultat su suvremenoga pristupa otvaranju {uma (planiranju {umskih prometnica) studije otvaranja {uma (primarne i sekundarne) koje se izra|uju za razdoblje od 10 (20) godina i koje su dobro polazi{te za po~etak faze projektiranja {umskih cesta ~iji je kona~an proizvod glavni (izvedbeni) projekt {umske ceste, koji je jedini, od svih vrsta projekata {umskih cesta, dostatna podloga za pokretanje radova izgradnje {umskih cesta.
2. Problematika istra`ivanja – Research problem 2.1 Studija primarnoga otvaranja {uma – A study of primary forest openness Svaka kvalitetna studija primarnoga otvaranja {uma treba sadr`avati ove podatke: Þ za postoje}i {umski transportni sustav: ü potpun (a`uriran) katastar postoje}e primarne {umske prometne infrastrukture (svih {umskih i onih javnih cesta koje se mogu koristiti pri radovima u {umarstvu), ü potpun (a`uriran) katastar postoje}e sekundarne {umske prometne infrastrukture (traktorski putovi i traktorske vlake kada se za privla~enje drva koriste po zemlji kretni strojevi), ü postoje}u primarnu i sekundarnu klasi~nu otvorenost (m/ha), ü postoje}e srednje udaljenosti privla~enja drva za pojedini odsjek (m), ü ciljanu (planiranu) primarnu otvorenost i iz nje izra~unatu ciljanu (planiranu) srednju udaljenost privla~enja drva, ü numeri~ke, grafi~ke i slikovne (zemljovidi) rezultate ra{~lambe postoje}e primarne relativne otvorenosti. Þ za unaprije|eni primarni {umski transportni sustav: ü numeri~ke, grafi~ke i slikovne (zemljovidi) rezultate ra{~lambe primarne relativne otvorenosti za unaprije|eni primarni {umski transportni sustav, ü primarnu klasi~nu otvorenost za unaprije|eni primarni {umski transportni sustav (m/ha), ü srednje udaljenosti privla~enja drva za pojedini odsjek (m), ü idejne trase budu}ih {umskih cesta (definirane koordinatama lomnih to~aka trasa), ü kategoriju svake od idejnih trasa {umskih cesta (sa svakom je kategorijom, preko Tehni~kih uvjeta, povezan standard izgradnje i odr`avanja),
402
ü tro{kovnu sastavnicu (predvi|enu cijenu ko{tanja) i ekonomsku opravdanost izgradnje svake idejne trase {umske ceste, ü dinamiku izgradnje cjelokupne (optimalne) budu}e mre`e primarne {umske prometne infrastrukture uskla|enu s propisanim radovima u Planu gospodarenja, ü dinamiku odr`avanja cjelokupne (optimalne) budu}e mre`e primarne {umske prometne infrastrukture, ü ostale podatke zna~ajne za bilo koju fazu uspostavljanja optimalne mre`e primarne {umske prometne infrastrukture.
2.2 Primarna klasi~na otvorenost {uma (gusto}a {umskih cesta) – Primary classical forest openness (forest road density) Primarna je klasi~na otvorenost {uma zbroj duljina svih sastavnica primarne {umske prometne infrastrukture (koje utje~u na otvaranje predmetnoga podru~ja) podijeljen s povr{inom na kojoj se predmetne ceste nalaze. Iskazuje se u m/ha ili km/1000 ha. [iki} i dr. (1989) definirali su osnovne kriterije temeljem kojih se odre|ena cesta ili samo njezin odre|eni dio uzima u obzir pri izra~unu otvorenosti. Ti su kriteriji dosta nedore~eni pa bi za jednozna~no i usporedivo odre|ivanje klasi~ne primarne otvorenosti trebalo definirati: Þ duljinu {umskih ili javnih cesta koja se uzima u obra~un otvorenosti (da li je to ukupna duljina cesta ili samo proizvodna duljina cesta, tj. ona duljina koja smanjuje srednju udaljenost privla~enja), Þ koja je to neproizvodna duljina cesta (dio ceste na kojoj nije mogu} utovar drvnih sortimenata, dio ceste od koje se dalje ne mo`e odvajati mre`a sekundarnih {umskih prometnica, dio {umske ceste koji prolazi privatnim {umoposjedima, dio {umske ceste koji prolazi zemlji{tem koje nije {umsko itd.), Þ kategorije javnih cesta koje se mogu uzeti u obra~un otvorenosti, Þ vrste {umskih radova ~ije izvo|enje javne ceste moraju omogu}avati ako ulaze u obra~un otvorenosti (svi radovi u {umarstvu, privla~enje drva, daljinski transport i dr.), Þ povr{inu {umskoga podru~ja koja se uzima u obra~un (ukupna povr{ina, proizvodna povr{ina ili obrasla povr{ina), Þ ostalo. Pentek (2002) razlikuje pet osnovnih ina~ica primarne klasi~ne otvorenosti: Þ postoje}a primarna klasi~na otvorenost – izra~unava se za postoje}u (stvarnu) mre`u primarne Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
T. Pentek i dr.
Tablica 1. Minimalna potrebna ([iki} i dr. 1989), planirana 2010. (Anon. 1997) i planirana 2020. (Pentek i dr. 2007a) primarna klasi~na otvorenost {uma za razli~ita reljefna podru~ja u Hrvatskoj Table 1 Minimum required ([ikic et al. 1989)., planned in 2010 (Anon. 1997) and planned in 2020 (Pentek et al. 2007a) primary road density for different relief areas in Croatia Reljefno podru~je Republike Hrvatske Relief area of Republic of Croatia
Minimalna potrebna klasi~na otvorenost Minimum required road density
Planirana klasi~na otvorenost 2010. Planned road density in 2010 th km/1000 ha
7,00
15,00
Nije predmet istra`ivanja Outside the scope of research
12,00
20,00
25,00
15,00
25,00
30,00
Nema podataka No data
10,00
15,00
Nizinsko podru~je Lowland area Prigorsko-brdsko podru~je Hilly area Planinsko podru~je Mountanious area Kr{ko podru~je Karst area
Planirana klasi~na otvorenost 2020. Planned road density in 2020
Tablica 2. Horizontalne sastavnice razli~itih kategorija {umskih cesta (Pentek i dr. 2007b, Neve~erel 2010) Table 2 Horizontal components of different forest road categories (Pentek et al. 2007b, Neve~erel 2010)
Kategorija {umske ceste Forest road category
Transportno sredstvo Means of transport
Prometno optere}enje Traffic load
Broj prometnih traka Number of traffic lanes
[irina kolnika Carriageway width
Minimalni radijus Minimum radius Razmak izme|u [irina bankine [irina planuma mimoilaznica Kru`ni luk Road shoulder Distance Road width (serpentina) between passing width Cirkular arc areas (serpentine)
bruto t/dan brutto t/day I II III IV
Kamion s prikolicom Trailer Truck Kamion s prikolicom Trailer Truck Kamion s prikolicom Trailer Truck Kamion s prikolicom (Kamion) Trailer Truck (Truck)
m
> 80
2
5,50
0,75
7,00
50 (12)
–
60 – 80
2 (1)
5,00 (4,00)
0,75 (0,50)
6,50 (5,00)
30 (12)
(300)
40 – 60
1
5,00
0,50
6,00
20 (10)
400
< 40
1
4,00
0,50 (–)
5,00
18 (10) 15 (8)
500
{umske prometne infrastrukture odre|enoga {umskoga podru~ja, naj~e{}e gospodarske jedinice, Þ minimalna potrebna primarna klasi~na otvorenost – odre|uje se za ve}e {umsko podru~je, u ve}ini slu~ajeva je vezana uz reljefno podru~je, koristi se pri strategijskom planiranju {umsko-gospodarskim podru~jem kao minimalni cilj koji u zadanom razdoblju, poradi racionalnijega gospodarenja {umom, treba dosti}i, Þ planirana primarna klasi~na otvorenost – odre|uje se tako|er za ve}e {umsko podru~je (reljefno podru~je), a slu`i kao smjernica u definiranom Croat. j. for. eng. 32(2011)1
razdoblju pri strategijskom planiranju {umskogospodarskim podru~jem i pri izradi perspektivnih planova izgradnje primarnoga {umskoga transportnoga sustava, Þ ciljana primarna klasi~na otvorenost – definira se naj~e{}e za podru~je gospodarske jedinice i predstavlja kona~an cilj primarnoga otvaranja odre|enoga {umskoga podru~ja; usko je povezana s metodama i postupcima pridobivanja drva te morfolo{kim zna~ajkama reljefa u konkretnoj gospodarskoj jedinici; koristi se u okviru takti~koga planiranja i izrada studija primarnoga otvaranja {uma,
403
T. Pentek i dr.
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
Tablica 3. Vertikalne sastavnice razli~itih kategorija {umskih cesta (Pentek i dr. 2007b, Neve~erel 2010) Table 3 Vertical components of different forest road categories (Pentek et al. 2007b, Neve~erel 2010)
Kategorija {umske ceste Forest road category
Najve}i uzdu`ni nagib Maximum longitudinal slope
I II III IV
% 6 6 (8)* 8 (12)* 10 (14)*
Minimalni radijus vertikalnih krivina Minimum radius of vertical curves: Konkavnih Konveksnih Concav shape Convex shape m 800 1000 500 800 300 500 200 400
Minimalni razmak izme|u vertikalnih krivina Minimum distance between vertical curves Razli~ita smjera Istoga smjera Different direction The same direction m 50 40 45 35 40 30 30 25
* Mo`e se primijeniti samo u izuzetnim, opravdanim slu~ajevima i na kra}im potezima nivelete * It can be applied only in exceptional, justified cases and over short distances of vertical alignment
Tablica 4. Kolni~ka konstrukcija i cestovni objekti razli~itih kategorija {umskih cesta (Pentek i dr. 2007b, Neve~erel 2010) Table 4 Pavement structure and road facilities of different forest road categories (Pentek et al. 2007b, Neve~erel 2010) I. kategorija Category I
II. kategorija Category II
III. kategorija Category III
IV. kategorija Category IV
ü
ü
ü
ü
Asfalt (tucanik) Asphalt (gravel)
Tucanik Gravel
Tucanik Gravel
Tucanik Gravel
Stabilizacija Stabilization
ü (prema potrebi) (if required)
ü (prema potrebi) (if required)
Kolni~ka konstrukcija Pavement structure
Makadam (u dva sloja) Mc. Adam (in two layers)
Makadam (u dva sloja) Mc. Adam (in two layers)
40 + 5
30 + 10
ü (prema potrebi) (if required) Makadam (u dva sloja) (Drobljeni kamen) Mc. Adam (in two layers) (Crushed stone) 20 + 5 (25)
ü
ü
ü
–
ü (prema potrebi) (if required)
ü (prema potrebi) (if required)
–
–
ü
ü
ü
–
ü
ü
ü
ü
–
ü
ü
ü
Gornji ustroj Upper structure Tip gornjega ustroja Superstructure type
Debljina kolnika Pavement structure thickness Odvodni jarci Drainage ditches Mostovi Bridges Propusti Culverts Procjednice Soakaways Preljevnice Overflow channels
Þ optimalna primarna klasi~na otvorenost – izra~unava se primjenom jednoga od poznatih metoda optimizacije primarne {umske prometne infrastrukture, povezana je s povr{inom gospodarske
404
–
Drobljeni kamen Crushed stone 20
jedinice i naj~e{}e po~iva na modelu minimalnih ukupnih tro{kova pridobivanja drva. Podatak o primarnoj klasi~noj otvorenosti {uma ne govori puno o kvaliteti prostornoga razmje{taja Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401â&#x20AC;&#x201C;416)
T. Pentek i dr.
Slika 1. Polo`aj i povr{ina pojedine uprave {uma podru`nice Fig. 1 Location and area of each Forest Administration sastavnica primarne {umske prometne infrastrukture. Radi boljega razumijevanja stvarne vrijednosti primarne klasi~ne otvorenosti {uma uvijek je nu`no primarnu klasi~nu otvorenost prikazivati uparenu sa srednjom udaljenosti privla~enja drva, odnosno sa srednjom daljinom pristupa ugro`enoj {umskoj povr{ini ako se radi o protupo`arnim {umskim cestama na kr{kom podru~ju. Tek se usporednim razmatranjem primarne klasi~ne otvorenosti i srednje udaljenosti privla~enja mo`e ste}i jasan uvid u stvarne i kvantitativne (koli~ina primarnih {umskih proCroat. j. for. eng. 32(2011)1
metnica) i kvalitativne (prostorna pokrivenost {umskim prometnicama) parametre primarnoga {umskoga transportnoga sustava.
2.3 Tehni~ki uvjeti za {umske ceste â&#x20AC;&#x201C; Technical requirments for forest roads U Hrvatskoj su trenuta~no na snazi Tehni~ki uvjeti za gospodarske ceste (ceste koje se koriste u poljoprivredi i u {umarstvu) iz 1989. godine autora [iki}a i dr. Posljednja su dva desetlje}a bila bremenita promjenama, otkri}ima i postignu}ima koja su se o~ito-
405
T. Pentek i dr.
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
vala i u {umarstvu pa je definirane tehni~ke zna~ajke {umskih cesta trebalo prilagoditi ovodobnim uvjetima. Izra|en je prijedlog novih Tehni~kih uvjeta za {umske ceste (Pentek i dr. 2007b, Neve~erel 2010).
3. Podru~je istra`ivanja – Research area Istra`ivanje je provedeno na podru~ju 15 uprava {uma podru`nica u sastavu poduze}a »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb. Zbog nedostatka podataka istra`ivanje nije obuhvatilo U[P Split.
4. Ciljevi i metode istra`ivanja – Research goals and methods 4.1 Ciljevi istra`ivanja – Goal of research Ciljevi su ovoga istra`ivanja definirani kao zaokru`ene cjeline: Þ utvr|ivanje postoje}e primarne klasi~ne otvorenosti po U[P, Þ razdioba ukupne povr{ine svake istra`ivane U[P u reljefno podru~je odre|ene kategorije te izra~un planirane primarne klasi~ne otvorenosti 2010. i planirane primarne klasi~ne otvorenosti 2020. godine (osim za nizinsko reljefno podru~je), Þ izra~un ukupne duljine {umskih cesta koje je potrebno izgraditi do postizanja planirane primarne klasi~ne otvorenosti 2010. i planirane primarne klasi~ne otvorenosti 2020. godine u pojedinoj U[P, Þ usporedna ra{~lamba financijskih sredstava potrebnih za postizanja planirane primarne klasi~ne otvorenosti 2010. i planirane primarne klasi~ne otvorenosti 2020. godine primjenom va`e}ih Tehni~kih uvjeta za gospodarske ceste ([iki} i dr. 1989) i novopredlo`enih Tehni~kih uvjeta za {umske ceste (Pentek i dr. 2007b, Neve~erel 2010).
4.2 Metode istra`ivanja – Research methods 4.2.1 Utvr|ivanje postoje}e primarne klasi~ne otvorenosti – Determining the existing primary road density Primarna }e se klasi~na otvorenost po U[P utvrditi temeljem postoje}ega katastra primarnih {umskih prometnica koji je ustrojen na razini poduze}a »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb. Zbog nea`uriranosti katastra po pojedinim gospodarskim jedinicama pregledat }e se svi ostvareni glavni (izvedbeni) projekti {umskih cesta u razdoblju od 2006. do 2010. godine. Ako se do pojedinih projekata {umskih cesta ne bude moglo do}i, {umske }e se ceste na terenu snimiti GPS prijamnikom Trimble GeoExplorer 4.
406
4.2.2 Kategorizacija reljefnih podru~ja i izra~un planirane primarne klasi~ne otvorenosti 2010. i 2020. godine – Categorization of relief areas and calculation of planned road density in 2010 and 2020 Utvr|ene su ~etiri kategorije reljefnih podru~ja koje odgovaraju definiranim reljefnim podru~jima RH prikazanima u tablici 1: nizinsko podru~je, prigorsko-brdsko podru~je, planinsko podru~je i kr{ko podru~je. Prema Gospodarskoj osnovi ili Programu gospodarenja svaka je gospodarska jedinica smje{tena u svoju reljefnu kategoriju. Zbrajanjem povr{ine pojedine reljefne kategorije na razini U[P izra~unat je prvo apsolutni, a zatim i postotni udio svake reljefne kategorije u ukupnoj povr{ini U[P. Sukladno postotnoj zastupljenosti svake reljefne kategorije i podacima iz tablice 1 odre|ena je planirana primarna klasi~na otvorenost 2010. i 2020. godine. Planirana primarna klasi~na otvorenost 2020. godine nije izra~unata za nizinsko reljefno podru~je. 4.2.3 Izra~un duljine i cijene ko{tanja planirane mre`e {umskih cesta – Calculation of length and cost of the planned forest road network Iz razlike postoje}e i planirane primarne klasi~ne otvorenosti pojedine U[P te njezine povr{ine izra~unata je ukupna duljina planiranih {umskih cesta koje treba izgraditi. Pretpostavljeno je da }e sve budu}e {umske ceste ~itavom svojom duljinom ulaziti u obra~un otvorenosti (druga~ija pretpostavka pove}ava potrebnu duljinu {umskih cesta). Tro{kovna analiza nove mre`e planiranih {umskih cesta izradit }e se prema tehni~kim zna~ajkama {umskih cesta propisanih u vrijede}im Tehni~kim uvjetima za gospodarske ceste ([iki} i dr. 1989) i planskih cijena izgradnje {umskih cesta u razli~itim reljefnim kategorijama poduze}a »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb te prema tehni~kim zna~ajkama {umskih cesta definiranih u novopredlo`enim Tehni~kim uvjetima za {umske ceste (Pentek i dr. 2007b, Neve~erel 2010). Pretpostavka je da }e se u budu}nosti graditi prete`no 3. kategorija {umskih cesta zbog dovoljno izgra|enih cesta 1. i 2. kategorije te budu}ega otvaranja {umskih gravitacijskih podru~ja manjih povr{ina.
5. Rezultati istra`ivanja s raspravom Research results with discussion 5.1 Postoje}a primarna klasi~na otvorenost i kategorizacija reljefnih podru~ja po U[P Existing primary road density and categorization of relief areas by FAs Temeljem provedene ra{~lambe reljefnih podru~ja (slika 2) U[P su, radi preglednosti i usporedivosti Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
T. Pentek i dr.
Slika 2. Udio pojedinoga reljefnoga podru~ja u svakoj U[P Fig. 2 The share of relief area in each FA Tablica 5. Postoje}a primarna klasi~na otvorenost po reljefnim podru~jima pojedine U[P (Izvje{}e »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb – stanje 31. 12. 2009. godine) Table 5 Existing primary road density by relief areas in each FA (report of »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb – December 31 2009) Uprava {uma podru`nica Forest Administration VINKOVCI OSIJEK NA[ICE PO@EGA NOVA GRADI[KA BJELOVAR KOPRIVNICA ZAGREB SISAK KARLOVAC OGULIN DELNICE SENJ GOSPI] BUZET Ukupno/Prosje~no Total/Average
Ukupna povr{ina U[P Total area of FA 1000 ha 72,37 62,83 82,95 51,23 73,57 131,83 62,37 81,52 87,99 82,45 59,58 96,31 112,19 312,67 72,28 1 442,14
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Nizinsko podru~je Prigorsko-brdsko podru~je Lowland area Hilly area 1000 ha km/1000 ha 1000 ha km/1000 ha 72,37 6,84 – – 52,41 4,37 6,35 6,99 29,73 12,70 17,26 16,84 2,60 5,14 1,70 12,76 31,07 8,73 32,21 8,52 25,42 11,92 69,84 11,68 20,79 13,74 32,29 17,02 41,13 10,88 17,21 13,26 34,28 6,68 53,71 6,88 12,11 16,08 51,99 11,32 – – – – – – – – – – – – 0,41 12,10 – – – – – –
Planinsko podru~je Mountainous area 1000 ha km/1000ha – – 4,07 11,06 35,96 23,27 46,93 15,59 10,29 11,70 36,57 11,84 9,29 17,50 23,18 15,90 – – 18,35 12,02 59,58 14,11 87,41 22,55 51,01 17,03 115,19 10,32 – –
Kr{ko podru~je Karst area 1000 ha km/1000 ha – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 8,90 12,47 61,18 11,35 197,07 5,76 72,28 9,01
322,32
497,83
339,43
8,85
282,56
11,26
15,64
7,63
407
T. Pentek i dr.
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
Tablica 6. Potrebna koli~ina (duljina) {umskih cesta koje je potrebno izgraditi za postizanje planirane otvorenosti 2010. godine po U[P i reljefnim podru~jima Table 6 Required amount (length) of forest roads that need to be built to achieve the planned road density for 2010 by FAs and relief areas Uprava {uma podru`nica Forest Administration VINKOVCI OSIJEK NA[ICE PO@EGA NOVA GRADI[KA BJELOVAR KOPRIVNICA ZAGREB SISAK KARLOVAC OGULIN DELNICE SENJ GOSPI] BUZET Ukupno – Total
Nizinsko podru~je Lowland area
Prigorsko-brdsko podru~je Hilly area
590,36 557,21 68,41 25,64 194,70 78,39 26,19 169,36 285,38 0,00 (+13,13)* – – – 1,19 – 1 996,83
– 82,64 54,47 12,31 369,93 581,08 96,12 116,04 704,66 451,44 – – – – – 2 468,69
Planinsko podru~je Mountainous area km – 56,75 62,21 441,60 136,81 481,14 69,64 211,03 – 238,12 648,54 213,99 406,62 1 691,35 – 4 657,80
Kr{ko podru~je Karst area
Ukupno Total
– – – – – – – – – – – 0,00 (+21,97)* 0,00 (+82,36)* 836,50 71,52 908,02
590,36 696,60 185,09 479,55 701,44 1 140,61 191,95 496,43 990,04 689,56 648,54 213,99 406,62 2 529,04 71,52 10 031,34
* u U[P Karlovac (nizinsko podru~je), Delnice i Senj (kr{ko podru~je) izgra|eno je vi{e cesta nego je planirano pa je potreba izgradnje do 2010. u tim U[P 0,00 km * FA Karlovac (lowland area), Delnice and Senj (karst area) built more roads than planned so the need to build by 2010 in these FAs is 0.00 km
rezultata, razvrstane u reljefne kategorije. Iskazana je povr{ina i postoje}a primarna klasi~na otvorenost svake reljefne kategorije u pojedinoj U[P (tablica 5). Od ukupne povr{ine {uma istra`ivanoga podru~ja (1 442 140 ha) na nizinsko podru~je otpada 322 320 ha (22,35 %), na prigorsko-brdsko 282 560 ha (19,59 %), na planinsko podru~je 497 830 ha (34,52 %) i na kr{ko podru~je 339 430 ha (23,54 %). Samo se tri U[P ~itavom svojom povr{inom nalaze u jednoj reljefnoj kategoriji (U[P Vinkovci u nizinskoj, U[P Ogulin u planinskoj te U[P Buzet u kr{koj). Podru~ja kojima gospodare ostale U[P prostiru se u dva ili tri reljefna podru~ja. U nizinskom podru~ju prosje~na postoje}a primarna klasi~na otvorenost iznosi 8,85 m/ha, u prigorsko-brdskom podru~ju 11,26 m/ha, u planinskom podru~ju 15,64 m/ha i u kr{kom podru~ju 7,63 m/ha. Uspore|uju}i postoje}u gusto}u primarne {umske prometne infrastrukture po pojedinoj kategoriji reljefnoga podru~ja mo`e se zaklju~iti sljede}e: unutar nizinskoga podru~ja najve}a je otvorenost u U[P Karlovac (16,08 m/ha), a najmanja u U[P Osijek (4,37 m/ha); u prigorsko-brdskom podru~ju najbolje je otvorena U[P Koprivnica (17,02 m/ha), a najsla-
408
bije U[P Sisak (6,88 m/ha); u kategoriji planinskoga podru~ja najvi{i je stupanj otvorenosti u U[P Na{ice (23,27 m/ha), a najmanji u U[P Gospi} (10,32 m/ha); na kr{kom podru~ju najve}u otvorenost ima U[P Delnice (12,47 m/ha), a najmanju U[P Gospi} (5,76 m/ha).
5.2 Planirana primarna klasi~na otvorenost 2010. i 2020. godine po U[P – Planned primary road density in 2010 and 2020 by FAs Prema kategorizaciji je reljefnih podru~ja i ukupnoj povr{ini svake od U[P izra~unata planirana primarna klasi~na otvorenost 2010. godine i planirana primarna klasi~na otvorenost 2020. godine. Za obje je ina~ice planirane primarne klasi~ne otvorenosti odre|ena duljina {umskih cesta koje je potrebno izgraditi do isteka planskoga razdoblja. Rezultati su prikazani u tablici 6 i u tablici 7. Podaci iz tablice 5 pokazuju da, iako smo izi{li iz 2010. godine, otvorenost definirana kao planirana te godine (tablica 1) nije postignuta ni u jednoj U[P na ~itavom podru~ju njezina gospodarenja. U U[P Karlovac (u nizini) te u U[P Delnice i Senj (na kr{u) planirana je primarna klasi~na otvorenost 2010. preCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
T. Pentek i dr.
Tablica 7. Potrebna koli~ina (duljina) {umskih cesta koje je treba izgraditi za postizanje planirane otvorenosti 2020. godine po U[P i reljefnim podru~jima Table 7 Required amount (length) of forest roads that need to be built to achieve the planned road density in 2020 by FAs and relief areas Uprava {uma podru`nica Forest Administration
Prigorsko-brdsko podru~je Hilly area
Planinsko podru~je Mountainous area
114,39 140,77 20,81 530,98 930,28 257,57 202,09 973,21 711,39 – – – – – 3 881,49
77,10 242,01 676,25 188,26 663,99 116,09 326,93 – 329,87 946,44 651,04 661,67 2 267,30 – 7 146,95
Kr{ko podru~je Karst area
Ukupno Total
– – – – – – – – – – 0,56* 141,18* 1 821,85 432,92 2 396,51
191,49 382,78 697,06 719,24 1 594,27 373,66 529,02 973,21 1 041,26 946,44 651,60 802,85 4 089,15 432,92 13 424,95
km
OSIJEK NA[ICE PO@EGA NOVA GRADI[KA BJELOVAR KOPRIVNICA ZAGREB SISAK KARLOVAC OGULIN DELNICE SENJ GOSPI] BUZET Ukupno – Total
* Vrijednosti su umanjene za duljinu vi{e izgra|enih {umskih cesta u U[P Delnice i Senj do 2010. godine prikazanih u tablici 6 * Values are reduced by the length of more constructed forest roads in FA Delnice and Senj by 2010 shown in Table 6
Tablica 8. Postoje}a i planirana primarna klasi~na otvorenost 2010. i 2020. godine po U[P i koli~ina (duljina) {umskih cesta koje je potrebno izgraditi Table 8 Existing and planned primary road density in 2010 and 2020 by FAs and volume (length) of forest roads that need to be built Uprava {uma podru`nica Forest Administration VINKOVCI OSIJEK NA[ICE PO@EGA NOVA GRADI[KA BJELOVAR KOPRIVNICA ZAGREB SISAK KARLOVAC OGULIN DELNICE SENJ GOSPI] BUZET Ukupno/Prosje~no Total/Average
Sada{nja (postoje}a) Current (existing) Otvorenost Duljina [C Road density Length of FRs km/1000 ha km 6,84 495,19 5,07 318,30 18,14 1 505,06 14,97 766,70 9,05 666,06 11,77 1 551,74 16,00 997,95 12,81 1 044,22 6,80 598,36 12,17 1 003,77 14,11 840,96 21,62 2 082,23 13,93 1 562,79 7,44 2 327,56 9,01 651,28 11,38
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
16 412,17
Planirana 2010. Planned in 2010 Otvorenost Duljina novih [C Road density Length of new FRs km/1000 ha km 15,00 590,36 16,15 696,60 20,38 185,09 24,33 479,55 18,59 701,44 20,42 1 140,61 19,08 191,95 18,90 496,43 18,05 990,04 20,38 689,56 25,00 648,54 23,61 213,99 16,82 406,62 15,53 2 529,04 10,00 71,52 18,25
10 031,34
Planirana 2020. (bez nizinskoga podru~ja) Planned in 2020 (without lowland area) Otvorenost Duljina novih [C Road density Length of new FRs km/1000 ha km 26,95 28,38 29,83 26,21 26,72 26,12 27,87 25,00 26,30 30,00 28,61 21,82 20,53 15,00
191,49 382,78 697,06 719,24 1 594,27 373,66 529,02 973,21 1 041,26 946,44 651,60 802,85 4 089,15 432,92
24,19
13 424,95
409
T. Pentek i dr.
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
ma{ena (u U[P Karlovac je izgra|eno 13,13 km, u U[P Delnice 21,97 km, a u U[P Senj 82,36 km {umskih cesta koje utje~u na primarnu otvorenost vi{e od planiranoga). Najve}i obujam radova izgradnje novih {umskih cesta potrebno je provesti u U[P Gospi} (2 529,04 km). Po reljefnim podru~jima najvi{e {umskih cesta u nizini treba izvesti u U[P Vinkovci (590,36 km), u prigorsko-brdskom podru~ju u U[P Sisak (704,66 km), u planinskom podru~ju (1 691,35 km) i na kr{u (836,50 km) u U[P Gospi}. Planirana primarna otvorenost 2010. godine u nizinskom reljefnom podru~ju, u usporedbi s postoje}om primarnom otvoreno{}u u istom reljefnom podru~ju, upu}uje na potrebu vrlo intenzivne izgradnje novih {umskih cesta (poglavito na podru~ju U[P Vinkovci i Osijek). Dobivene rezultate treba promatrati u kontekstu povijesnih smjernica gospodarenja nizinskim {umama U[P Vinkovci i Osijek (odsjeci pravilnoga ~etverokutnoga oblika dimenzija 750 × 750 m s pravilnom mre`om sekundarnih {umskih prometnica »{ljukarica« na me|usobnoj udaljenosti sredina prohoda (osi) od 37,5 m (Posari} 2007), ali i u smislu novih (danas prihva}enih) tehnologija pridobivanja drva u nizinskim {umama. Najve}i je obujam radova izgradnje novih {umskih cesta, prema planu otvorenosti za 2020. godinu, potrebno provesti u U[P Gospi} (4 089,15 km). Analiziraju}i po reljefnim podru~jima najvi{e {umskih cesta treba izgraditi: u prigorsko-brdskom podru~ju u U[P Sisak (973,21 km), u planinskom podru~ju (2 267,30 km) i na kr{u u U[P Gospi} (1 821,85 km).
5.3 Tro{kovna analiza nove mre`e planiranih {umskih cesta – Cost analysis of the new network of planned forest roads Tro{kovi su izgradnje {umskih cesta u razdoblju od 2004. do 2010. godine zna~ajno razli~iti, {to je s obzirom na raznolikost reljefnih uvjeta i o~ekivano. Najni`i je tro{ak izgradnje {umskih cesta na podru~ju U[P Koprivnica (139 940,00 kn/km), a najvi{i na podru~ju U[P Vinkovci (569 815,00 kn/km). Prosje~na cijena izgradnje svih {umskih cesta za to razdoblje iznosi 292 736,00 kn/km. Temeljem planskih cijena izgradnje {umskih cesta za svako reljefno podru~je (Anon. 2010): nizinsko podru~je (500 000,00 kn/km), prigorsko-brdsko podru~je (350 000,00 kn/km), planinsko podru~je (250 000,00 kn/km) i kr{ko podru~je (225 000,00 kn/km) te va`e}ih Tehni~kih uvjeta za gospodarske ceste ([iki} i dr. 1989) do{li smo do ukupne cijene ko{tanja svih {umskih cesta koje je potrebno izgraditi za postizanje planirane otvorenosti 2010. i 2020. godine. Za postizanje je planirana primarne klasi~ne otvorenosti 2010. godine, na razini Hrvatskih {uma d.o.o. Zagreb, prema va`e}im Tehni~kim uvjetima, potrebno ulo`iti 3 231 211 000 kn, a za postizanje planirane primarne klasi~ne otvorenosti 2020. godine treba investirati 3 684 473 750 kn (bez nizinskoga reljefnoga podru~ja). Prema novopredlo`enim Tehni~kim uvjetima predvi|aju se, zbog izgradnje {um-
Slika 3. Prosje~ni tro{kovi izgradnje 1 km {umske ceste po U[P za razdoblje od 2004. do 2010. godine Fig 3 The average building cost of 1 km of forest roads by FA for the period 2004 to 2010 410
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401â&#x20AC;&#x201C;416)
T. Pentek i dr.
Slika 4. Izgradnja donjega i gornjega ustroja po U[P za razdoblje od 2004. do 2010. godine Fig 4 Construction of the lower and upper structure by FAs for the period 2004 to 2010 Tablica 9. Postoje}a i planirana primarna klasi~na otvorenost 2010. i 2020. godine po reljefnim podru~jima i koli~ina (duljina) {umskih cesta koje je potrebno izgraditi Table 9 Existing and planned primary road density in 2010 and 2020 in different relief areas and volume (length) of forest roads that need to be built
Reljefno podru~je Relief area
Duljina primarnih {umskih prometnica Length of primary forest roads km
Nizinsko podru~je Lowland area Prigorsko-brdsko podru~je Hilly area Planinsko podru~je Mountainous area Kr{ko podru~je Karst area Ukupno/Prosje~no Total/Average
Planirana duljina Planirana duljina primarnih {umskih Planirana otvorenost primarnih {umskih Planirana otvorenost Postoje}a otvorenost prometnica 2010. (do 2010) prometnica 2020. (do 2020.) Existing road density Planned length of Planned road density Planned length of Planned road density primary forest roads (until 2010) primary forest roads (until 2020) in 2010 in 2020 km/1000 ha km km/1000 ha km km/1000 ha
2 851,10
8,85
1 983,70
15,00
3 182,51
11,26
2 468,69
20,00
7 787,95
15,64
4 657,80
25,00
2 590,61
7,63
803,69
10,00
16 412,17
11,38
10 031,34
18,25
3 881,49 (1 412,80) 7 146,95 (2 489,15) 2 500,84 (1 697,15) 13 424,95 (3 393,61)
25,00 30,00 15,00 24,19
() duljina {umskih cesta koje je potrebno izgraditi od 2010. do 2020. godine radi postizanja planirane otvorenosti 2020. godine ()length of forest roads that need to be constructed from 2010 to 2020 to achieve the planned openness in 2020
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
411
T. Pentek i dr.
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401â&#x20AC;&#x201C;416)
Tablica 10. Tro{kovi izgradnje planirane mre`e {umskih cesta 2010. i 2020. godine prema va`e}im Tehni~kim uvjetima Table 10 Construction costs of the planned forest road network in 2010 and 2020 under current Technical Requirements
Uprava {uma podru`nica Forest Administration
VINKOVCI OSIJEK NA[ICE PO@EGA NOVA GRADI[KA BJELOVAR KOPRIVNICA ZAGREB SISAK KARLOVAC OGULIN DELNICE SENJ GOSPI] BUZET Ukupno â&#x20AC;&#x201C; Total
Tro{ak izgradnje nove mre`e {umskih cesta, kn Building cost of a new forest roads network, Planirano do 2010. Planirano do 2020. (bez nizinskoga podru~ja) Planned by 2010 Planned by 2020 (without lowland area) kn kn * * 295 180 000,00 40 056 234.51 321 716 500,00 43 657 265.30 59 311 500,00 8 048 632.54 68 822 000,00 9 339 217.33 109 772 000,00 14 896 175.13 127 528 500,00 17 305 750.74 176 346 000,00 23 930 336.51 261 028 000,00 35 421 772.42 232 908 000,00 31 605 859.03 362 858 000,00 49 240 209.85 491 595 500,00 66 710 023.15 64 147 000,00 8 704 814.94 119 172 000,00 16 171 764.95 178 051 500,00 24 161 774.64 152 464 000,00 20 689 524.15 389 321 000,00 52 831 266.61 340 623 500,00 46 222 964.96 217 534 000,00 29 519 591.16 331 454 000,00 44 978 654.23 162 135 000,00 22 001 888.96 236 610 000,00 32 108 224.30 53 497 500,00 7 259 666.66 162 886 000,00 22 103 800.44 101 655 000,00 13 794 689.75 197 183 000,00 26 757 939.19 611 645 000,00 83 000 865.77 976 741 250,00 132 544 808.49 16 092 000,00 2 183 701.22 97 407 000,00 13 218 231.71 3 231 211 000,00 438 478 709.86 3 684 473 750,00 499 986 938.77
* Srednji te~aj eura prema te~aju Hrvatske narodne banke na dan 13. 11. 2010. * Middle exchange rate of Euro in the Croatian National Bank as at Nov. 13 2010
skih cesta ni`ih kategorija, pa time i manje zahtjevnih tehni~kih uvjeta, manje cijene izgradnje za pribli`no 20 % (Pentek i dr. 2007).
6. Zaklju~na razmatranja â&#x20AC;&#x201C; Concluding remarks Analizom postoje}e primarne klasi~ne otvorenosti {uma po U[P i po kategorijama reljefa sa stanjem 31. 12. 2009. godine zaklju~uje se da planirana primarna klasi~na otvorenost nije postignuta na ve}em dijelu dr`avnih {uma. [tovi{e, u dobrom dijelu {uma nije dostignuta ~ak ni najmanja potrebna primarna klasi~na otvorenost: u nizinskom podru~ju u 4 od 11 U[P, u prigorsko-brdskom podru~ju 5 od 9 U[P-a, u planinskom podru~ju u 6 od 12 U[P, {to zna~ajno negativno utje~e na kvalitetu, u~inkovitost i racionalnost gospodarenja tim nedovoljno otvorenim {umama. Prisutna je neujedna~enost otvorenosti istih reljefnih podru~ja koja su me|usobno usporediva. U budu}nosti bi, pri planiranju investiranja u nado-
412
gradnju i razvoj primarne {umske prometne infrastrukture trebalo voditi ra~una o prioritetnom usmjeravanju financijskih sredstava u lo{ije otvorena {umska podru~ja, sve do uravnote`enja gusto}e mre`e primarnih {umskih prometnica na razini cjelokupnoga reljefnoga podru~ja. Preporu~uje se preispitati i po potrebi iznova definirati vrijednosti planirane primarne klasi~ne otvorenosti po reljefnim podru~jima, uva`avaju}i pri tome sve utjecajne ~imbenike na izra~un optimalne (najbolje mogu}e) otvorenosti odre|enoga reljefnoga podru~ja. Trebalo bi razmisliti i o produljenju razdoblja u kojem }e se nastojati posti}i planirane vrijednosti gusto}e primarne {umske prometne infrastrukture uva`avaju}i objektivne financijske, stru~ne i infrastrukturne kapacitete. Prosje~nim godi{njim intenzitetom izgradnje {umskih cesta, temeljenom na podacima od 2004. do 2010. godine (oko 228 km/god.), za postizanje bi planirane otvorenosti 2010. godine trebale 44 godine, a 2020. godine 59 godina (bez izgradnje {umskih cesta u nizinskom podru~ju). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
U Hrvatskoj se trenuta~no primjenjuju tehni~ki uvjeti za gospodarske ceste koji su napisani daleke 1989. godine. U vrijeme svoga nastajanja, pa i desetlje}e poslije, ovi su Tehni~ki uvjeti bili kvalitetni i primjenjivi. S dana{njega su gledi{ta zastarjeli, u nekim dijelovima nedore~eni, sadr`ajno neuravnote`eni i pomalo kontradiktorni. Naime, u razdoblju od dvadeset i vi{e godina promijenili su se na~ini pridobivanja drva, sredstva daljinskoga transporta drva, na~ini izgradnje i odr`avanja {umskih cesta, kriteriji izra~una optimalne otvorenosti te kriteriji optimizacije mre`e {umskih cesta. Novopredlo`eni se Tehni~ki uvjeti za {umske ceste temelje na bruto prometnom optere}enju tijekom jednoga dana i na sredstvu daljinskoga transporta drva. One {umske ceste na kojima je prometno optere}enje ve}e trebaju se projektirati i graditi sa zahtjevnijim tehni~kim uvjetima, a nakon izgradnje odr`avati ~e{}e i intenzivnije. S padom prometnoga optere}enja tehni~ki su uvjeti sve jednostavniji, a odr`avanje se provodi rje|e i s manjim opsegom radova. Novodizajnirani Tehni~ki uvjeti omogu}uju objektivnu razredbu {umskih cesta te na taj na~in primjenu stvarno potrebnih tehni~kih zna~ajki. Racionalizacija financijskih sredstava na razini pojedine {umske ceste, pa i na razini jedne gospodarske jedinice, primjenom novopredlo`enih tehni~kih uvjeta za {umske ceste, mo`da i nije toliko velika, me|utim ako se, s jedne strane, u obzir uzmu postoje}a te planirana primarna otvorenost svih {uma Republike Hrvatske, a s druge strane uva`i razlika u cijeni izgradnje i odr`avanja razli~itih kategorija {umskih cesta u sli~nim stani{nim uvjetima, tada se radi o zna~ajnim financijskim sredstvima. Podaci o postoje}oj primarnoj klasi~noj otvorenosti oslanjaju se na katastar primarnih {umskih prometnica poduze}a »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb pa se smatraju to~nim i pouzdanim. Reljefna je kategorizacija izra|ena na temelju kategorizacije svake gospodarske jedinice i objedinjena je na razini pojedine U[P. Za strategijsko je planiranje primijenjena metodologija dovoljno precizna i pouzdana. @eli li se, na razini tvrtke »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb dobiti jo{ to~niji podatak o potrebi gradnje {umskih cesta u razli~itim reljefnim podru~jima, a s ciljem dosezanja planirane primarne klasi~ne otvorenosti, trebalo bi objedinjavati reljefne kategorije neovisno o pripadnosti U[P. Naravno, takav pristup zahtijeva i ra{~lambu katastra primarnih {umskih prometnica na razini gospodarske jedinice. Podaci o planiranoj primarnoj klasi~noj otvorenosti definirani su za ve}e reljefno podru~je i kao takvi slu`e kao smjernica pri primarnom otvaranju {uma. Za to~an izra~un ciljane (optimalne) otvorenosti pojedine gospodarske jedinice treba uzeti u Croat. j. for. eng. 32(2011)1
T. Pentek i dr.
obzir sve sastojinske, stani{ne i ostale utjecajne ~imbenike konkretnoga podru~ja. Slijedom navedenoga na manjim }e povr{inama (gospodarskim jedinicama) dolaziti do odstupanja planirane od ciljane (optimalne) gusto}e primarne {umske prometne infrastrukture, ali u prihvatljivim, pozitivnim ili negativnim intervalima.
7. Literatura – References Anon., 1997: Izvje{}e o problematici gradnje i odr`avanja {umskih i protupo`arnih prometnica i stanju otvorenosti {uma- J. P. »Hrvatske {ume« p.o., Zagreb, 11 str. Anon., 2010: Izvje{}e o izgradnji donjeg i gornjeg ustroja {umskih cesta za razdoblje 2004–2010. »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb. Bajri}, M., \. Sokolovi}, D. Pi~man, I. Poto~nik, 2008: Uticaj ispru`enosti nivelete {umskih kamionskih puteva na tro{kove gradnje. Radovi [umarskog fakulteta Univerziteta u Sarajevu, 38 (1): 99–100. Chung, W., J. Stückelberge, K. Aruga, T. W. Cundy, 2008: Forest road network design using a trade-off analysis between skidding and road construction costs. Can. J. For. Res., 38 (3): 439–448. Hribernik, B., I. Poto~nik, 2006: Sedanje stanje gozdnih cest kot rezultat preteklega gospodarjenja. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 81: 83–89. Neve~erel, H., T. Pentek, D. Pi~man, I. Stanki}, 2007: Traffic load of forest roads as a criterion for their categorization – GIS analysis. Croatian Journal of Forest Engineering, 28 (1): 27–38. Neve~erel, H., 2010: Dizajniranje teorijskog modela i izrada ra~unalnog programa za projektiranje {umskih prometnica. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 233 str. Pentek, T., 2002: Ra~unalni modeli optimizacije mre`e {umskih cesta s obzirom na dominantne utjecajne ~imbenike. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 271 str. Pentek, T., D. Pi~man, H. Neve~erel, 2004: Environmental-ecological component of forest road planning and designing. International scientific conference: Forest constructions and ameliorations in relation to the natural environment, Technical University in Zvolen, Slovakia, 16th – 17th September 2004. Proceeding CD/DVD MEDIJ, 94–102 str. Pentek, T., D. Pi~man, I. Poto~nik, P. Dvor{~ak, H. Neve~erel, 2005a: Analysis of an existing forest road network. Croatian Journal of Forest Engineering, 26 (1): 39–50. Pentek, T., D. Pi~man, H. Neve~erel, 2005b: Planiranje {umskih prometnica – postoje}a situacija, determiniranje problema i smjernice budu}ega djelovanja. Nova mehanizacija {umarstva, 26 (1): 55–63. Pentek, T., D. Pi~man, H. Neve~erel, 2006: Uspostava optimalne mre`e {umskih cesta na terenu – smjernice una-
413
T. Pentek i dr.
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
pre|enja pojedine faze rada. Glasnik za {umske pokuse, posebno izdanje, 5: 647–663.
vjetovanja: proceedings. Ljubljana: Gozdarski in{titut Slovenije, 95–103 str.
Pentek, T., H. Neve~erel, D. Pi~man, T. Por{insky, 2007a: Forest road network in the Republic of Croatia – Status and perspectives. Croatian Journal of Forest Engineering, 28 (1): 93–106.
Poto~nik, I., 1998a: The multiple use of roads and their classification. Proceedings of the Seminar on environmentally sound forest roads and wood transport: Sinaia, Romania, 17–22 June 1996. Rome: Food and agriculture organization of the United Nations, str. 103–108.
Pentek, T., H. Neve~erel, T. Por{insky, D. Horvat, M. [u{njar, @. Ze~i}, 2007b: Quality planning of forest road network – precondition of building and maintenance cost rationalization – Austro2007/Formec’07, 07th – 11th October, Vienna and Heiligenkreuz. Pentek, T., H. Neve~erel, K. Dasovi}, T. Por{insky, M. [u{njar, I. Poto~nik, 2010: Analiza sekundarne otvorenosti {uma gorskog podru~ja kao podloga za odabir duljine u`a vitla. [umarski list, 134 (5–6): 241–248. Pi~man, D., T. Pentek, 1996: ^imbenici koji utje~u na opravdanost izgradnje mre`e {umskih prometnica. U: S. Sever (ur.), Za{tita {uma i pridobivanje drva, [umarski fakultet Zagreb i [umarski institut Jastrebarsko, Zagreb, str. 293–300.
Poto~nik, I., 1998b: The environment in planning a forest road network. Proceedings: Environmental Forest Science: Kyoto, Japan on 19–22 October 1998, str. 67–74. Poto~nik, I., 2003: Forest road formation width as an indicator of human impact on forest environment. Ecology, 22 (3): 298–304. Poto~nik, I., T. Pentek, D. Pi~man, 2005: Impact of traffic characteristics on forest roads due to forest management. Croatian Journal of Forest Engineering, 26 (1): 51–57.
Posari}, D., 2007: Vodi~ za revirni~ke poslove. »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb, 225 str.
[iki}, D., B. Babi}, D. Topolnik, I. Kne`evi}, D. Bo`i~evi}, @. [vabe, I. Piria, S. Sever, 1989: Tehni~ki uvjeti za gospodarske ceste. Znanstveni savjet za promet Jugoslavenske akademije znanosti i umjetnosti, Zagreb, 78 str.
Poto~nik, I., 1996: Mnogonamenska raba gozdnih cest – relativna pomembnost posameznih rab. V: K. Bo{tjan (ur.). Izzivi gozdne tehnike : zbornik posvetovanja: zbornik sa-
Ying, J. Q., 2005: Sensitivity Analysis Based Method for Optimal Road Network Pricing. Annals of Operations Research, 133 (1–4): 303–317.
Abstract
Primary Forest Opening of Different Relief Areas in the Republic of Croatia Particularly since its independence, the Republic of Croatia has invested a lot of money into the construction of primary forest roads, and however, there is still a large lack of adequately opened forest areas, and in future this will be the object of further investments aimed at achieving the planned or target (optimal) forest openness (Pentek et al. 2006). According to Pentek (2002) there are five basic variants of the primary traditional openness: existing primary road density, minimally required primary road density, planned primary road density, target primary road density and optimal primary road density. It should be emphasized that the data on the primary openness do not speak much of the quality of spatial distribution of the components of primary forest road infrastructure. So as to better understand the actual value of the primary openness, the primary openness should always be presented paired with the mean distance of timber extraction, or with the mean distance of access to the endangered forest areas, if speaking about fire protection roads in the karst area. In Croatia, Technical Requirements for Industrial Roads (roads used in agriculture and forestry) of 1989 by the author [iki} et al. are currently applicable. The last two centuries were rich with changes, findings and accomplishments, which were also reflected in forestry so that the defined technical features of forest roads had to be adapted to the present needs. The proposal was drawn up of the new Technical Requirements for Industrial Roads (Pentek et al. 2007b, Neve~erel 2010)/Tables 2, 3 and 4). The newly proposed Technical Requirements for Industrial Roads are based on gross traffic load during one day and means of long-distance transfer of wood. Forest roads with higher traffic load should be designed and built in accordance with more demanding technical requirements, and after the construction, a more frequent and intensive maintenance should be provided for them. With the decrease of the traffic load, Technical Requirements become simpler, and maintenance is provided less frequently and requires less work. The newly designed Technical Re-
414
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
T. Pentek i dr.
quirements provide an objective classification of forest roads and consequently the application of the actually required technical features. The research was carried out at the area of 15 Forest Administrations (FA) that make part of the company »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb. Due to the lack of data, the research has not involved FA Split (Fig. 1). The goal of research was defined as follows: Þ defining the existing primary road density by FAs, Þ distributing the whole area of each researched FA into relief area of a specific category and calculating the planned primary road density in 2010 and planned primary road density in 2020 (excluding the lowland area), Þ calculating the whole length of forest roads that need to be built so as to achieve the planned primary road density in 2010 and planned primary road density in 2020 in individual FAs, Þ making comparative analysis of financial resources necessary for achieving the planned primary road density in 2010 and planned primary road density in 2020 by applying the current Technical Requirements for Industrial Roads ([iki} et al. 1989) and newly proposed Technical Requirements for Industrial Roads (Pentek et al. 2007b, Neve~erel 2010). In the total forest area managed by »Hrvatske {ume» d.o.o. Zagreb (1,442.14 ha), the lowland area accounts for 322.32 ha (22.35%), the hilly area for 282.56 ha (19.59%), the mountainous area for 497.83 ha (34.52%) and karst area for 339.43 ha (23.54%). Only three FAs are situated within one relief category (FA Vinkovci in lowland area, FA Ogulin in mountainous area and FA Buzet in karst area). The areas managed by other FAs spread in two or three relief areas (Fig. 2). Although the year 2010 is over, forest openness planned for that year (Table 1) has not been achieved in any FA in the whole management area. In FA Karlovac (lowland) and in FA Delnice and Senj (karst) the planned primary road density in 2010 was exceeded. In lowland area, the average primary road density is 8.85 m/ha, in hilly area it is 11.26 m/ha, in mountainous area it is 15.64 m/ha and in karst area it is 7.63 m/ha. (Table 5). According to the categorization of relief areas and total area of each FA, the planned primary road density in 2010 and in 2020 was calculated. For both variants of the planned primary road density, the length of forest roads was determined that needed to be built by the end of the planned period. The results are shown in Table 6 and 7. The largest volume of work in building new forest roads by the end of the planed period 2010 will be required in FA Gospi} (2,529.04 km). According to the analysis based on relief areas, in lowland area the construction of most forest roads will be required in FA Vinkovci (590.36 km), in hilly area in FA Sisak (704.66 km), in mountainous area (1,691.35 km) and in karst area (836.50 km) in FA Gospi} (Table 6). Table 8 shows the existing and planned primary road density in 2010 and 2020 by FAs, as well as the quantity (length) of forest roads that need to be built by the above said years. Similar data, integrated at the level of relief areas, are shown in Table 9. The costs of construction of forest roads in the period 2004–2010 differ considerably, which is not surprising considering the diversity of relief conditions. The lowest cost of construction of forest roads was in the area of FA Koprivnica (139,940.38 HRK/km), and the highest in area of FA Vinkovci (569,814.58 HRK/km). The average price of construction of all forest roads is 292,736.00 HRK/km (Fig. 3). Based on planned costs of construction of forest roads for each relief area (Anon. 2010); lowland area (500,000.00 HRK/km), hilly area (350,000.00 HRK/km), mountainous area (250,000.00 HRK/km) and karst area (225,000.00 HRK/km) and the applicable Technical Requirements for Industrial Roads ([iki} et al. 1989), the total price cost was calculated of all forest roads that need to be built for achieving the planned openness in 2010 and 2020. For achieving the planned primary road density in 2010, at the level of »Hrvatske {ume» d.o.o. Zagreb, according to the applicable Technical Requirements, it is necessary to invest HRK 3,231,211,000 and for achieving the planned primary road density in 2020 (without the lowland relief area) the investment of HRK 3,684,473,750 is required. According to the newly proposed Technical Requirements, due to the construction of forest roads of lower categories, and hence less demanding technical requirements, it is expected that the prices of construction will be lower by approximately 20% (Pentek et al. 2007). Based on the analysis of the existing primary road density by FAs and by relief categories as at Dec. 31 2009, it can be concluded that the planned primary road density has not been achieved in most state forests. What is more, in a considerable part of forests, not even the minimally required primary road density has been achieved; in lowland area in 4 out of 11 FAs, in hilly area in 5 out of 9 FAs, in mountainous area in 6 out of 12 FAs, which has a considerably negative effect on the quality, efficiency and rationality of management of these insufficiently opened forests. Road density is considerably different in the same relief areas that can be easily compared. In future, when planning investments into construction and development of the primary forest road infrastructure, attention should be
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
415
T. Pentek i dr.
Primarno otvaranje {uma razli~itih reljefnih podru~ja Republike Hrvatske (401–416)
focused on priorities in directing financial resources into forest areas with poor road density, until balance of the density of forest road network is achieved at the level of the relief area. The values of the planned road density by relief areas should be reviewed and if necessary redefined, taking into consideration all factors affecting the calculation of the optimal (best possible) openness of a specific relief area. Some thought should also be given to extending the time limit in which efforts will be made to achieve the planned values of density of primary forest road infrastructure taking into consideration the objective financial, professional and infrastructural capacitates. By an average annual intensity of building forest roads, based on data from 2004 to 2010 (approximately 228 km/y), it would take 44 years to achieve the road density planned for 2010, and 59 years to achieve the road density planned for 2020. Rationalization of financial resources at the level of an individual forest road, and even at the level of a management unit, may not be so significant by the application of the newly proposed Technical Requirements for Industrial Roads. If, however, the planned and existing primary road density of all forests in the Republic of Croatia is taken into consideration, on one hand, and if the difference in the price of construction and maintenance of different categories of forest roads in similar stand conditions is taken into account, on the other hand, then significant financial resources are in question. The data on the planned primary road density are defined for larger relief areas and they are used as guidelines in primary forest opening. For an accurate calculation of the target (optimal) openness of individual management units, all stand, habitat and other influencing factors of a specific area should be taken into account. Further to the above, deviations will occur from the target (optimal) density of the primary forest road infrastructure on smaller areas (management units), but in acceptable, positive or negative intervals. Keywords: primary road density, forest roads, technical requirements, relief area, Republic of Croatia
Adresa autorâ – Authors’ address: Izv. prof. dr. sc. Tibor Pentek e-po{ta: pentek@sumfak.hr Izv. prof. dr. sc. Dragutin Pi~man e-po{ta: dpicman@sumfak.hr Dr. sc. Hrvoje Neve~erel e-po{ta: hnevecerel@sumfak.hr Kruno Lepoglavec, dipl. in`. {um. e-po{ta: lepoglavec@sumfak.hr Ivica Papa, dipl. in`. {um. e-po{ta: papa@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarske tehnike i tehnologije Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb CROATIA
Primljeno (Received): 14. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 21. 12. 2010.
416
Prof. dr. sc. Igor Poto~nik e-po{ta: Igor.Potocnik@bf.uni-lj.si Univerziteta u Ljubljani, Biotehni{ka fakulteta Katedra za gozdno tehniko in ekonomiko Ve~na pot 83 SI-1000 Ljubljana SLOVENIJA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma nagnutih terena Republike Hrvatske Dragutin Pi~man, Tibor Pentek, Hrvoje Neve~erel, Ivica Papa, Kruno Lepoglavec Nacrtak – Abstract Prostorno optimalno polo`ena mre`a primarne i sekundarne {umske prometne infrastrukture prijeko je potrebna za uspje{no i racionalno gospodarenje {umskim ekosustavom. Postoje razli~iti parametri za kvantitativnu i kvalitativnu procjenu postoje}e mre`e {umske prometne infrastrukture i za definiranje nedovoljno otvorenih ili potpuno neotvorenih {umskih podru~ja. Relativna otvorenost (primarna ili sekundarna) u kombinaciji s metodom ome|enih povr{ina i GIS-ovim alatima vrlo je u~inkovito sredstvo pri ra{~lambi koliko}e i kakvo}e primarnih i sekundarnih {umskih prometnica te pru`a vrlo jasan i pregledan, numeri~ki i vizualan prikaz rezultata analiza. Istra`ivanja su provedena u U[P Gospi}, [umariji Peru{i}, G.J. »Bovan-Jelar«, smje{tenoj u gorskom podru~ju Like te u U[P Buzet, [umariji Opatija, G.J. »Veprina~ke {ume«, smje{tenoj na obroncima ]i}arije. Ustrojen je GIS istra`ivanoga podru~ja te uspostavljen katastar sekundarnih {umskih prometnica. Analizirana je sekundarna otvorenost za duljinu u`eta vitla od 30, 45 i 60 m u G.J. »Veprina~ke {ume« te za duljinu vu~noga u`eta vitla od 45 m u G.J. »Bovan-Jelar«. Definirane su neotvorene povr{ine i, u odabranim odsjecima, predlo`ene idejne trase budu}ih traktorskih putova kojima }e se unaprijediti postoje}a mre`a sekundarnih {umskih prometnica. Analizirana je novoprojektirana mre`a sekundarnih {umskih prometnica, a dobiveni su rezultati uspore|eni s postoje}im, ishodi{nim stanjem. Klju~ne rije~i: relativna otvorenost, klasi~na otvorenost, pridobivanje drva, reljefno podru~je, Republika Hrvatska
1. Uvod – Introduction Za uspje{no i racionalno gospodarenje {umskim ekosustavom (Pentek i dr. 2010) prijeko je potrebno postojanje prostorno optimalno polo`ene mre`e primarne i sekundarne {umske prometne infrastrukture. Otvorenost nekoga {umskoga podru~ja, potreba za opisivanjem postoje}ega stanja te te`nja za racionaliziranjem postoje}e mre`e prometnica opisivane su klasi~nom otvoreno{}u (gusto}a {umskih prometnica). Klasi~na je otvorenost dobro poznat parametar koji je dugo vremena u {umarskim krugovima predstavljao osnovnu veli~inu prema kojoj se odre|ivao stupanj dosegnute postoje}e primarne i sekundarne otvorenosti nekoga podru~ja. U mnogim su prija{njim radovima autori klasi~nom otvoreno{}u opisivali postoje}e stanje mre`e sekundarnih Croat. j. for. eng. 32(2011)1
{umskih prometnica (Rebula 1983, Zdjelar 1990). Na osnovi su toga podatka odre|ivali opseg potrebne, optimalne sekundarne otvorenosti i davali smjernice daljnjega otvaranja {uma. Klasi~na je otvorenost broj~ani podatak koji ne govori puno o kvalitativnom rasporedu prometnica na istra`ivanim (promatranim) podru~jima, ve} samo o kvantiteti, odnosno zastupljenosti primarnih ili sekundarnih prometnica. Prijelazni je oblik prema dana{njemu poimanju predmetne problematike kombinacija klasi~ne otvorenosti i srednje udaljenosti privla~enja. U novije se vrijeme (Pentek i dr. 2010, Pentek i dr. 2009. itd.) relativna otvorenost, sve ~e{}e, koristi kao veli~ina koja preciznije i to~nije opisuje stvarno stanje {umske prometne infrastrukture te definira potrebu daljnjega otvaranja {uma. Stoga bi ovaj rad trebao poslu`iti kao pokazatelj jasno odabranoga pravca budu}ih istra`ivanja i primjene
417
D. Pi~man i dr.
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
Tablica 1. Parametri za ocjenjivanje konfiguracije terena ([iki} i dr. 1989) Table 1 Terrain configuration evaluation parameters ([iki} et al. 1989) Osnovne karakteristike terena Basic terrain caracteristics Visinska razlika u reljefu u du`ini ceste od 1 km Relief altitude for road length of 1 km Nagib padina – Slope angle Ra{~lanjenost terena – Roughness of terrain Mogu}i elementi trase Horizontal and vertical alignment
Ravni~ast – Low land
Konfiguracija terena – Terrain configuration Prigorsko-brdski – Hilly
Planinski – Mountainous
do 20 m
20 – 120 m
preko 120 m
do 1:10 Neznatna Slight Izbor slobodan Free choice
1:10 – 1:3 Izra`ena Expressed Izbor ograni~en Limited choice
1:3 – 1:0 Vrlo jaka Very high Izbor minimalan Minimal choice
rezultata u operativi. Razli~ita reljefna podru~ja zahtijevaju razli~it pristup otvaranju {uma. Ko{ir (2000) nagla{ava kako je analiza terenskih zna~ajki i njihov utjecaj na sje~u i izradbu te transport drva od iznimne va`nosti ne samo za ukupno prou~avanje pojedinih {umskih podru~ja u svezi s odabirom pogodnih sustava pridobivanja drva nego i za unapre|ivanje (nadogradnju) postoje}e {umske transportne mre`e te planiranje novih {umskih prometnica.
2. Problematika istra`ivanja – Research problem Osnovne karakteristike terena ([iki} i dr. 1989) poput visinske razlike u reljefu, nagiba padina te nabranosti terena odre|uju konfiguraciju terena prema kojoj razlikujemo: ravni~aste, brdovite i planinske terene. Op}enito reljef, a tako i terene mo`emo podijeliti na ravnice i neravnine. Ravnice mogu biti nizine i visoravni, a neravnine uzvi{enja (brda, gorja, planine) i udubljenja (doline, kotline, potoline). Iako postoji ve}i broj podjela reljefnih oblika, odnosno razli~itih reljefnih podru~ja, determinirani su (prema [iki}u i dr. 1989) razli~iti reljefni uvjeti za podru~ja kojima gospodare »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb. Toj je podjeli dodana kategorija kr{koga terena, koja se po svojim posebnostima razlikuje od navedenih kategorija terena. Sukladno su tomu odabrana reprezentativna podru~ja na nagnutim terenima te pripadaju}e tehnologije pridobivanja drva. Relativna je otvorenost istodobno kvantitativni i kvalitativni parametar (Pentek 2010) koji daje dobar pregled prostornoga razmje{taja {umskih prometnica, a iskazuje omjer povr{ine {umskoga podru~ja otvorenoga {umskim prometnicama i ukupne povr{ine {ume u postocima. To je veli~ina koja (Pentek 2002), uz dobar uvid u prostorni raspored {umskih prometnica, daje i mogu}nost utvr|ivanja otvorenih i neotvorenih povr{ina, a projektantu nudi mogu}nost odabira najpovoljnijih ina~ica {umskih prometnica.
418
Relativna otvorenost (Pentek i dr. 2010) u kombinaciji s metodom ome|enih povr{ina i GIS-ovim alatima vrlo je u~inkovito sredstvo pri ra{~lambi koliko}e i kakvo}e primarnih i sekundarnih {umskih prometnica. Promatraju}i op}enito mre`u (primarnih i sekundarnih) {umskih prometnica, relativna otvorenost omogu}uje (Pentek i dr. 2010): Þ procjenu kakvo}e i u~inkovitosti pojedine sastavnice primarne {umske prometne infrastrukture, Þ procjenu kakvo}e mre`e primarne {umske prometne infrastrukture, utvr|ivanje potrebe daljnjega otvaranja i definiranje neotvorenih povr{ina, Þ planiranje budu}ih trasa primarnih {umskih prometnica te odabir najboljih i naju~inkovitijih, Þ procjenu kakvo}e mre`e sekundarne {umske prometne infrastrukture, utvr|ivanje potrebe daljnjega otvaranja i definiranje neotvorenih povr{ina, Þ procjenu kakvo}e i u~inkovitosti pojedine sastavnice mre`e sekundarne {umske prometne infrastrukture, Þ planiranje budu}ih trasa sekundarnih {umskih prometnica te odabir najboljih i naju~inkovitijih, Þ izradu planova sveobuhvatnoga otvaranja {uma primarnom i sekundarnom {umskom prometnom infrastrukturom. Relativna se otvorenost odre|uje pomo}u metode ome|enih povr{ina, a sam se postupak utvr|ivanja sastoji u polaganju ome|enih povr{ina oko sastavnica {umske prometne infrastrukture. Pri tome u ovisnosti o kategoriji {umske prometnice razlikujemo primarnu, odnosno sekundarnu relativnu otvorenost. Kod primarne su relativne otvorenosti polo`ene oko svih {umskih i onih javnih cesta koje se mogu koristiti pri radovima u {umarstvu. Ome|ene su povr{ine na svom rubnom dijelu udaljene od sastavnica primarne {umske prometne infrastrukture za Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
veli~inu dvostruke ciljane geometrijske srednje udaljenosti privla~enja. Primarnu relativnu otvorenost izra~unavamo po formuli: OR(P) =
PO ( P ) PU
×100, (%)
(1)
gdje je: OR(P) primarna relativna otvorenost, % PO(P) otvorena povr{ina za izra~unatu prosje~nu ciljanu stvarnu srednju udaljenost privla~enja, ha PU ukupna povr{ina otvaranoga podru~ja, ha. Primarnu relativnu otvorenost izra~unavamo po formuli: OR(S) =
PO ( S ) PU
×100, (%)
(2)
gdje je: OR(S) sekundarna relativna otvorenost, % PO(S) otvorena povr{ina za primijenjenu tehnologiju pridobivanja drva, ha PU ukupna povr{ina otvaranoga podru~ja, ha. Sekundarna relativna otvorenost daje podatak o koli~ini i o prostornom rasporedu sekundarne mre`e {umskih prometnica. Postupak je odre|ivanja sekundarne relativne otvorenosti vrlo sli~an postupku odre|ivanja primarne relativne otvorenosti, ali se za izra~un {irine ome|ene povr{ine oko traktorskih putova, traktorskih vlaka ili `i~nih linija ne uzima srednja udaljenost privla~enja, ve} se, ovisno o primijenjenim sredstvima privla~enja drva, uzimaju ovi parametri: Þ duljina vu~noga u`eta vitla skidera, Þ doseg dizalice forvardera, Þ duljina u`eta `i~are za postrano privla~enje. Primarna se {umska prometna infrastruktura uzima u obzir pri izra~unu sekundarne relativne otvorenosti jer je sa sastavnica primarne {umske prometne infrastrukture mogu}e skupljanje drva vitlom. Va`nost dobroga prostornoga rasporeda sekundarnih {umskih prometnica (traktorskih putova i traktorskih vlaka) odre|ena je spoznajom da je pri istoj gusto}i sekundarnih prometnica udaljenost skupljanja drva pri njihovu lo{em rasporedu dvostruko ve}a nego pri stvarnom i pa`ljivo utvr|enom rasporedu (Kne`evi} 1980, Rebula 1981, 1983). Gusto}a traktorskih putova i traktorskih vlaka te njihov prostorni raspored ovisi ponajprije o tehni~kim sredstvima koja se koriste pri privla~enju drva, nagibu terena, razvedenosti reljefa, kamenitosti i stjenovitosti zemlji{ta, gusto}i prostornog razme{taja stabala, poCroat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Pi~man i dr.
lo`aju glavne primarne prometnice na koju se privla~enje odvija, mogu}nosti pristupa glavnoj primarnoj prometnici, polo`aju i prikladnosti pomo}nog stovari{ta. Sekundarno otvaranje {uma ovisi o reljefnom podru~ju u kojemu se postupak finoga otvaranja provodi te o primijenjenim (mogu}im), odnosno pogodnim sustavima pridobivanja drva. Na ravnijim terenima koji omogu}uju vo|enje trasa traktorskih putova i vlaka okomito na slojnice {umska se podru~ja otvaraju u obliku mre`e pravokutnika odnosno sastavnice se sekundarne mre`e {umskih prometnica odvajaju od sastavnica primarne mre`e {umskih prometnica pod pravim kutom, a pod pravim kutom se, unutar sekundarne mre`e {umskih prometnica, odvajaju i sastavnice ni`ega od onih vi{ega reda. Polaganje mre`e sekundarnih {umskih prometnica u ravni~nom podru~ju nije zna~ajniji problem s obzirom na ~injenicu da se {umska vozila mogu kretati u svim smjerovima te je i sam postupak izvedbe vrlo jednostavan; ne izvode se nikakvi zemljani radovi ve} se eventualno vade panjevi posje~enih stabala. Ovdje je sustav sekundarnih {umskih prometnica predstavljen traktorskim vlakama koje su u biti definirani pravci izvo`enja drva – tzv. paralelan raspored. Na prigorsko-brdskim terenima razvijene hidrografske mre`e i razvedena reljefa koji je protkan uvalama i jarcima traktorski se putovi i vlake, prilago|avaju}i se i prate}i konfiguraciju terena, poput `ila zavla~e uz vodotoke i uvale, a na zavr{nim dijelovima vodotoka mogu se granati u obliku lepeze, u tzv. perastom rasporedu i rasporedu »riblja kost«. U gorskim podru~jima velikih nagiba terena traktorski se putovi razvijaju po padinama slijede}i nagibe terena u odgovaraju}em, dopu{tenom pozitivnom uzdu`nom nagibu nivelete (usponu), u rasporedu »riblja kost«. Na izrazito kr{kom terenu s obiljem kra{kih fenomena, poglavito vrta~a, trase traktorskih putova treba voditi po prijevojima izme|u vrta~a, a na ostalim dijelovima {umske povr{ine potrebno se prilago|avati konfiguraciji reljefa. Spu{tanje trasa traktorskih putova u vrta~e nije opravdano zbog vu~e drva zglobnim traktorima uzbrdo posebno iz dubljih vrta~a sa strmijim padinama. Ovdje je rije~ o nepravilnom rasporedu.
3. Podru~je istra`ivanja – Area of research Za podru~je je istra`ivanja odabrana gospodarska jedinica »Bovan-Jelar«, koja je sastavni dio masiva sjeverni Velebit, a prote`e se u smjeru od istoka ka zapadu. Po svom smje{taju i nadmorskoj visini ubraja
419
D. Pi~man i dr.
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417â&#x20AC;&#x201C;430)
Slika 1. Razli~iti na~ini sekundarnoga otvaranja za razli~ita reljefna podru~ja Fig. 1 Different methods of secondary openness for different timber harvesting systems 420
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
D. Pi~man i dr.
Slika 2. Polo`aj G.J. odabranih za istra`ivanje Fig. 2 Position of selected Management Units se u visoko gorje. Ukupna povr{ina gospodarske jedinice iznosi 2 413,14 ha, od ~ega je obraslo 2 392,65 ha. Pri sje~i se i izradbi drva koristi sortimentna metoda. Primanje obloga drva obavlja se u sje~ini. Drvo se privla~i skiderima opremljenima vitlom. Takav na~in primarnoga transporta drva zahtijeva dobru sekundarnu otvorenost. Zbog konfiguracije terena i razvijene orografije traktorski se putovi moraju graditi. Osnovne su zna~ajke otvaranja {uma i pridobivanja drva strm i razveden planinski teren, plitka tla, stjenovita podloga i te{ke gra|evinske kategorije materijala. Prosje~an nagib terena iznosi 20 – 40°. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Navedene zna~ajke ukazuju na potrebu dobre primarne i sekundarne otvorenosti {uma. Godi{nji je etat (26,36 m3/ha) vrlo dobre kakvo}e, a glavne su gospodarske vrste bukva i jela. Primarna otvorenost cijele gospodarske jedinice »Bovan-Jelar« iznosi 9,97 m/ha, dok otvorenost sekundarnim {umskim prometnicama iznosi samo 26,74 m/ha. Promatramo li isklju~ivo odabrano podru~je, tada primarna otvorenost iznosi 27,13 m/ha, dok sekundarna otvorenost iznosi 45,19 m/ha. Istra`ivanja su provedena i u prebornim {umama G.J. »Veprina~ke {ume» [umarije Opatija, U[P Buzet. Ukupna je povr{ina gospodarske jedinice 1
421
D. Pi~man i dr.
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
950,87 ha, od ~ega je obraslo 1 899,23 ha, neobraslo proizvodno 43,36 ha, neobraslo neproizvodno 3,12 ha te neplodno 5,16 ha. Gospodarska jedinica »Veprina~ke {ume« (slika 2) dio je planinskoga masiva ]i}arije. Najvi{a je to~ke na 1 144 m n.v., dok je najni`a to~ka na 760 m n.v. Pri sje~i i izradbi drva primjenjuje se poludeblovna metoda izradbe. Drvo se privla~i zglobnim traktorima s vitlom. Takav na~in primarnoga transporta drva zahtijeva dobru sekundarnu otvorenost. Zbog konfiguracije terena i razvijene orografije traktorski se putovi moraju graditi. Primanje obloga drva obavlja se u sje~ini. Osnovne zna~ajke otvaranja {uma i pridobivanja drva su strm i razveden planinski teren, bogatstvo kr{kih reljefnih fenomena, plitka tla, stjenovita podloga i te{ke gra|evinske kategorije materijala. Prosje~an nagib terena iznosi 5 – 30°. Iz navedenih zna~ajki o~ita je potreba dobre primarne i sekundarne otvorenosti. Godi{nji je etat (41,59 m3/ha) vrlo dobre kakvo}e, a glavna je gospodarska vrsta bukva. Primarna otvorenost iznosi 8,58 m/ha, odnosno 16,78 m/ha, ako u obra~un uzmemo staru talijansku javnu cestu s gornjim strojem izgra|enim od tucanika. Sekundarna otvorenost iznosi 101,94 m/ha.
antenu, a interval je snimanja bio pet sekundi. Dobiveni su podaci preuzeti i obra|eni pomo}u programskoga paketa GPS Pathfinder Office 2.80. i uvedeni u programski paket ArcGIS 9.3 te ucrtani na prije pripremljene digitalne zemljovide. 4.2.2 Analiza sekundarne relativne otvorenosti Analysis of secondary relative openness Utvr|ivanje se relativne otvorenosti sastoji u polaganju ome|enih povr{ina (tzv. buffera) oko sastavnica slo`enoga sustava primarne i sekundarne {umske prometne infrastrukture (i oko primarnih {umskih prometnica jer je i s njih mogu}e skupljanje drva vitlom izra|enih drvnih sortimenata). Ome|ene su povr{ine na svom rubnom dijelu udaljene od {umskih prometnica za veli~inu korigirane odabrane duljine u`eta vitla, ali i uve}ane za vrijednost duljine sortimenata budu}i da se izra~un temelji na usmjerenom ru{enju. Sumiranjem izra~unatih vrijednosti ome|enih povr{ina koje su polo`ene oko svih {umskih prometnica (presje~ne se ome|ene povr{ine dvije ili vi{e primarnih i sekundarnih {umskih prometnica u obra~un uzimaju samo jednom, i to redoslijedom ra{~lambe) dobijemo ukupnu otvorenu plo{tinu.
4. Ciljevi i metode istra`ivanja – Research goal and methods 4.1 Ciljevi istra`ivanja – Goal of research Ciljevi su ovoga istra`ivanja definirani ovim fazama rada: Þ osnivanje katastra sekundarnih {umskih prometnica, Þ analiza sekundarne relativne otvorenosti za odabrane duljine u`eta vitla skidera, Þ projektiranje (razvoj) mre`e sekundarnih {umskih prometnica.
4.2 Metode istra`ivanja – Work methods 4.2.1 Osnivanje katastra sekundarnih {umskih prometnica – Cadastre of secondary forest roads Cjelokupan je posao izrade katastra sekundarnih {umskih prometnica podijeljen u dva osnovna dijela: prvi je dio predstavljen terenskom izmjerom potrebnih podataka, a drugi dio obuhva}a unos i obradu podataka na ra~unalu. Mjereno je tzv. povratnom metodom pri kojoj se snimanje obavlja hodanjem u oba smjera, {to omogu}uje bolje uklapanje podataka u prostor. Pri snimanju sekundarnih {umskih prometnica primjenjivali smo suvremene metode rada – ure|aj GPS, Trimble, GeoExplorer 3, uz internu
422
Slika 3. Odre|ivanje sekundarne relativne otvorenosti Fig. 3 Determination of secondary relative openness Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
Traktorski se putovi i traktorske vlake vi{ega reda odvajaju od primarnih {umskih prometnica, a sekundarne {umske prometnice ni`ega reda od onih vi{ega reda. Mrtve su zone podru~ja vi{estruko otvorena s dvije ili vi{e {umskih prometnica. Pojava je mrtvih zona vrlo ~esto neizbje`na zbog spojeva {umskih prometnica, nemogu}nosti teorijski najpovoljnijih odvajanja {umskih prometnica na najkra}im dionicama i dr. Naj~e{}e je pojava mrtvih zona rezultat lo{ega planiranja i prostornoga rasporeda {umskih prometnica. Terenske prilike, razli~ito reljefno podru~je, cjelovitost {umskoga podru~ja, stru~nost projektanta i pravilan odabir tehnologije pridobivanja drva pojedinoga podru~ja odre|uju kakvo}u pojedine mre`e sekundarnih {umskih prometnica. Svi su navedeni parametri sastavni dio koeficijenta u~inkovitosti koji predstavlja odnos zbroja plo{tina povr{ina koje su otvorene s dvije ili vi{e sekundarnih {umskih prometnica (zbroj presjeka ome|enih povr{ina polo`enih oko svih traktorkih putova ili vlaka) i ukupne plo{tine ome|enih povr{ina. Izra`ava kakvo}u polaganja sekundarnih {umskih prometnica i njihova razmje{taja u prostoru, odnosno prikazuje koliki postotak ome|enih povr{ina otvara neotvorenu povr{inu otvaranoga podru~ja. Formula za izra~un koeficijenta u~inkovitosti mre`e sekundarnih {umskih prometnica glasi: kU = 1 ×
PN PO
× 100
(3)
gdje je: kU koeficijent u~inkovitosti mre`e sekundarnih {umskih prometnica plo{tina vi{estruko otvorenih ome|enih PN povr{ina, ha plo{tina otvorenih povr{ina za odabranu PO tehnologiju pridobivanja drva, ha. Pri ocjeni i komentaru sekundarne relativne otvorenosti koristit }e se modificirani sustav procjene sekundarne relativne otvorenosti (Pentek 2002). 4.2.3 Otvaranje neotvorenih povr{ina – Openning of unopenned areas Analizom sekundarne relativne otvorenosti postoje}ega stanja odre|ene su neotvorene povr{ine. Relativna je otvorenost izra~unata za tri ina~ice duljine u`eta vitla 30, 45 i 60 metara. Odabir prihvatljive duljine u`eta odre|uje daljnje otvaranje neotvorenih povr{ina jer se u obra~un ulazi s poznatom vrijedno{}u {irine buffera. Primijenjena se metoda ome|enih povr{ina za odabranu duljinu u`eta vitla temelji na pravilno korigiranoj duljini u`eta zbog horizontalnih prepreka (dube}a stabla, stijene, poCroat. j. for. eng. 32(2011)1
D. Pi~man i dr.
Tablica 2. Modificirani sustav procjene sekundarne relativne otvorenosti (Pentek 2002) Table 2 Modified evaluation system of secondary relative openness (Pentek 2002) Relativna otvorenost Relative openness < 60 % 60 – 70 % 70 – 80 % 80 – 90 % > 90 %
Ocjena otvorenosti Evaluation of openness Nedovoljna otvorenost (1) Insufficient openness (1) Slaba otvorenost (2) Weak openness (2) Jedva dobra otvorenost (3) Barely good openness (3) Vrlo dobra otvorenost (4) Very good openness (4) Odli~na otvorenost (5) Excellent openness (5)
mladne povr{ine, vodene prepreke i sli~no) i nagiba terena u smjeru privla~enja drva. Usmjereno ru{enje stabala daje mogu}nost pove}anja duljine u`eta jer je bitno da u`e do|e do po~etka sortimenta, a time otvaramo i ve}u povr{inu. Neotvorena podru~ja otvaraju se novoprojektiranim sekundarnim {umskim prometnicama sve do postizanja odli~ne sekundarne relativne otvorenosti, {to za razli~itu duljinu u`eta vitla ima za rezultat i znatno razli~ite vrijednosti klasi~ne sekundarne otvorenosti, odnosno ukupne gusto}e sekundarnih {umskih prometnica.
5. Rezultati istra`ivanja s raspravom Results with discussion U odabranim su odsjecima gospodarske jedinice »Bovan-Jelar« snimljena 123 traktorska puta ukupne duljine 46 656 m. Istra`ivano se podru~je prote`e na povr{ini od 942,10 ha, a sekundarna otvorenost traktorskim putovima iznosi 49,52 m/ha. Pri analizi sekundarne relativne otvorenosti odabrana je vrijednost pristupa povr{ini od 45 m predstavljena duljinom u`eta vitla skidera. Odabrana je duljina u`eta vitla zbog nagiba terena i povr{inskih prepreka, korigirana za 10 % te uve}ana zbog usmjerenoga obaranja, ~ime je i zadr`ana duljina od 45 m. Analiza je postoje}ega stanja, u odabranim odsjecima gospodarske jedinice »Bovan-Jelar«, pokazala kako se radi o nedovoljnoj sekundarnoj relativnoj otvorenosti (ocjena 1). Radi postizanja odli~ne sekundarne relativne otvorenosti ura|eno je daljnje fino otvaranje podru~ja istra`ivanja za odabranu duljinu u`eta vitla. Pri unapre|ivanju (nadogradnji) postoje}e mre`e sekundarnih {umskih prometnica, kao mjerodavna,
423
D. Pi~man i dr.
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
Slika 4. Otvorenost odabranih odsjeka G.J. »Bovan–Jelar» Fig. 4 Openness of selected subcompartments of Management Unit »Bovan–Jelar» odabrana je duljina u`eta vitla od 45 m radi humanizacije rada i prilago|avanja zahtjevnim terenskim uvjetima. Za tu je ina~icu projektiran ve}i broj idejnih trasa – 83 nova traktorska puta ukupne duljine 46 438,91 m. Novoprojektirana je mre`a sekundarnih {umskih prometnica postigla sekundarnu relativnu otvorenost od 90,47 %, ~ime je postignuta odli~na otvorenost (ocjena 5). Takva je sekundarna relativna otvorenost postignuta s gusto}om od samo 106,88 m/ha traktorskih putova. Teren je na promatranom podru~ju planinski, zbog ~ega i nije uzeta ~itava gospodarska jedinica u razmatranje nego samo jedan njezin dio, ostatak gospodarske jedinice izrazito je strm i za{titnoga je karaktera. Planinski je teren dosta strm, ali slabo razveden i poprili~no jednoli~an, ~ime se obja{njava manja sekundarna klasi~na otvorenost potrebna za postizanje odli~ne sekundarne relativne otvorenosti nego {to je u prija{njim istra`ivanjima (Jeli~i} 1983, Rebula 1983, Zdjelar 1990). Zna~ajan doprinos u~inkovitijoj mre`i
sekundarnih {umskih prometnica daje i primjena suvremenih tehnologija i metoda rada u postupku planiranja sekundarnih {umskih prometnica. Istra`ivanja provedena u G.J. »Veprina~ke {ume« obuhva}aju 1 326,10 ha {umske povr{ine, a uklju~uju 629 traktorska puta ukupne duljine 152 893,44 m. Razlog tako velikomu broju traktorskih putova le`i u ~injenici da je teren planinski, izuzetno razveden velikim udjelom kr{kih fenomena, stoga je i potreban ve}i broj traktorskih putova zbog velike razvedenosti terena. Na istra`ivanom je podru~ju postoje}a relativna sekundarna otvorenost vrlo dobra (prema kategorizaciji koju je proveo Pentek 2002), a iznosi 83,13 %. Klasi~na sekundarna otvorenost iznosi 134,39 m/ha, a uklju~uje i primarne prometnice u obra~un – javne i {umske ceste s kojih je mogu}e privla~enje. Pri utvr|ivanju sekundarne relativne otvorenosti odabrane su i analizirane tri razli~ite vrijednosti pri-
Tablica 3. Relativna otvorenost za postoje}u mre`u sekundarnih prometnica te za unaprije|enu na istra`ivanom podru~ju G.J. »Veprina~ke {ume« Table 3 Relative openness for existing secondary forest road network in Management Unit »Veprina~ke {ume« Duljina u`eta vitla Winch rope length
Otvoreno novim TP Openned with new skid roads
Otvoreno podru~je Openned area ha
1 (30 m) 2 (45 m) 3 (60 m)
424
870,87 1 105,03 1 213,70
945,27 1 195,22 1 291,81
Relativna otvorenost – Relative openness Postoje}a situacija Planirana situacija Existing situation Planned situation % 65,67 71,28 83,33 90,13 91,52 97,41
Ocjena i komentar Mark and comment 2 4 5
3 5 5
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
D. Pi~man i dr.
Slika 5. Otvorenost odabranih odsjeka G.J. »Veprina~ke {ume» Fig. 5 Openness of selected subcompartments in Management Unit »Veprina~ke {ume»
stupa povr{ini: 30, 45 i 60 metara, koje predstavljaju duljine u`eta vitla skidera. Odabrana je duljina u`eta vitla zbog nagiba terena i povr{inskih prepreka smanjena za 10 %. Odre|eni su nagibi traktorskih putova i izra~unati popre~ni nagibi terena (nagibi terena okomiti na trasu traktorskih putova) koji predstavljaju smjer izvla~enja u`eta i skupljanja drva vitlom izra|enih drvnih sortimenata. U obzir su uzete povr{inske prepreke, prostorni razmje{taj dube}ih stabala u sastojini te usmjereno ru{enje stabala. Korigirane su vrijednosti uve}ane za prosje~nu vriCroat. j. for. eng. 32(2011)1
jednost duljine sortimenata jer je dovoljno dohvatiti samo vrh pojedinoga, a ~ime se pove}ava ukupno podru~je prihvata drva. Projektiranje je novih idejnih trasa bilo potrebno uraditi zbog unapre|ivanja postoje}e mre`e sekundarnih prometnica do razine odli~ne sekundarne relativne otvorenosti, {to je i postignuto s 42 nova traktorska puta ukupne duljine 14 332 m. Sekundarna relativna otvorenost u tom slu~aju iznosi 90,13 %, a klasi~na 144,12 m/ha. Znatna razlika u odnosu na prethodni primjer javlja se zbog pojave kr{kih fe-
425
D. Pi~man i dr.
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
nomena, brojnih vrta~a koje je potrebno zaobilaziti traktorskim putovima, a u tom se slu~aju dobiva mnogo ve}a klasi~na otvorenost.
6. Zaklju~na razmatranja – Concluding remarks Budu}i se u Republici Hrvatskoj pridobivanje drva obavlja po tlu kretnim strojevima, {umske su `i~are vrlo rijetke, a helikopteri i drugi oblici zra~noga transporta nisu nikada primijenjeni, nagla{ena je potreba za dobrom primarnom i poglavito sekundarnom otvoreno{}u {uma {umskim prometnicama. Pri privla~enju se drva u {umskim podru~jima nagnutih brdskih i planinskih terena, zbog svekolikih sastojinskih i stani{nih uvjeta te tro{kovnih pokazatelja, koriste skideri opremljeni vitlom. Uspore|uju}i dobivene rezultate s prija{njim istra`ivanjima u sli~nim stani{nim uvjetima (Rebula 1983, Zdjelar 1990) dobivena je optimalna (odli~na) sekundarna relativna otvorenost s manjom ukupnom duljinom sekundarnih {umskih prometnica. Sli~an je odnos i prema istra`ivanjima u susjednoj Bosni i Hercegovini koja ima karakteristi~no sli~ne terene. Za bosanskohercegova~ke je {ume Jeli~i} (1983) preporu~io sekundarnu otvorenost od 100 m/ha u jednodobnim do 200 m/ha u prebornim {umama. U prija{njim je istra`ivanjima (Pentek i dr. 2008), na sli~nim terenima, obavljena optimizacija mre`e sekundarnih {umskih prometnica za ve}i broj duljina u`eta vitla: 30, 40, 50 i 60 metara. Zbog konfiguracije terena, horizontalnih prepreka, postoje}e mre`e sekundarnih {umskih prometnica (koli~ine i prostornoga razmje{taja) te radi humanizacije rada odabrana je duljina u`eta vitla od 40 m. Postoje}a je sekundarna relativna otvorenost iznosila 78,42 %. Projektiranjem 23,03 km novih traktorskih putova postignuta je odli~na sekundarna relativna otvorenost od 90 % uz klasi~nu sekundarnu otvorenost od 113,47 m/ha. Uspore|uju}i dobivene rezultate s prija{njim istra`ivanjima (Pi~man i Pentek 2003), uz uva`avanje posebnosti pojedinih podru~ja istra`ivanja, zamjetno je stalno razvijanje metoda procjene postoje}e i optimizacije budu}ih mre`a sekundarnih {umskih prometnica rezultat ~ega je postizanje odli~ne sekundarne relativne otvorenosti s manjom gusto}om sekundarnih {umskih prometnica. Planiranje mre`e sekundarnih {umskih prometnica zna~ajno je odre|eno postoje}om sekundarnom {umskom prometnom infrastrukturom koja ~esto usmjerava daljnje otvaranje. Analiza je sada{njega stanja pokazala kako postoje}a mre`a sekundarnih prometnica vrlo ~esto
426
nepotrebno otvara {umske povr{ine dva ili vi{e puta te smanjuje koeficijent u~inkovitosti postoje}e mre`e prometnica. To je rezultat nesustavnoga otvaranja {uma u pro{losti. Stoga je vrlo va`no u onim {umskim podru~jima gdje se zahvat finoga otvaranja provodi od samoga po~etka, ili je sekundarna otvorenost vrlo lo{a, primjenjivati suvremene metode otvaranja {uma.
7. Literatura – References Heinimann, H. R., 2000: Forest Operations under Mountainous Conditions. Forests in Sustainable Mountain Development – a State of Knowledge Report for 2000, M. F. Price and N. Butt, Editors CABI Publishing: Wallingford, UK. Vol. IUFRO Research Series No. 5: 224–230. Heinimann, H. R., 2004: Forest Operations under Mountanous Conditions. Encyclopedia of Forest Sciences, Volume 1, Elsevier Academic Press, str. 279–285. Jeli~i}, V., 1983: [umske ceste i putevi. SIZ odgoja i usmjerenog obrazovanja {umarstva i drvne industrije SRH, Zagreb, 193 str. Ko{ir, B., J. Kr~, 2000: Where to Place and Built Forest Roads – Experience From the Model. Journal of Forest Engineering, 11 (1): 7–19. Kr~, J., 1996: A model of timber skidding predicting. Proceedings »Planning and implementing forest operations to achieve sustainable forests» 19th Annual Meeting of COFE&IUFRO SGS 3.04–00, July 29 – August 1, Marquette, Michigan USA, str. 277–282. Kr~, J., 2000: Selecting a wood transportation route with GIS technology. Research Reports Forestry and Wood Science and Technology, 61: 49–73, Ljubljana. Krpan, A., T. Por{insky, M. [u{njar, 2003: Timber extraction technologies in Croatian mountainous selection forests. Proceeding of Workshop »New Trends in Wood Harvesting with Cable Systems for Sustainable Forest Management in the Mountains», Joint FAO/ECE/ILO & IUFRO, 18–24 June 2001, Ossiach (Austria), FAO, Rome, str. 161– 168. Neve~erel, H., T. Pentek, D. Pi~man, I. Stanki}, 2007: Traffic load of forest roads as a criterion for their categorization – GIS analysis. Croatian Journal of Forest Engineering, 28 (1): 27–38. Pentek, T., 2002: Ra~unalni modeli optimizacije mre`e {umskih cesta s obzirom na dominantne utjecajne ~imbenike. Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, 271 str. Pentek, T., D. Pi~man, H. Neve~erel, 2004: Environmental – ecological component of forest road planning and designing. International scientific conference: Forest constructions and ameliorations in relation to the natural environment, Technical University in Zvolen, Slovakia, 16th – 17th September 2004, Proceeding CD/DVD MEDIJ, str. 94–102. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
Pentek, T., D. Pi~man, H. Neve~erel, 2006: Uspostava optimalne mre`e {umskih cesta na terenu – smjernice unapre|enja pojedine faze rada. Glasnik za {umske pokuse, posebno izdanje, 5: 647–663. Pentek, T., H. Neve~erel, D. Pi~man, T. Por{insky, 2007: Forest road network in the Republic of Croatia – Status and perspectives. Croatian Journal of Forest Engineering, 28 (1): 93–106. Pentek, T., H. Neve~erel, T. Por{insky, D. Horvat, M. [u{njar, @. Ze~i}, 2007: Quality planning of forest road network – precondition of building and maintenance cost rationalization – Austro2007/Formec’07 07th – 11th October, Vienna and Heiligenkreuz. Pentek, T., H. Neve~erel, K. Dasovi}, T. Por{insky, M. [u{njar, I. Poto~nik, 2010: Analiza sekundarne otvorenosti {uma gorskog podru~ja kao podloga za odabir duljine u`a vitla (Analysis of secondary relative openness in hilly areas as a
D. Pi~man i dr.
basis for selection of winch rope length). [umarski list, 134 (5–6): 241–248. Rebula, E., 1981: Optimalna otvorenost {uma. Mehanizacija {umarstva, 6 (3–4): 107–119. Rebula, E., 1983: Optimalna gusto}a traktorskih vlaka. Mehanizacija {umarstva, 8 (3–4): 317–321. Rebula, E., 1990: Funkcije gozdnih vlak. Zbornik seminara o programiranju gradenj gozdnih prometnic, Ljubljana, str. 1–4. [iki}, D., B. Babi}, D. Topolnik, I. Kne`evi}, D. Bo`i~evi}, @. [vabe, I. Piria, S. Sever, 1989: Tehni~ki uvjeti za gospodarske ceste. Znanstveni savjet za promet Jugoslavenske akademije znanosti i umjetnosti, Zagreb, 78 str. Zdjelar, M., 1990: Utjecaj metoda gradnje traktorskih vlaka na proizvodnost i ekonomi~nost rada, o{te}ivanje stabala i naprezanje radnika. Mehanizacija {umarstva, 15 (1–2): 3–26.
Abstract
Possibilities of Application of Relative Openness in Secondary Forest Opening of Slope Forests in Croatia For achieving a high-quality and efficient management of forest ecosystems (Pentek et al. 2010), it is necessary to provide an optimally distributed network of primary and secondary forest road infrastructure. The openness of forest areas, the need to describe the existing situation and the tendency to rationalize the existing road network were described with traditional openness (density of forest roads). Traditional openness is a well-known parameter that has represented the size of the basis determined by the level of the achieved existing primary and secondary road density for a long time in forestry. In many previous researches, different authors described the current state with traditional openness of the secondary forest road network (Rebula 1983, Zdjelar 1990). Traditional openness is a numeric data that says little about the quality of road distribution on the observed areas. It represents only the quantity and distribution of primary and secondary forest roads. The transitional form of the modern view of the subject matter is a combination of traditional openness and mean skidding distance (Pentek et al. 2010, Pentek et al. 2007). Relative openness has, lately, (Pentek et al. 2010, Pentek et al. 2007) been increasingly used as a variable that describes more precisely and accurately the actual state of forest road infrastructure and defines the need for further opening of forests. The basic terrain characteristics ([iki} et al. 1989) such as relief altitudes, slopes and indented terrains determine the terrain configuration such as: the plain, hilly and mountainous terrains. Generally, relief and terrain can also be divided into plain and bumps, where the plains are – lowlands and plateaus, and bumps are – elevations (hills, highlands, mountains) and troughs (valleys, basins, river basins). The relative openness is both a quantitative and qualitative parameter (Pentek 2010), which gives a good insight into the spatial distribution of forest roads, and expresses the ratio of surface forest area opened by forest roads and the total forest area in percentage terms. It is the parameter that (Pentek 2002), with a good insight into the spatial distribution of forest roads, gives the possibility of establishing open and unopened areas, and offers to designers the option of choosing the most appropriate version of forest road routes. The relative openness is determined by the buffer method and the procedure consists in laying down the buffered areas around the forest road infrastructure. Primary and secondary relative openness can be distinguished depending on the category of forest roads. The secondary relative openness provides information on quantity and spatial distribution of secondary forest road network. The procedure of determining the secondary relative openness is very similar to the process of determining the primary relative openness, but for the calculation of the buffer zone width around skid roads, skid trails Croat. j. for. eng. 32(2011)1
427
D. Pi~man i dr.
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
or cable-yarder lines, the mean skidding distance is not taken into account. Depending on applied timber harvesting technologies, the following parameters can be used: Þ winch rope length, Þ forwarder cranes, Þ length of the cable yarder rope for sideward skidding. The primary forest road infrastructure is taken into consideration when calculating the secondary relative openness because the components of the primary forest road infrastructure can be used in winching roundwood. The importance of the quality of spatial distribution of secondary forest roads (skid roads and skid trails) is determined by the fact that with the same density of secondary roads, if their distribution is bad, the distance of timber extraction is twice bigger than when their distribution is carefully defined (Kne`evi} 1980, Rebula 1981, Rebula 1983). The secondary forest opening depends on the relief area in which the procedure of fine opening is carried out, as well as on the applied (possible) timber harvesting technologies. On flat terrains, which allow skid road and skid trail routes to be laid out perpendicular to the contour lines, forest areas are opened in the shape of a rectangle network, i.e. components of secondary forest road network are separated from the primary components at right angle, and the components of lower order are also separated from those of higher order at right angle, within the network of secondary forest roads. Laying out the network of secondary forest roads in the plain area is not a major problem due to the fact that tractors can move in all directions, which makes the performance of the procedure very simple; no excavating is required, but only removing the stumps of cut trees. Here the system of secondary forest roads is represented through skid trails, which are in fact the defined timber extraction routes – the so called – parallel pattern. On subhilly and hilly terrains with developed hydrographic network and indented relief interlaced with coves and ditches, skid roads and skid trails, adapting to and following the terrain configuration, crawl along the waterways and bays, and at final parts of the watercourses they can be branched in fan-shaped pattern, in the so-called plumose pattern and fishbone pattern. In mountainous areas with large slope, skid roads and skid trails are developed on the slopes following them in an appropriate, allowable, positive longitudinal upward inclination – fishbone pattern. In karst terrain with abundant karst phenomena, particularly sinkholes, the routes of skid roads should be laid out on passes between sinkholes, and in other parts of the forest area they must be adapted to the relief configuration. Laying out skid roads in sinkholes is not justified because of uphill timber skidding, especially from deep sinkholes with steep slopes – irregular pattern. The research area was the Management Unit »Bovan-Jelar«, Forest Office Peru{i}, Forest Administration Gospi}. It is an integral part of North Velebit massif, extending in the east to west direction. Due to its location and altitude, it is considered a high mountain area. The total area of forest management units amounts to 2,413.14 ha. The basic features of forest opening and harvesting are the steep mountainous terrain and indented, shallow soil, rocky substrates and heavy construction material categories. The average slope is 20–40°. These features suggest the need for good primary and secondary forest openness. The annual allowable cut (26.36 m3/ha) is of very good quality. The primary openness of the complete Management Unit »Bovan-Jelar« is 9.97 m per ha, while the openness of secondary forest roads is only 26.74 m per ha. If only the selected area is taken into consideration, then the primary openness is 27.13 m per ha, while the secondary openness is 45.19 m per ha. Researches were carried out in the selection forests of the Management Unit »Veprina~ke {ume«, Forest Office Opatija, Forest Administration Buzet. The total area of management units is 1,950.87 ha. The Management Unit »Veprina~ke {ume« is part of the mountain ]i}arija. The basic features of forest opening and harvesting are steep and indented mountainous terrain, rich with karst phenomena, shallow soil, rocky substrates and heavy construction material categories. The average slope is 5–30°. Based on these features, the need for an effective primary and secondary openness is obvious. The annual allowable cut (41.59 m3/ha) is of very good quality. The primary openness is 8.58 m/ha, or 16.78 m/ha, if the old Italian public road with a superstructure made of crushed gravel is taken into account. The secondary openness is 101.94 m/ha. The objectives of this study were defined through the following phases of work: Þ establishment of the secondary forest road cadastre, Þ analysis of the secondary relative openness for the selected skidder winch rope length, Þ designing (development) of the secondary forest road network.
428
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417–430)
D. Pi~man i dr.
In the selected subcompartments of the Management Unit »Bovan-Jelar«, 123 skid roads were investigated of a total length of 46,656 m. The research area covers 942.10 hectares and the secondary openness with skid roads is 49.52 m per ha. In the analysis of the secondary relative openness, the value of access to an area of 45 m was chosen based on the skidder winch rope length. Due to the terrain slope and surface barriers, the selected winch rope length was corrected by 10% because of the increased directional felling. The analysis of conditions in the selected subcompartments of the Management Unit »Bovan-Jelar« showed a lack of the secondary relative openness. In order to achieve excellent secondary relative openness, a fine opening of further research areas was done for the selected winch rope length. When improving (upgrading) the existing network of secondary forest roads, the winch rope length of less than 45 m was selected as relevant, with the aim of providing work humanization and adapting to the demanding terrain conditions. For this version, a high number of conceptual routes were designed – 83 new skid roads of a total length of 46,438.91 m. The newly designed secondary forest road network reached the secondary relative openness of 90.47%, by which excellent openness was achieved. Such secondary relative openness was achieved with a density of only 106.88 m per ha of skid roads. The terrain of the observed area is mountainous and this is why the whole management unit was not taken into consideration. The rest of the management unit is extremely steep and has a protective character. The mountainous terrain is quite steep, but only slightly indented and rather unchanging, which explains the smaller traditional openness required to achieve excellent secondary relative openness than was the case in the previous studies (Jeli~i} 1983, Rebula and Zdjelar 1983, 1990). A significant contribution to a more efficient network of the secondary forest roads is provided by the application of modern technologies and methods in the planning of secondary forest roads. Surveys conducted in the Management Unit »Veprina~ke {ume« cover 1,326.10 ha of forest area and include 629 skid roads of a total length of 152,893.44 m. The reason for such a large number of skid roads lies in the fact that the terrain is mountainous, very indented with a large amount of karst phenomena, and hence a higher number of skid roads is necessary because of large terrain indentation. In the researched area the existing secondary relative openness is very good (according to Pentek 2002), and it amounts to 83.13%. Traditional secondary openness is 134.39 m per ha, and it includes the primary roads: the public roads and forest roads with skidding possibilities. The secondary relative openness was determined for three different skidder winch rope lengths: 30, 45 and 60 meters. The chosen winch rope length was decreased by 10% because of the terrain slope and surface barriers. The surface barriers, spatial distribution of standing trees in the stand and directed trees felling were also taken into consideration. The corrected values were increased by the average value of timber assortments because it is enough to reach only the top of an individual assortment to increase the total area of reach of a tree. Designing new conceptual routes had to be done to improve the existing secondary road network to an excellent level of the secondary relative openness, which was achieved with 42 new skid roads of a total length of 14,332 m. The secondary relative openness in this case amounts to 90.13%, and the road density is 144.12 m per ha. In the Republic of Croatia harvesting is done by ground machinery, cable-yarders are very rare, and helicopters and other forms of air transport are not applied. Therefore, good primary and especially secondary forest openness by forest roads is extremely important. Comparing the results with previous studies in similar conditions (Rebula 1983 and Zdjelar 1990), the optimal secondary relative openness was achieved with less total length of secondary forest roads. A similar result was obtained by research of the terrain with similar characteristics in Bosnia and Herzegovina (Jeli~i} 1983), according to which secondary openness of 100 m per ha was recommended in even-aged forests and up to 200 m per ha in selection forests. In earlier studies (Pentek et al. 2008), in similar terrains, secondary forest road network optimization has been done for a various number of winch rope lengths: 30, 40, 50 and 60 meters. Due to terrain conditions, horizontal barriers, existing secondary forest road network and in order to provide work humanization, the winch rope length of 40 m was selected. The current secondary relative openness was 78.42%. By designing 23.03 km of new skid roads, an excellent secondary relative openness of 90% has been achieved with the traditional secondary openness of 113.47 m per ha. Comparing the results with previous studies (Pi~man and Pentek 2003), taking into account the particularities of individual research areas, results in constantly developing methods for estimating the existing and optimizing future networks of secondary forest roads, thus achieving an excellent secondary relative openness with lower density of secondary forest roads. Planning a network of secondary forest roads is significantly determined by the existing secondary forest road infrastructure, which often directs further opening.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
429
D. Pi~man i dr.
Mogu}nosti primjene relativne otvorenosti pri sekundarnom otvaranju {uma ... (417â&#x20AC;&#x201C;430)
The analysis of the current situation showed that the forest area is opened by the existing network of secondary roads two or even several times more than necessary, thus reducing the efficiency coefficient of the existing road network. This is the result of unsystematic forest opening in the past. It is therefore very important to use the modern methods of forest opening in the forest areas where the procedure of fine opening has been applied from the start, or where the secondary openness is very bad. Keywords: relative openness, traditional openness, timber harvesting, relief area, Republic of Croatia
Adresa autorâ â&#x20AC;&#x201C; Authors' address:
Primljeno (Received): 22. 12. 2010. Prihva}eno (Accepted): 4. 3. 2011.
430
Izv. prof. dr. sc. Dragutin Pi~man e-po{ta: dpicman@sumfak.hr Izv. prof. dr. sc. Tibor Pentek e-po{ta: pentek@sumfak.hr Dr. sc. Hrvoje Neve~erel e-po{ta: hnevecerel@sumfak.hr Ivica Papa, dipl. in`. {um. e-po{ta: papa@sumfak.hr Kruno Lepoglavec, dipl. in`. {um. e-po{ta: lepoglavec@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarske tehnike i tehnologije Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti pri {umskom radu? Ivan Martini}, Matija Landeki}, Mario [por~i}, Marko Lovri} Nacrtak – Abstract U radu se prikazuje aktualno stanje sigurnosti pri {umskom radu u Republici Hrvatskoj. U ocjeni stanja oslanja se na standardne pokazatelje za{tite na radu i na rezultate desetogodi{njih istra`ivanja radne tehnike {umskih radnika. Kao va`an korak unapre|enja kvalitete i sigurnosti pri {umskom radu sugerira se uspostava Centra za {umski rad. Centar je zami{ljen kao ovla{tena javna ustanova sa zada}om povezivanja Hrvatske u europske procese i programe za unapre|ivanje sigurnosti i kvalitete {umskoga rada i razvoja nacionalnoga sustava certifikacije u podru~ju osposobljavanja za {umski rad. Obrazla`u se svi klju~ni aspekti certifikacije vezani uz osposobljavanje i potvr|ivanje vje{tina i znanja za rad sa specifi~nim alatima, opremom i mehanizacijom u {umarstvu. Klju~ne rije~i: {umarstvo, sigurnost pri radu, osposobljavanje za siguran rad, centar za {umski rad
1. Uvod – Introduction U vremenu smo kada se i u gospodarenju {umama kao najvi{i prioriteti postavljaju obrazovanje i osposobljavanje za sve sudionike potrajnoga gospodarenja na svim razinama. U {umskom radu glavni se razlozi sve ve}ega zna~enja izobrazbe ve`u uz sljede}e ~injenice: Þ klimatske promjene i rast potra`nje za energetskim drvom imaju sve sna`niji utjecaj na {umarski sektor, Þ potra`nja za drvom vratila je optimizam u {umarsku industriju i tr`i{te drvom, Þ uo~ljiv je predvidiv nedostatak kvalificiranih djelatnika u {umarstvu u budu}nosti, Þ posebno }e nedostatak kvalitetno obrazovanih {umarskih stru~njaka i dobro osposobljenih {umskih radnika biti jo{ va`niji u skoroj budu}nosti, Þ raste potra`nja za svim razinama {umarskoga obrazovanja i stjecanjem specijalisti~kih certifikata, Þ ve} je danas u obrazovanju prisutna rastu}a potreba za multidisciplinarno{}u i socijalizacijom (Embo 2007, Hudson 2007).
1.1 Cilj rada – Aim of the study Cilj je rada prikazati aktualno stanje sigurnosti pri {umskom radu u Republici Hrvatskoj preko kljuCroat. j. for. eng. 32(2011)1
~nih elemenata sustava: statistiku ozlje|ivanja, stanje licenciranja, kvalitetu osposobljavanja za {umski rad te dosegnutu razinu radne tehnike pri {umskom radu u Hrvatskoj. Radi upoznavanja stru~ne javnosti s europskim dosezima i inicijativama u ovom podru~ju, posebnu se pozornost `eli skrenuti na ulogu certificiranja osposobljavanja za profesionalni {umski rad, projekt standarda {umskoga radnika u EU-u te na programe i rezultate licenciranja profesionalnih i neprofesionalnih izvoditelja {umskoga rada. Na temelju europskih dosega, uzimaju}i u obzir stanje u Hrvatskoj, iznijet }e se klju~ni elementi za unapre|enje sigurnosti pri {umskom radu. Pritom }e se prvi put predstaviti najva`niji aspekti uspostave i uloge Centra za {umski rad.
1.2 Metode rada – Methods U prikazu aktualnoga stanja sigurnosti pri {umskom radu u Republici Hrvatskoj kori{tene su metode izra~una standardnih indeksa i pokazatelja u sustavu nacionalnoga izvje{tavanja o stanju za{tite na radu. Analiza udjela ozljeda pri radu u {umarstvu u okviru nacionalnih rezultata ukupnih ozljeda na radu za sve djelatnosti u 2009. godini obavljena je po metodologiji opisanoj u radovima Martini}a i dr. (2008) te Landeki}a i dr. (2010). Model istra`ivanja u ocjeni radne tehnike {umskih radnika s kriterijima
431
I. Martini} i dr.
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441)
Tablica 1. Struktura ozlje|ivanja radnika po gospodarskim djelatnostima u 2009. Table 1 Structure of worker injures by business activities in 2009 Nacionalna klasifikacija djelatnosti – National classification of activities Poljoprivreda, {umarstvo i ribarstvo – Agriculture, forestry and fishery Rudarstvo i va|enje – Mining and quarrying Prera|iva~ka industrija – Processing industry Opskrba elektri~nom energijom, plinom i vodom – Electricity, gas and water supply Gra|evinarstvo – Building and construction Trgovina na veliko i malo, popravak motornih vozila – Wholesale and retail services, repair of motor vehicles Hoteli i restorani – Hotels and restaurants Prijevoz, skladi{tenje i veze – Transport, storage and communication Financijsko poslovanje – Financial activities Poslovanje nekretninama, iznajmljivanje i poslovne usluge – Real estate intermediation, renting and business services Javna uprava i obrana, obvezno socijalno osiguranje – Public administration and defense, compulsory social security Obrazovanje – Education Zdravstvena za{tita i socijalna skrb – Health and social welfare Ostale dru{tvene, socijalne i osobne uslu`ne djelatnosti – Other community, social and personal services Privatna ku}anstva sa zaposlenim osobljem – Private households with employees Izvanteritorijalne organizacije i tijela – Extra-territorial organizations and bodies Zbirno – Total Hrvatske {ume d.o.o. Zagreb – Croatian forests Ltd. Zagreb
Broj ozljeda Number of injures 553 92 5 040 551 2 015 1 952 598 1 099 232 388 1 146 569 1 220 661 0 2 16 118 268
Ozljede, % Injures, % 3,43 0,57 31,27 3,42 12,50 12,11 3,71 6,82 1,44 2,41 7,11 3,53 7,57 4,10 0,00 0,01 100,00 1,66
Ukupni broj zaposlenih Total number of employees 69 560 8 841 272 812 38 340 140 661 243 277 85 946 80 733 38 966 43 328 113 466 103 718 93 309 53 706 7 011 0 1 393 674 9 166
Izvor: Dr`avni zavod za statistiku – Statisti~ke informacije za 2009. godinu Source: Croatian Bureau of Satistics – Statistical information for 2009 (http://www.dzs.hr/)
odabira radnika i radili{ta, pregledom radnih elemenata i opisom ocjena »1« »2« i »3« za pripadaju}u razinu izvedbe radnoga elementa, detaljno je opisan u radu Martini}a i Matijevi}a (1999). U analizi strukture licenciranih izvoditelja {umskih radova uva`eni su kriteriji njihova razvrstavanja prema operativnim procedurama (npr. natje~aji za izvo|enje radova) koji se primjenjuju u hrvatskoj {umarskoj praksi.
2. Stanje sigurnosti pri {umskom radu u Republici Hrvatskoj – Current state of forest work safety in the Republic of Croatia 2.1 Temeljna statistika sigurnosti pri radu hrvatskoga {umarskoga sektora – Basic statistics of occupational safety of the Croatian forest sector Stanje i trendovi sigurnosti pri {umskom radu vrlo su aktualna tema hrvatskoga {umarstva. Prema razvrstavanju gospodarskih djelatnosti iz Nacionalne klasifikacije djelatnosti (NN 13/03) poljoprivreda, {umarstvo i ribarstvo se kao skupna djelatnost s udjelom od 3,43 % nalaze u donjem dijelu godi{nje-
432
ga pregleda evidentiranih ozljeda na radu u 2009. godini (tablica 1). Najvi{e su se ozlje|ivali zaposleni u prera|iva~koj industriji (31,27 %), zatim u graditeljstvu (12,50 %) te trgovini na veliko i malo s popravkom motornih vozila (12,11 %). S 268 ozljeda na radu u 2009. godini dr`avno {umarsko poduze}e (Hrvatske {ume d.o.o. Zagreb) u skupnoj djelatnosti »poljoprivreda, {umarstvo i ribarstvo« ~ini 48,46 % svih ozljeda na radu, {to je 1,66 % ukupno evidentiranih ozljeda u svim djelatnostima u 2009. godini. Prema indeksu koji u odnos stavlja broj ozljeda u odnosu na 1000 zaposlenika poljoprivreda, {umarstvo i ribarstvo nalaze se na za~elju godi{njega pregleda sa 7,95 ozljeda na 1000 zaposlenika. Me|utim, usporedbom broja ozljeda u Hrvatskim {umama u odnosu na broj zaposlenih za 2009. uo~ljiv je iznimno visok indeks od 29,40 ozljeda na 1000 zaposlenih, {to je najvi{i indeks me|u navedenim gospodarskim djelatnostima. Usprkos navedenim nalazima {umarstvo u ovom desetlje}u, prema standardnim pokazateljima razine sigurnosti i za{tite radnika, bilje`i pozitivne trendove prema svim klju~nim pokazateljima. Pritom se u dr`avnom {umarskom poduze}u broj ozljeda na tisu}u zaposlenika vi{e nego prepolovio (tablica 2). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441)
I. Martini} i dr.
Tablica 2. Pregled ozljeda u dr`avnim {umama u Hrvatskoj za razdoblje od 2000. do 2009. Table 2 Overview of injuries in state forests of Croatia for the period 2000–2009 Godina Broj Prosje~an broj Broj Ostvareni efektivni Obavljena sje~a, izgubljenih sati rada m3 Year ozlije|enih zaposlenih radnih dana Number of Average Achieved Carried injured number of Number of effective working cut, m3 employees lost workdays hours 2000. 676 9 779 22 687 14 158 292 3 666 753 2001. 551 9 796 13 993 14 699 662 3 468 777 2002. 584 9 551 20 629 15 064 768 3 218 105 2003. 495 9 941 18 465 15 153 085 3 548 033 2004. 463 9 628 15 403 15 292 168 3 300 150 2005. 530 9 997 16 933 15 591 293 2 519 854 2006. 448 9 522 13 011 15 209 331 2 237 541 2007. 386 9 470 10 973 15 225 601 2 995 723 2008. 346 9 369 14 667 14 650 358 2 820 419 2009. 268 9 116 9 809 13 978 510 2 620 023
Indeks u~estalosti Frequency index
Indeks te`ine Weight index
m³/ozljedi m3/injure
47,75 37,48 38,77 32,67 30,28 33,99 29,46 25,35 23,62 10,66
1,60 0,95 1,37 1,22 1,01 1,09 0,86 0,72 1,00 0,45
5 424 6 295 5 510 7 168 7 128 4 754 4 995 7 761 8 152 9 776
Broj ozljeda na 1000 zaposlenih Number of injuries per 1000 employees 69 56 61 50 48 53 47 41 37 29
Izvor: Godi{nja izvje{}a Slu`be za{tite na radu Hrvatskih {uma d.o.o. Zagreb. Source: Annual reports of Health and Safety Department of Croatian Forests Ltd. Zagreb.
2.2 Razina radne tehnike pri {umskom radu u Hrvatskoj – Working techniques level in forest operations in the Republic of Croatia Klju~nu ulogu za konkurentnost u poslovanju, ali i za postizanje zadovoljavaju}ega stupnja sigurnosti i ekonomi~nosti u {umskoj proizvodnji ima radna tehnika neposredno zaposlenih radnika pri radovima na {umskim radili{tima. Stoga je va`no imati spoznaju o razini radne tehnike. Ocjenjivanje radne tehnike {umskih radnika na sje~i i izradi drva te na mehaniziranom privla~enju drva istra`uje se na [umarskom fakultetu u okviru projekta MZO[-a »Licenciranje i potvr|ivanje za postizanje europskih standarda sigurnosti i kvalitete {umskog rada«. Pritom su ciljevi istra`ivanja usmjereni na prepoznavanje kriti~nih mjesta u radnoj tehnici radi njihove korekcije i unapre|enja (Martini} 1998, 1999). Dodatno se za to ve`e model stimulativnih mjera za pove}anje kakvo}e {umskoga rada. Radi zaklju~ivanja o izvedbenoj razini radne tehnike izra~unavaju se relativni udjeli ocjena »1«, »2« i »3« te se odre|uje srednja ocjena za svaki radni ele-
ment i zbirno. Kona~no, izra~unava se realizirani potencijal u odnosu na maksimalni. Takav je realizirani potencijal (RP) kvocijent srednje ocjene i najve}e ocjene. Metodolo{ki je pristup istra`ivanja detaljno opisan u radu Martini}a i Matijevi}a (1999). Ocjenjivanje radne tehnike provodi se kontinuirano od 2000. godine terenskim ocjenjivanjem 12 radnih elemenata pri radu svakoga radnika. Rezultati su prikazani u tablici 3. Prema dosada{njim rezultatima (Landeki} i dr. 2010) nalaz stanja upu}uje na sljede}e: Þ od po~etka pra}enja odr`ava se relativno stalan trend razine radne tehnike; pritom se realizirani potencijal (RP) izra~unat putem ukupne srednje ocjene kre}e u rasponu 0,79 – 0,88, Þ srednja vrijednost RP za desetogodi{nje razdoblje iznosi 0,84, {to sugerira na preostalih 16 % prostora za pobolj{anje radne tehnike, Þ ocjena iz 2010. godine (2,63) nastavlja trend pove}anja razine radne tehnike, no takva pozitivna razlika nije i statisti~ki zna~ajna,
Tablica 3. Statistika pokazatelja radne tehnike sjeka~a u razdoblju od 2000. do 2010. Table 3 Statistics indicators for loggers working techniques in the period 2000–2010 Godina – Year Prosje~no – Average Indeks – Index Realizirani potencijal (RP) Accomplished potential (AP)
Sje~a i izrada drva, prosje~na ocjena (11 radnih elemenata) – Logging and wood production, average rating (11 working elements) 2000. 2001. 2002. 2003. 2004. 2005. 2006. 2007. 2008. 2009. 2010. 2,51 2,47 2,36 2,58 2,56 2,59 2,51 2,42 2,57 2,62 2,63 1,00 0,98 0,94 1,03 1,02 1,03 1,00 0,96 1,02 1,04 105 0,84
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
0,82
0,79
0,86
0,85
0,86
0,84
0,81
0,86
0,87
0,88
433
I. Martini} i dr.
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441)
Tablica 4. Srednje ocjene radne tehnike traktorista i kop~a{a za 2008. i 2009. godinu Table 4 Mean score for skidder driver and chokerman working techniques in 2008 and 2009 Privla~enje drva – Timber skidding Godina Year Traktorist, 96 ocjena – Skidder driver, 96 ratings Traktorist, 231 ocjena – Skidder driver, 231 ratings Kop~a{, 96 ocjena – Chokerman, 96 ratings Kop~a{, 231 ocjena – Chokerman, 231 ratings
2009. 2008. 2009. 2008.
Þ trend pada udjela najslabijih ocjena (»1«) u 2010. se prekida, uz istodobno smanjenje udjela srednjih ocjena (»2«) i pove}anje udjela najboljih ocjena (»3«). Ocjenjivanje se na mehaniziranom privla~enju drva provodi od 2008. godine odvojenim pra}enjem rada traktorista i kop~a{a, pri ~emu se ocjenjuje 11 elemenata radne tehnike na poslovima traktorista i 9 elemenata radne tehnike za kop~a{a. Rezultati su prikazani u tablici 4. Prema dosada{njim rezultatima (Landeki} i dr. 2010) klju~ni nalazi su sljede}i: Þ razina izvo|enja radnih aktivnosti umjereno raste s padom udjela najslabijih ocjena (»1«) i pove}anjem udjela srednjih ocjena (»2«), Þ srednja vrijednost realiziranoga potencijala (RP) u 2009. iznosi 0,825, {to zna~i prosje~no 17,5 % nerealiziranoga potencijala ili prostora za pobolj{anje radne tehnike.
3. Europski okvir sigurnosti pri {umskom radu – European framework for occupational safety in forestry 3.1 Uloga osposobljavanja i certifikata u sustavu sigurnosti – The role of training and certification in the security system Izobrazba i periodi~no provjeravanje osposobljenosti rukovatelja {umarskom mehanizacijom ve} se desetlje}ima dr`e klju~em kvalitete rada i sigurnosti operativnoga {umskoga rada. U ve}ini europskih zemljama propisi obvezuju poslodavce da osiguraju odgovaraju}e osposobljavanje svakoj osobi koja uporabljuje radne alate i strojeve (Medved 1998). Nadalje, izobrazbom ste~ena znanja i vje{tine potvr|uju se obveznom provjerom i izdavanjem certifikata kao dokaza o posjedovanju odre|enih profesionalnih znanja i vje{tina za siguran {umski rad.
434
Ocjene – Grades SO RP MG RP »2« »3« Relativni udjeli (%), srednja ocjena (SO) i realizirani potencijal (RP) Relative shares (%), medium grade (MG) and accomplished potential (AP) 1,50 50,87 47,63 2,46 0,82 17,34 35,07 47,58 2,30 0,77 3,22 44,97 51,81 2,49 0,83 12,55 36,82 50,63 2,38 0,79 »1«
Pojedinci i poslodavci imaju vi{estruke koristi od certifikata. Prednosti za pojedince su: Þ Lak{e nala`enje zaposlenja. Neki poslodavci i tvrtke za pronala`enje zaposlenja izri~ito tra`e posjedovanje odre|enoga certifikata. Certifikat je va`an element po kojem poslodavci procjenjuju kandidate prije nego {to ih pozovu na razgovor. Oni koji ih posjeduju imaju ve}e {anse prona}i posao. Þ Osobe s certifikatom bolje su pla}ene. Poslodavci su spremni vi{e platiti osobe s certifikatom zbog njihova ve}ega znanja i produktivnosti. Þ Certifikat dokazuje poznavanje i vladanje odre|enom tehnologijom. Certifikat poslodavcu daje jamstvo da iskustvo prati i odgovaraju}e znanje. Þ Napredak u karijeri. Osim ve}e zarade certifikat daje ve}e {anse za dobivanje boljega posla. Þ Certifikat obi~no nosi dodatnu podr{ku proizvo|a~a opreme. To obi~no uklju~uje pristup proizvo|a~evoj slu`bi podr{ke, specijalisti~komu osposobljavanju i dr. Prednosti za poslodavce su: Þ Jednostavnija selekcija kandidata. Certifikat je objektivno jamstvo da osoba uz formalnu izobrazbu posjeduje i konkretno znanje koje je potrebno u radu. Þ Rukovanje {umskom mehanizacijom, koja se za poslodavca ubraja u strate{ke investicije, lak{e je povjeriti rukovatelju s certifikatom. Þ Osoblje s certifikatom je produktivnije. Pokazalo se da osobe s certifikatom mogu prevencijom, uz ve}e u~inke, sprije~iti skupe prekide u radu. Þ Osobe s certifikatom rje|e mijenjaju posao. Osoblje cijeni poslodavce koji investiraju u njih i takvi poslodavci imaju koristi od tako {kolovanoga osoblja. Biraju}i posao, najbolje osoblje bira poslodavca koji }e se brinuti za razvoj njihove karijere. Þ Osobe s certifikatom dobivaju podr{ku proizvo|a~a opreme, a izravnu korist od toga ima poslodavac koji ih zapo{ljava. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441)
Þ Osobe s certifikatom znaju iskoristiti sve mogu}nosti opreme te raspola`u znanjima i najnovijim mogu}nostima neke opreme te kada se takvim mogu}nostima koristiti. U praksi se naj~e{}e posjedovanje certifikata tra`i od rukovatelja {umarskom mehanizacijom i rukovatelja s motornom pilom. U Velikoj Britaniji rukovatelji se {umskom mehanizacijom nezavisno ocjenjuju i certificiraju prema modelu Forest Machine Operators Certificate Scheme (FMOCS). U tom modelu za obnovu certifikata obi~no se uzima razdoblje od 5 godina. Me|utim, obnova certifikata mo`e biti i nakon 2 – 3 godine za one rukovatelje koji se koriste njihovim vje{tinama neredovito ili samo povremeno.
3.2 Europska inicijativa za uspostavu standarda {umskoga radnika – European initiative for setting standards of forest workers Uspostava europskoga standarda {umskoga radnika (European Standard of Forest Workers – ESFW) vezana je uz projekt Learn for Work koji je proveden u razdoblju od 2004. do 2007. U razvoju funkcionalnoga profila {umskoga radnika obuhvatio se skup teorijskih i prakti~nih znanja. Postavke sustava provjerile su se na 50 radnika u pet zemalja: Austriji, Belgiji, Finskoj, Njema~koj i Slova~koj. U projektu je, zbog razli~itosti nacionalnih kriterija za ocjenu sposobnosti znanja i vje{tina radnika, nu`no bilo uspostaviti jedinstven sustav vrednovanja. Kao jamstvo objektivnoga vrednovanja iznesen je prijedlog uspostave sustava certifikacije i akreditacije s idejom da u budu}nosti bude va`e}i za sve zemlje EU-a, a {umski radnik nositelj takva certifikata mogao bi obavljati {umski posao ne samo u svojoj zemlji ve} i u ostalim zemljama gdje je certifikat priznat. Stvaranjem jedinstvene baze podataka svih certificiranih {umskih radnika poslodavci, ali i drugi s ovla{tenim pristupom mogli bi imati uvid u sve izdane certifikate. Za uklju~ivanje Republike Hrvatske u sustav ESFW vrlo je va`an korak certificiranje svih aspekata rada organizacija koje provode osposobljavanje za {umski rad.
3.3 Certifikacija procesa osposobljavanja Certification process training Za u~inke osposobljavanja veliko zna~enje ima kvaliteta provedenoga programa osposobljavanja. U nekim je europskim zemljama (npr. u V. Britaniji) propisano da je u izobrazbi za {umske radove potrebno nezavisnom ocjenom potvrditi da je ona bila Croat. j. for. eng. 32(2011)1
I. Martini} i dr.
cjelovito provedena i da su njome razvijene odgovaraju}e vje{tine. Takva se nezavisna ocjena osigurava postupkom pri kojem od akreditora ovla{teni certifikator daje pismenu potvrdu nositelju izobrazbe da proces osposobljavanja zadovoljava utvr|ene standarde. Certifikacija procesa osposobljavanja uklju~uje sadr`aj, trajanje i na~in provo|enja osposobljavanja, a du`ne su joj pristupiti sve organizacije koje imaju ovla{tenje za osposobljavanje za rad alatima, opremom i strojevima u {umarstvu. Certifikaciju provode certifikatori koje nadzire akreditacijsko tijelo koje akreditira nadle`no ministarstvo, a koje jam~i osposobljenost i nezavisnost certifikatora. Akreditacijsko tijelo ocjenjuje rad certifikatora na temelju odgovaraju}ih standarda.
4. Elementi sigurnosti pri {umskom radu u Hrvatskoj – Elements of security in the forest work of Croatia 4.1 Licenciranje izvoditelja {umskih radova u Republici Hrvatskoj – Licensing of forestry contractors in the Republic of Croatia Prema Zakonu o {umama (NN 140/05, 82/06) {umske radove mogu izvoditi isklju~ivo za te poslove registrirani i licencirani izvo|a~i. Takvi izvoditelji moraju ispunjavati minimalne uvjete za izvo|enje {umskih radova, {to se potvr|uje u postupku licenciranja koje po ovla{tenju provodi Hrvatska komora in`enjera {umarstva i drvne tehnologije (HKI[DT). Prema pregledu iz studenoga 2010. aktualno stanje registriranih izvoditelja {umskih radova s licencijom HKI[DT-a ima 238. Njihovo razvrstavanje po podru~jima u kojima djeluju prikazuje tablica 5. Uo~ljivo je da se vi{e od 85 % svih licenciranih izvoditelja bavi uslugama u pridobivanju drva, uzgajanju {uma i izgradnji {umskih prometnica.
4.2 Osposobljavanje za {umski rad u Hrvatskoj Training for forestry work in Croatia U Hrvatskoj se danas, za one koji se namjeravaju profesionalno baviti {umskim radom, nudi ve}i broj programa osposobljavanja razli~itih organizatora i nositelja u obliku seminara i te~ajeva. Ve}ina programa uklju~uje usvajanje op}ih znanja (npr. o propisima iz sigurnosti pri radu) i prakti~no osposobljavanje (npr. za upotrebu motorne pile). Na kraju izobrazbe polaznici dobivaju odgovaraju}e potvrde. Uvjeti za izvo|enje osposobljavanja propisani su »Pravilnikom o uvjetima za osposobljavanje radnika za rad na siguran na~in« (NN 114/02, 126/03) te »Pravilnikom o uvjetima pod kojima pravne osobe mogu obavljati
435
I. Martini} i dr.
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441)
Tablica 5. Razvrstavanje licenciranih izvoditelja {umskih radova po podru~jima rada Table 5 Distribution of licensed forestry contractors by work areas Podru~ja rada – Work area Ure|ivanje {uma – Forest regulation (gathering and arranging trees or parts of trees in bunches or heaps) Lovstvo – Hunting Uzgajanje {uma – Forest silviculture Sjemenarstvo – Seed production Rasadni~arstvo – Nursery production Za{tita {uma od {tetnika – Forests Protection against pests Za{tita {uma od po`ara – Fire protection of forests Pridobivanje drva i daljinski prijevoz – Logging and long-range transport Izgradnja {umske infrastrukture – Construction of forest infrastructure Urbano {umarstvo – Urban forestry [umarska ekologija – Forest ecology O~uvanje biolo{ke raznolikosti – Preserving biological diversity Doznaka stabala – Tree marking Vo|enje {umoposjeda – Forest management Broj aktivnih poduzetnika – Number of active entrepreneurs
Broj licencija – Number of licenses
Realtivni udio, % – Relative share, %
2
0,56
8 94 1 2 4 5 181 45 3 – 1 7 2 238
2,25 26,48 0,28 0,56 1,13 1,41 50,99 12,68 0,85 – 0,28 1,97 0,56 100
Izvor: Stru~na slu`ba HK[IDT-a, listopad 2010. Source: Professional Service of Croatian Chamber of Forestry and Wood Technology Engineers, October 2010
poslove za{tite na radu« (NN 114/02, 126/03). Uz kadrovske uvjete pravna osoba mora raspolagati primjerenim radnim prostorom i specifi~nom opremom. Iz dosada{nje prakse uo~eno je da su najve}i problemi osposobljavanja vezani uz: Þ neujedna~ene i necjelovite programe i sadr`aje osposobljavanja, Þ zna~ajnu redukciju, pa i izostanak prakti~noga dijela izobrazbe, Þ primjenu netransparentnih kriterija ocjenjivanja provedene izobrazbe. Dodatno se osposobljavanje provodi po programima koji nisu verificirani ni nezavisno ocijenjeni, a izostaje i nadzor nad ispunjavanjem kadrovskih i tehni~kih resursa nositelja osposobljavanja. Tako|er nije poznato da je nekomu uskra}eno organiziranje osposobljavanja, npr. zbog neposjedovanja specifi~nih sredstava i poligona za prakti~ni rad. Takva zapa`anja dovode se u naju`u vezu s nezadovoljavaju}im stanjem radne tehnike ve}ine {umskih radnika zaposlenih u {umarskom poduzetni{tvu (tzv. vanjska usluga). Tu se primarno misli na nepoznat i neevidentiran, ali zna~ajan broj ozljeda radnika u tom segmentu {umarstva. U hrvatskom {umarstvu zasad nije obvezno potvr|ivanje rukovatelja {umarskom mehanizacijom. U zemljama razvijenoga {umarstva to je uobi~ajena mjera kojom poslodavac preko nezavisnoga tijela
436
provjerava je li zaposlenik odr`ao potrebnu vje{tinu rukovanja odre|enim strojem. Dobar primjer unapre|enja sigurnosti pri radu neprofesionalaca, primarno {umovlasnika, jest onaj iz [vedske. Zbog velikoga broja smrtnih slu~ajeva (prosje~no 8 – 11 godi{nje) i ozlje|ivanja pri radu pilom inzistira se da dozvole za rad neprofesionalaca s motornom pilom, koje su se dosad dobrovoljno izdavale, postanu obvezne. Dosad je na na~elu dobrovoljnoga pristupa osposobljavanju i provjeri izdano vi{e od 10 000 licencija. Osnovna statistika spomenutih dozvola u [vedskoj je sljede}a: Þ do svibnja 2009. godine izdano je vi{e od 10 000 licencija; prvih 6 000 licencija izdano je u travnju 2008. godine, Þ 10 144 ukupno je ste~enih dozvola za rad s motornom pilom, Þ 9 675 osoba je preuzelo licenciju za rad s motornom pilom, Þ 469 osoba postigle su vi{u razinu od po~etne, Þ 926 `ena je imalo dozvolu za rad s motornom pilom, Þ 1 905 osoba ili 19,7 % od ukupnoga broja ima izdanu licenciju tipa »A« Þ 6 989 osoba ili 72,2 % ima »AB« licenciju za rad s motornom pilom, Croat. j. for. eng. 32(2011)1
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441)
I. Martini} i dr.
Þ 3 524 nositelja dozvola, odnosno 36,4 % su to u~inili dobrovoljno i samostalno su financirali dobivanje dozvole za rad s motornom pilom. Va`an je kriterij za pristupanje osposobljavanju za samostalan rad s pilom `ivotna dob. Ona bi, prema {vedskomu modelu, morala biti barem 18 godina, no mogu}e je zatra`iti izuze}e od ovoga kriterija i sudjelovati u instrukta`nom te~aju s navr{enih 16 godina.
izvo|enje te radovima koje {umoposjednici mogu izvoditi samostalno« (NN 66/07) takvi su radovi koji se izvode jednostavnim ru~nim alatima kao {to su: radovi pripreme stani{ta, radovi po{umljavanja, radovi njege, radovi pridobivanja drva te ostali radovi za koje je osposobljen. Takva zakonska definicija ostavlja {irok prostor {umovlasnicima da se bave svim {umskih poslovima za koje steknu odgovaraju}u formalnu stru~nu izobrazbu. U Hrvatskoj zasad nema organiziranoga osposobljavanja {umoposjednika/{umovlasnika za {umski rad. Prvi korak u izgradnji takva sustava zapo~eo je osposobljavanjem 17 stru~njaka [umarske savjetodavne slu`be koji su tijekom 2008. godine na [umarskom fakultetu Sveu~ili{ta u Zagrebu pro{li izobrazbu za trenere sigurnoga rada u {umarstvu. Oni bi u budu}em sustavu trebali biti posrednici izme|u {umovlasnika zainteresiranih za samostalno obavljanje {umskih radova i obrazovnih centara za osposobljavanje. Tijekom 2009. godine 6 je stru~njaka [umarske savjetodavne slu`be u Srednjoj {umarskoj {koli u Karlovcu osposobljeno za provedbu teorijskoga dijela osposobljavanja {umoposjednika za {umski rad. Planirano je da se prakti~ni dio izobrazbe {umoposjednika provodi na poligonima Srednje {umarske {kole u Karlovcu. Zanimanje za osposobljavanje za samostalni {umski rad pokazalo je vi{e od 500 {umoposjednika.
4.3 Osposobljavanje {umovlasnika za {umski rad – Training forest owners for forest work
4.4 Nacionalni centar za {umski rad – National Center for forest work
Prema Zakonu o {umama u izvo|enju {umskih radova u Hrvatskoj mogu sudjelovati i sami {umovlasnici kao privatne osobe. Zakonom se propisuje da oni mogu samostalno izvoditi »pojedine manje rizi~ne {umarske radove«. Prema »Pravilniku o vrsti {umarskih radova, minimalnim uvjetima za njihovo
U nastojanju da se prevladaju slabosti doma}ega sustava osposobljavanja te da se dobra iskustva iz me|unarodne prakse {umskoga rada prenesu u Hrvatsku, na [umarskom fakultetu u Zagrebu razvijena je ideja uspostave nacionalnoga centra za {umski rad. Centar je zami{ljen kao agencija s javnim ovla-
Slika 1. Izgled dozvole/licencije za rad s pilom (oznake AB odnose se na razinu/kategoriju dozvole; A je izrada oborenoga stabla, a B je ru{enje stabla) Fig. 1 Appearance of the permit/license to work with the chainsaw (letters AB designate the level/category of the license; A stands for processing a fallen tree, and B stands for felling of trees)
Tablica 6. Pregled pojedina~nih certifikata po modelu britanskoga NPTC-a Table 6 Review of individual certificates according to the British NPTC model CS30 CS31 CS32 CS33 CS34 CS35 CS39 CS40
Oznake i nazivi certifikata za razli~ite poslove s motornom pilom – Certification marks and names for different jobs with chainsaw Odr`avanje motorne pile lan~anice – Cainsaw maintenance Ru{enje i izrada stabala malih dimenzija (20 – 38 cm) – Felling and processing trees of small size (20–38 cm) Ru{enje i izrada stabala srednjih dimenzija (38 – 76 cm) – Felling and processing trees of middle size (38–76 cm) Ru{enje stabala velikih dimenzija (iznad 76 cm) – Felling trees of large size (over 76 cm) Izrada pojedina~noga stabla sru{enoga vjetrolomom – Processing individual trees torn down by wind Izrada ve}ega broja stabala sru{enih vjetrolomom – Processing multiple trees torn down by wind Kori{tenje motorne pile lan~anice s u`eta i pojasa – Using a chainsaw from rope and belt Izvo|enje operacija ~i{}enja radi prorje|ivanja ili smanjenja kro{nje s uporabom penjalica Performing cleaning operations for crown thinning or crown reduction by tree climbing
NPTC – National Proficiency Tests Council
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
437
I. Martini} i dr.
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441)
stima te s me|unarodnom akreditacijom za certifikaciju osposobljavanja za {umski rad i rad specifi~nim sredstvima kao {to je motorna pila. Ideja o centru prvi je put bila sadr`ana u projektnom prijedlogu Nacionalnoga programa za sigurnost pri radu u {umarstvu 2007. godine (Martini} i dr. 2008). Osnivanjem takva centra u Hrvatskoj bi prvi put bilo omogu}eno provoditi certifikaciju osposobljavanja za {umski rad. Certifikacijom bi se od nezavisnoga tijela potvrdilo da obrazovni centri provode izobrazbu cjelovito te da su osposobljavanjem kod polaznika zaista razvijene odgovaraju}e vje{tine. Uspostavom centra u {umarskom sektoru pozicionirao bi se novi akter koji bi svojom ulogom sna`no utjecao na pove}anje kvalitete i sigurnosti {umskoga rada. Primarne bi zada}e centra uklju~ivale: Þ povezivanje Hrvatske u europske procese i programe vezane uz sigurnost u {umarstvu, Þ uspostavu suradni~ke mre`e za provedbu projekta o standardnom {umskom radniku Europske unije u Hrvatskoj, Þ uvo|enje modela certificiranja svih aspekata osposobljavanja za profesionalni {umski rad uklju~uju}i certifikaciju programa, izvedbe i izvoditelja osposobljavanja, Þ uvo|enje certificiranje osposobljavanja neprofesionalaca (nagla{eno {umovlasnika) za rad s motornom pilom, Þ verificiranje procedura u licenciranju registriranih izvoditelja {umskih radova, Þ nadzor minimalnih tehni~kih uvjeta za poligone za osposobljavanje, Þ uspostavu informacijskoga sustava (IS) sigurnosti s registrom izdanih certifikata.
4.4.1 Uloga Centra pri uspostavi europskoga standarda {umskoga radnika – The role of the Center in establishing forestry workers European standards Da bi u dogledno vrijeme zaista bio proveden sustav certifikacije i akreditacije radi uspostave europskoga standarda {umskih radnika u Hrvatskoj, potrebno je preko Centra za {umski rad testirati i nadgledati sve bitne elemente akreditacije: Þ Funkcionalni profil pojedinoga radnoga mjesta – predmet certifikacije obuhva}a op}i i glavni opis obveznih znanja i vje{tina koji se procjenjuju. Þ Na~ini certifikacije – to zna~i da moraju biti istra`eni i pravovaljano potvr|ena teorijska i prakti~na sastavnica osposobljavanja te posebno provjera znanja (testiranje) – za svakoga nositelja osposobljavanja. Þ Ispitiva~i – proces procjene prakti~nih ispita mora se provesti na pravilan na~in tako da bude pot-
438
puno objektivan, pouzdan i pravovaljan. U~inkovitost procesa procjene mo`e pove}ati izrada cjelovitoga i detaljnoga opisa procesa procjene i temeljita izobrazba ispitiva~a. Þ Upravlja~ka razina certificiranoga sustava – kako bi se uo~ile i pravodobno smanjile nepravilnosti ili »namje{tanja«, ispitivanjem na reprezentativnim uzorcima treba obaviti reviziju certifikacije pismenoga i prakti~noga dijela. Þ Organizacijska razina certifikacijskoga sustava – transparentnost sustava certifikacije mo`e se pove}ati stvaranjem sredi{nje baze podataka o kandidatima, ispitiva~ima, ispitima (mjestu, datum i dr.), provedenoj reviziji, izdanim certifikatima i svim drugim bitnim dokumentima. Dio navedenih podataka mora biti javan i dostupan svima uklju~enima u proces. 4.4.2 Kojim putem do hrvatskoga Centra za {umski rad? – What is the way to the Croatian Center for Forest Work? Uzimaju}i u obzir postoje}i zakonodavni kontekst, kao mogu}i institucionalni oblik uspostave Centra za {umski rad sugerira se osnivanje agencije s javnim ovlastima. Sam okvir za ustrojavanje i djelovanje Centra trebalo bi stvoriti izmjenom »Pravilnika o za{titi na radu u {umarstvu« (NN 10/86). Istim bi pravilnikom trebalo uvesti obvezu certificiranja osposobljavanja za sve nositelje takvih aktivnosti u {umarstvu (Landeki} i dr. 2010). Uspostava Centra potakla bi i razvoj tr`i{ta usluga osposobljavanja pri ~emu bi va`no bilo navedenim propisom odrediti kvalifikacije i minimalne uvjete za pravne i fizi~ke osobe koje obavljaju osposobljavanje za {umski rad. U pripremnoj fazi trebalo bi inicirati potpisivanje sporazuma o suradnji i partnerstvu u osnivanju i radu Centra izme|u nadle`noga ministarstva, Hrvatskih {uma d.o.o. Zagreb, [umarskoga fakulteta Sveu~ili{ta u Zagrebu i Hrvatskoga {umarskoga instituta – u prvom redu radi objedinjavanja kadrovskih i materijalno-tehni~kih resursa. Budu}i Centar financirao bi se prora~unskim prihodima (doznakama) za svoju javnu djelatnost (npr. vo|enje IS) te iz vlastitih prihoda ste~enim naplatom naknada od obveznika certifikacije i/ili obveznika posjedovanja licencije.
5. Zaklju~ak – Conclusion Aktualno stanje razine sigurnosti, ali i mno`ina profesionalnih i neprofesionalnih sudionika {umskoga rada u Hrvatskoj name}u obvezu trajnoga iznala`enja mogu}nosti unapre|ivanja. Vrlo je izgledan na~in pove}anja sigurnosti u {umarstvu primjena i Croat. j. for. eng. 32(2011)1
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441)
I. Martini} i dr.
Slika 2. Centar za {umski rad u organiziranom sustavu sigurnosti pri {umskom radu u Hrvatskoj Fig. 2 Center for forest work in an organized system of forest work safety in Croatia provedba dostignu}a zemalja razvijenoga {umarstva, a to zna~i certificiranje svih aspekata osposobljavanja za {umski rad te licenciranje profesionalnih i neprofesionalnih izvoditelja {umskih radova. Takve ve} potvr|ene instrumente mogli bismo u vrlo kratkom roku uvesti u hrvatsko {umarstvo oslanjaju}i se na na{u kvalitetu postoje}ih kadrovskih i organizacijsko-tehni~kih resursa – uz nu`no pobolj{anje zakonodavnoga okvira. Tako bismo bili, i u ovom aspektu {umarstva, zna~ajno spremniji za izazove koje donosi skori ulazak Hrvatske u Europsku uniju.
6. Literatura – References
veni skup »Za{tita na radu i za{tita zdravlja«, 22.–25. rujna, Borik – Zadar, str. 335–342. Martini}, I., G. Matijevi}, 1999: Ocjena radne tehnike {umarskih radnika – metode i rezultati prethodnih istra`ivanja. Meh. {umar., 24 (1–2): 13–29. Martini}, I., 1998: Stanje i razvoj izvo|enja radova u Hrvatskoj neovisnim poduzetnicima. Meh. {umar., 23 (1): 7–13. Martini}, I., 1999: Sigurnost i zdravlje {umskih radnika – poticaj za njihovo unapre|enje u Hrvatskoj. [umarski list, 123 (5–6): 201–210. Martini}, I., M. [por~i}, M. Landeki}, M. Lovri}, I. Presko~il, 2008: Model nacionalnog programa za unapre|enje zdravlja i sigurnosti u {umarstvu. Zbornik radova, 2. me|unarodni stru~no-znanstveni skup »Za{tita na radu i za{tita zdravlja«, 24.–27. rujna. HOC Bjelolasica, str. 333–338.
Embo, T., 2007: Training centre for forestry, nature-park and green space menagement. Internacional conference on safety and health in forestry, Annecy, France, 2007. Proceedings, str. 84–86.
Medved, M., 1998: Nezgode in tveganje pri poklicnem in nepoklicnem delu v gozdu. GozdV, 56(9): 379–389.
Hudson, B., 2007: The importance of safety in forestry. Internacional conference on safety and health in forestry, Annecy, France, 2007. Proceedings, str. 81.
Pravilnik o vrsti {umarskih radova, minimalnim uvjetima za njihovo izvo|enje te radovima koje {umoposjednici mogu izvoditi samostalno, NN 66/07.
Landeki}, M., I. Martini}, M. [por~i}, M. Lovri}, 2010: Sigurnost i zdravlje pri radu u {umarstvu Hrvatske – pregled aktualnih istra`ivanja [umarskog fakulteta u Zagrebu. Zbornik radova, III. me|unarodni stru~no-znanst-
Pravilnik o za{titi na radu u {umarstvu Hrvatske, NN 10/86.
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Nacionalna {umarska politika i strategija, NN 120/03.
Safety and health in forestry work – An ILO Code of practice. ILO, @eneva 1998, 166 str.
439
I. Martini} i dr.
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441) 2nd International Forestry Training Centres Conference, 19–21 November 2008, Lyss, [vicarska.
Zakon o inspekciji rada, NN 59/96. Zakon o {umama, NN 140/05, 82/06. Zakon o za{titi na radu, NN 59/96, 94/96, 114/03, 86/08.
Abstract
Forestry at the EU’s Doorstep – How Much are We Ready in the Area of Occupational Safety in Forestry? According to the classification of business activities in the National Classification of Activities, agriculture, forestry and fishery together account for 3.43% of all injuries recorded in 2009, which places them in the lower part of the annual review (Table 1). However, in the said group, the state forestry enterprise (Croatian Forests Ltd. Zagreb) accounts for 48.46% of all injuries at work, which makes 1.66% of all injuries recorded in 2009. Comparing the number of injuries in Croatian forests with the number of employees in 2009, an exceptionally high ratio is obtained of 29.40 injuries per 1000 employees, the highest index among the above said industry sectors. Nevertheless, according to standard indicators of the level of security and protection of workers, in this decade forestry has recorded positive trends in relation to key indicators. Also, the state forestry enterprise halved the number of injuries (Table 2). Working techniques of workers directly employed in forest operations play a key role in achieving a satisfactory degree of safety and efficiency in forestry work. The assessment of working techniques of forest workers employed in logging and timber production has been carried out by the Faculty of Forestry continuously since 2000 (Table 3). Findings of a ten-year evaluation indicate the following: Þ since the beginning of monitoring, a relatively steady increasing trend of the level of working techniques has been recorded, while the accomplished potential (AP), calculated using the overall mean scores, has ranged between 0.79 and 0.88 utilizations, Þ mean value of AP is 0.84, which suggests an average of 16% of unaccomplished potential and it is a scope to improve working techniques, Þ rating of 2010 (2.63) keeps the increasing trend of working techniques levels, but such a positive difference is not statistically significant, Þ a decreasing trend of the lowest ratings (1) stops in 2010, by reducing the share of medium grade (2) and increasing the proportion of top grade (3). The evaluation of mechanized skidding has been carried out since 2008 by separate monitoring of the skidder-driver and chokerman (Table 4). Key findings are as follows: Þ performance level of work activities moderately grows with a decrease of the weakest ratings (1) and with the increase of the share of medium grade (2), Þ mean value of the accomplished potential (AP) amounts to 0.825 in 2009, which means an average of 17.5% of unaccomplished potential and it is a scope for improvement of working techniques. According to the Forests Act, forestry work can be carried out exclusively by registered and licensed contractors. According to the review of the Croatian Chamber of Forestry and Wood Technology of November 2010, there are 238 forestry contractors registered with license. It is evident that more than 85% of all licensed service contractors are engaged in logging, silviculture, and construction of forest roads (Table 6). Past practice of training for professional forest work shows that the greatest problems are related to: Þ uneven and incomplete programs and subject-matter training, Þ a significant reduction, even lack of practical training, Þ application of non-transparent training evaluation criteria. Additionally, training is conducted by programs that are not verified or independently assessed, and also there is no control of adequacy of human and technical resources for training. Also, it is not known that anyone has ever been denied to organize the training, e.g. for lack of specific resources and training ground for practical work. Also, Croatian forestry has no compulsory certification of operators of forestry machinery.
440
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
[umarstvo na pragu Europske unije – koliko smo spremni na podru~ju sigurnosti ... (431–441)
I. Martini} i dr.
There is no organized training of forest owners for forest work in Croatia. The first step in building such a system started with training 17 professionals by the Forestry Extension Service during 2008 at the Faculty of Forestry, University of Zagreb, where they were trained as trainers of safety in forestry work. In future, they should be mediators between forest owners who are interested in independent forest operations and educational training centers. During 2009, 6 experts of the Forestry Extension Services went through training in the Secondary Forestry School in Karlovac by which they were trained to implement the theoretical part of the training of forest owners for forest work. A part of practical training of forest owners was planned to be carried out in the polygon of the Secondary Forestry School in Karlovac. Interest in training for independent forest operations was shown by more than 500 forest owners. The Faculty of Forestry in Zagreb developed the idea of establishing a National Center for forest work. The center is envisioned as an agency with public authorities and international accreditation for certification of training for forest work and for work with specific tools such as chainsaw (Fig. 2). The idea of the Center was first included in the project proposal of the National Program for occupational safety in forestry 2007. The primary tasks of the Center would be as follows: Þ connecting Croatia into European processes and programs related to safety in forestry, Þ establishing a collaborative network in order to implement the EU-project standard of forest workers in Croatia, Þ introduction of certification of all aspects of training for professional work (Fig. 1), including forest certification program, performance and contractor training, Þ introduction of certification for training of non-professionals (especially forest owners) to work with chainsaw, Þ verification procedures in licensing of registered forestry contractors, Þ monitoring of the minimum technical requirements for training polygons, Þ establishment of an IT system for providing security with a registry of certificates issued. Considering the current legislative context, the Center for Forest Work should be formed as an agency with public authorities. The framework for the establishment and functioning of the Center should be created by alterations of the »Ordinance on occupational safety in forestry«. This ordinance should impose an obligation of training certification for all holders of such activities in the forestry sector. The establishment of a Center would also stimulate training market development, where it would be important to observe the above said rules in determining the qualifications and minimum requirements for legal and natural persons engaged in training for forest work. In the preparatory phase, cooperation and partnership should be initiated by the signing of agreements regarding the establishment and start-up of the Center between the respective ministry, the Croatian Forests Ltd., Faculty of Forestry, and the Croatian Forest Research Institute – primarily for integrating human and technical resources. The forthcoming Center would be financed from the state budget for its public activities (e.g. implementation of IT system) and income earned from its own collection of fees from holders of certifications and/or licenses. Keywords: forestry, occupational safety, training for safe operation, center for forest work, certification of skills
Adresa autorâ – Authors’ address:
Primljeno (Received): 14. 10. 2010. Prihva}eno (Accepted): 3. 1. 2011. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Prof. dr. sc. Ivan Martini} e-po{ta: martinic@sumfak.hr Matija Landeki}, dipl. in`. {um. e-po{ta: mlandekic@sumfak.hr Marko Lovric, dipl. in`. {um. e-po{ta: mlovric@sumfak.hr Doc. dr. sc. Mario [por~i} e-po{ta: sporcic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarske tehnike i tehnologije Sveto{imunska 25 HR-10 000 Zagreb HRVATSKA
441
Znanstveni rad – Researsh article
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu Mario [por~i}, Matija Landeki}, Marko Lovri}, Ivan Martini} Nacrtak – Abstract Planiranje i gospodarenje {umskim resursima vrlo je slo`ena zada}a zbog mnogobrojnosti i {irokoga raspona kriterija uklju~enih u procese odlu~ivanja. Zajedni~ka primjena metoda vi{ekriterijskoga odlu~ivanja i razli~itih tehnika grupnoga odlu~ivanja pritom se pokazuje va`nim i potencijalno dobrim na~inom rje{avanja {umarskih pitanja i problema. Smatra se da vi{ekriterijski modeli i metode mogu dana{njemu {umarstvu, s mnogobrojnim ciljevima i zada}ama te vi{e uklju~enih i zainteresiranih strana ~esto s razli~itim interesima, pru`iti sna`nu, fleksibilnu i svestranu podr{ku u dono{enju odluka. U radu se prikazuju osnovne postavke i zna~ajke vi{ekriterijskoga odlu~ivanja. Opisuju se glavne vi{ekriterijske metode i daje kratak pregled i analiza problema i podru~ja u kojima su dosada primijenjene u {umarstvu. Posebno se prikazuju istra`ivanja koja su u posljednjih nekoliko godina provedena u hrvatskom {umarstvu. Svrha je rada pru`iti informaciju o dosada{njim iskustvima, ulozi i zna~enju vi{ekriterijskoga odlu~ivanja i tako pridonijeti tomu da {umarska struka razvije svijest o zna~enju i mogu}oj ulozi koju vi{ekriterijski modeli odlu~ivanja mogu imati u {umarstvu. Istodobno su mnogi citirani radovi vrijedan izvor referencija koji mo`e biti koristan studentima, istra`iva~ima, stru~njacima i {umarskim prakti~arima. Klju~ne rije~i: planiranje i odlu~ivanje, {umarstvo, vi{ekriterijski modeli, AHP, DEA, metode vi{ega ranga, MAUT, SMAA
1. Uvod – Introduction [umski resursi i koristi koje se od njih danas mogu dobiti va`an su dio u ispunjavanju ~ovjekove potrebe za energijom, sirovinama i kvalitetom `ivota. Te mogu}e dobrobiti i blagodati {uma pokrivaju {irok raspon proizvoda i usluga. One, me|u ostalim, uklju~uju: drvo, rekreaciju, vodu, o~uvanje zemlji{ta, divlja~, ljepotu krajolika i dr. Mnoge od tih koristi mogu se donekle istodobno dobiti iz iste {umske sastojine. Iako jo{ uvijek postoje rasprave oko na~ina na koji treba upravljati {umama i u koje svrhe, u mnogim je zemljama donoseno vi{e propisa kojima se odre|uju postupci gospodarenja {umama i/ili za{ti}uju neke odre|ene funkcije {uma. Pritom kao temeljnu postavku gospodarenja {umama treba istaknuti vi{estruku uporabu i op}ekorisne funkcije {uma. Na taj se na~in ostvaruju bitne gospodarske, ekolo{ke i socijalne uloge {ume. Upravljanje {umama treba omogu}iti najrazboritije kori{tenje {uma i {umskih zemlji{ta i ostvarivanje nekih ili svih proizvoda i povezanih usluga. U tom smislu planiranje i Croat. j. for. eng. 32(2011)1
odlu~ivanje o uporabi {uma i {umskoga zemlji{ta, na~inu upravljanja razli~itim resursima, produktivnosti i stabilnosti {umskih ekolo{kih sustava ima izuzetnu va`nost za odr`ivo i djelotvorno gospodarenje {umama. Planiranje i gospodarenje {umskim resursima vrlo je slo`ena zada}a uglavnom zbog mnogobrojnosti i {irokoga raspona kriterija uklju~enih u procese odlu~ivanja. To zna~i da se svaka odluka donosi pod razli~itim utjecajima, ali isto tako i da svaka donesena odluke utje~e na kriterije razli~ite prirode. Takvi utjecaji i kriteriji obuhva}aju: Þ ekonomska pitanja – proizvodnja drva, iskori{tavanje nedrvnih proizvoda (plodovi {umskoga drve}a i grmlja, cvjetovi, sjeme, gljive, med, smola, treset, humus i sl.), dr`anje stoke/divlja~i, lov..., Þ ekolo{ka i okoli{na pitanja – erozija tla, regulacija vodotoka, o~uvanje biolo{ke raznolikosti, pohranjivanje ugljika, element tvorbe krajolika, utjecaj na klimu...,
443
M. [por~i} i dr.
Þ socijalna pitanja – rekreacijske aktivnosti, turizam, razina zaposlenosti, naseljenost ruralnih sredina i dr. Nadalje, slo`enost velikoga dijela {umarskih problema trenuta~no se pove}ava zbog na~ina na koji razli~ite interesne skupine, dru{tvene grupe i organizacije do`ivljavaju relativnu va`nost pojedinih kriterija i procjenjuju na~in odnosno »dobrotu« gospodarenja {umskim resursima. Va`nost pojedinih kriterija i ocjene gospodarenja {umama pritom ovise o osobnom stajali{tu i mi{ljenju svakoga pojedinca odnosno grupe. Takve se subjektivne procjene ~esto odnose na ljepotu krajolika i rekreacijsku vrijednost odre|enoga podru~ja ili, primjerice, na uzgajanje divlja~i i lovstvo. Tako netko preferira dr`anje jedne vrste divlja~i i jednu vrstu lova, netko neku drugu vrstu divlja~i i lova, a netko je potpuno protiv lova i lov-
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
stva uop}e. Sli~ne se ocjene u {umskom gospodarenju odnose na iskori{tavanje {uma i stvaranja odre|enoga prihoda s jedne strane te za{titu i o~uvanje {uma s druge strane. Sve navedeno svakodnevno pove}ava slo`enost gospodarenja {umama, zao{trava uvjete poslovanja u {umarstvu te ~ini planiranje i odlu~ivanje u {umarstvu osobito zahtjevnim. U takvoj se situaciji zajedni~ka primjena metoda vi{ekriterijskoga odlu~ivanja i razli~itih tehnika grupnoga odlu~ivanja pokazuje kao va`an i potencijalno dobar na~in rje{avanja {umarskih pitanja i problema. Smatra se da vi{ekriterijski modeli i metode mogu dana{njemu {umarstvu, s brojnim ciljevima i zada}ama te s vi{e uklju~enih i zainteresiranih strana ~esto s razli~itim interesima, pru`iti sna`nu, fleksibilnu i svestranu podr{ku u dono{enju odluka. Razvoj i primjena tak-
Slika 1. Odnos izme|u rje{avanja problema i odlu~ivanja Fig. 1 Relationship between problem solving and decision making 444
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443â&#x20AC;&#x201C;456)
vih metoda koje do sada nisu tradicionalno kori{tene u {umarstvu, menad`mentu pru`a novi alat koji mo`e biti vrijedna pomo} na strate{koj i operativnoj razini odlu~ivanja. Naglasak je pritom na nu`nosti da se prijedlog odluke i njezino dono{enje utemelji na racionalnim argumentima. Ovim se radom namjerava pridonijeti da {umarska struka razvije svijest o zna~enju i mogu}oj ulozi koju vi{ekriterijski modeli odlu~ivanja mogu imati, i koju su pri rje{avanju odre|enih pitanja i problema u {umarstvu u nekim slu~ajevima imali. S tom svrhom u radu }e se obraditi osnovne postavke i zna~ajke vi{ekriterijskoga odlu~ivanja te opisati glavne metode koje se mogu upotrijebiti u {umarstvu. Kratkim pregledom i analizom radova s primjenom vi{ekriterijskih modela u {umarstvu namjerava se dati informacija o dosada{njim iskustvima, ulozi i zna~enju vi{ekriterijskoga odlu~ivanja u {umarstvu te pru`iti vrijedan izvor referencija koji mo`e biti koristan studentima, istra`iva~ima, stru~njacima i {umarskim prakti~arima. Tako|er }e se prikazom istra`ivanja, koja su u posljednjih nekoliko godina provedena u hrvatskom {umarstvu, pru`iti pregled mogu}nosti te svrhovitosti i opravdanosti primjene vi{ekriterijskih matemati~kih modela kao sna`ne podr{ke planiranju i odlu~ivanju u {umarstvu.
2. Vi{ekriterijsko odlu~ivanje Multi-criteria decision making Pod dono{enjem odluke razumijeva se izbor neke od alternativa kojima se rje{ava dani problem. U problemu odlu~ivanja postoje ciljevi koji se `ele posti}i odlukom, kriteriji kojima se mjeri postizanje tih ciljeva, te`ine tih kriterija koje odra`avaju njihovu va`nost i alternativna rje{enja problema. Pod ciljem se razumijeva stanje sustava koje `elimo posti}i odlukom, a kriteriji su atributi kojima se opisuju alternative i njihova je svrha da izravno ili neizravno daju informacije o tome u kojoj se mjeri pojedinom alternativom ostvaruje `eljeni cilj. U danom problemu odlu~ivanja svi kriteriji obi~no nisu jednako va`ni, a relativna va`nost kriterija izlazi iz preferencija donositelja odluke, {to je povezano s njegovim vrijednosnim sustavom i ostalim psiholo{kim karakteristikama. Podaci i informacije o tim elementima problema odlu~ivanja odgovaraju}im se postupcima sa`imaju u po jedan broj za svaku alternativu, te se na temelju tih vrijednosti odre|uje rang-lista al-
1
M. [por~i} i dr.
ternativa. Slika 1 prikazuje osnovne postupke i korake u procesu odlu~ivanja i rje{avanja problema. Postupak vi{ekriterijskog odlu~ivanja uklju~uje razradu nekoliko alternativa koje se ne mogu vi{e pobolj{ati po nekom kriteriju, a da se istovremeno ne pokvare po nekom drugom kriteriju (tzv. pareto optimalnost ili efikasnost). Usporedba odabranih alternativa provodi se s obzirom na sve prethodno postavljene kriterije i karakteristike koje imaju utjecaja na odabir odre|enoga rje{enja. Kao rezultat sveobuhvatne usporedbe utvr|uje se prioritet i rang promatranih alternativa. Pri grupnom planiranju i odlu~ivanju pojedinci mogu, ovisno o osobnim preferencijama, razli~ito rangirati odre|ene alternative. Cjelovite usporedbe pritom se mogu obaviti pridavanjem razli~itih te`ina pojedinim kriterijima, ali i mi{ljenjima pojedinih sudionika. Time se obuhva}a utjecaj razli~itih kriterija i individualnih stajali{ta koji se u analizama skupa uzimaju u razmatranje. Vi{ekriterijsko odlu~ivanje1, kao {to sugerira naziv, razvijeno je da bi se omogu}ile analize u vi{ekriterijskim situacijama i problemima odlu~ivanja. Obi~no se primjenjuje u takvim slu~ajevima u kojima je potrebno holisti~ki razmotriti i ocijeniti razli~ite alternative u odlukama, pri ~emu je sveobuhvatna analiza osobito ote`ana mnogobrojno{}u te{ko usporedivih kriterija i suprotstavljenih interesa koji utje~u na proces odlu~ivanja. Pri tome modeli i metode vi{ekriterijskoga odlu~ivanja mogu poslu`iti za analizu situacije odlu~ivanja i pomo}i u dono{enju najbolje mogu}e ili barem zadovoljavaju}e odluke.
2.1 Kratki opis glavnih metoda vi{ekriterijskoga odlu~ivanja â&#x20AC;&#x201C; A brief review of the main MCDM approaches Vi{ekriterijsko se odlu~ivanje ubraja u {iroki spektar metoda operacijskih istra`ivanja. Razvijene su mnogobrojne metode, pri ~emu svaka od njih ima svoje specifi~ne karakteristike i razli~ite tehnike koje su primjenjive u odgovaraju}im situacijama i slu~ajevima. Na primjer, neke su metode posebno namijenjene za upravljanje rizikom i nesigurno{}u, ili za nelinearne procjene, dok su druge usmjerene na primjenu u upravljanju konfliktnim zadacima i ciljevima ili u kori{tenju nepotpunih ili nekvalitetnih informacija. Mnoge metode tako|er dolaze s razli~itim postavkama i u razli~itim verzijama (npr. fuzzy ili stohasti~ke verzije i sl.). Neke su isto tako donekle modificirane kako bi {to bolje odgovorile na zadatke i probleme u odre|enim podru~jima, pa tako i u {u-
engl. Multiple Criteria Decision Making (MCDM) ili MCD Support (MCDS) ili MCD Aid (MCDA)
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
445
M. [por~i} i dr.
marstvu. Detaljan prikaz operacijskih istra`ivanja i metoda vi{ekriterijskoga odlu~ivanja mogu}e je prona}i u mnogobrojnim izvorima (Vincke 1992, Triantaphyllou 2000, Koksalan i Zionts 2001, Kahraman 2008 i dr.). U ovom se dijelu rada daje kratak opis glavnih metoda vi{ekriterijskoga odlu~ivanja koje se mogu primijeniti u vi{efunkcionalnom gospodarenju {umama. To su: Þ Analiza ome|ivanja podataka – Data Envelopment Analysis (DEA), Þ Analiti~ki hijerarhijski proces – Analytic Hierarchy Process (AHP), Þ Vi{eatributna teorija korisnosti – Multi-Attribute Utility Theory (MAUT), Þ Metode vi{ega ranga – Outranking methods, Þ Glasa~ke tehnike – Voting methods, Þ Analiza stohasti~ke vi{ekriterijske prihvatljivosti – Stochastic Multicriteria acceptability analysis (SMAA). Odabrani pristupi predstavljaju razli~ite teorije i {kole u okviru operacijskih istra`ivanja. Iako mnoge metode nisu obuhva}ene ovim radom, ve}ina ih se temelji na istim pretpostavkama i teoriji kao i prikazane metode. Za detaljnije prou~avanje odre|enih metoda i njihove primjene u {umarstvu navedeni su relevantni izvori. DEA je na linearnom programiranju zasnovana metodologija kojom se odre|uje u~inkovitost proizvodnih i neproizvodnih jedinica (Charnes i dr. 1994). Na temelju podataka o kori{tenim inputima i ostvarenim outputima DEA ra~una relativnu efikasnost analiziranih jedinica. Temelji se na ekstremnim vrijednostima i svaku proizvodnu jedinicu uspore|uje samo s onom najboljom. Sredi{te analize pritom le`i u pronala`enju »najbolje« virtualne proizvodne jedinice za svaku realnu jedinicu, a pobolj{anja koja predla`e neefikasnim jedinicama temeljena su na ostvarenim rezultatima efikasnih jedinica. U {umarstvu su DEA primijenili npr. LeBel (1996), Kao (1998), Bogetoft i dr. (2003), [por~i} i dr. (2009). AHP metodu razvio je Saaty (1980), a zasnovana je na usporedbama parova alternativa pri ~emu se preferencije izra`avaju uz pomo} Saatyjeve skale. Rje{avanje slo`enih problema odlu~ivanja temelji se na njihovu rastavljanju na komponente: cilj, kriterije (potkriterije) i alternative te je vrlo blisko na~inu na koji pojedinac intuitivno rje{ava slo`ene probleme rastavljaju}i ih na jednostavnije. Kangas (1992), Ananda i Herath (2003), Wolfslehner i dr. (2005), [egoti} i dr. (2003, 2007) neki su od autora koji su AHP primijenili u {umarstvu. MAUT je strukturni postupak dono{enja odluka izme|u alternativa u odnosu na njihovo zadovoljenje odabranih kriterija. Temelji se na teoriji korisnosti
446
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
(utility theory) koja na sustavan na~in nastoji vrednovati i kvantificirati korisnikov izbor obi~no na skali 0 – 1 (Keeney i Raiffa 1976). Na osnovi tehnike MAUT razvijene su metode, kao {to su HERO i SMART koja rangiranje alternativa obavlja izravnim pridavanjem relativnih numeri~kih vrijednosti razmjerno njihovoj va`nosti (Venter i dr. 1998, Kajanus i dr. 2004). Izme|u metoda vi{ega ranga isti~u se PROMETHEE i ELECTRE (Brans i dr. 1986, Maystre i dr. 1994) koje su primijenjene u {umarstvu (Kangas i dr. 2001). Te metode uspore|uju alternative u parovima na osnovi dviju grani~nih vrijednosti, tzv. pseudokriterija, praga indiferencije i praga preferencije koji opisuju razliku u te`ini preferencija izme|u dviju alternativa. Prednost je metoda u tome {to ne zahtijevaju potpune podatke o preferencijama, a nedostatak je {to su prili~no nejasne i dosta ih je te{ko shvatiti i interpretirati. Glasa~ke tehnike razvijene su za obradu situacija s niskom kvalitetom podataka o preferencijama. Jednostavnost i obuhvatnost njihova je glavna prednost, osobito pri grupnom planiranju i odlu~ivanju. Neke od tehnika glasanja su, primjerice, tehnika »odobrenja« (Approval Voting) gdje se daje glas za svaku prihvatljivu opciju ili tzv. »borda« tehnika (Borda Count) gdje se daje n glasova za najbolju opciju i n – 1 glasova za svaku sljede}u. Na tehnici odobrenja je zasnovana metoda vi{ekriterijskoga odobrenja (Multicriteria Approval method) koja je primijenjena u {umarstvu (Laukkanen i dr. 2002, Kangas i Kangas 2003). SMAA metode (Lahdelma i dr. 1998) prvotno su razvijene za vi{ekriterijske probleme s nepotpunim i/ili nepouzdanim kriterijima gdje od donositelja odluka nije mogu}e dobiti podatke o te`inama i preferencijama. Glavni su pokazatelji SMAA prora~una tzv. indeksi prihvatljivosti koji opisuju vjerojatnost rangiranja odnosno dominantnost alternativa u svim mogu}im te`inskim kombinacijama kriterija. Takav je na~in blizak {umarstvu u kojem se zbog sna`ne nesigurnosti u planiranju naj~e{}e ni jedna od alternativa ne mo`e sa sigurno{}u proglasiti najboljom (Kangas i dr. 2003, Kangas i Kangas 2003, Kangas i dr. 2006). Prikazane se metode me|usobno znatno razlikuju. Ni jedna metoda nije univerzalna i najbolja, ~ak ni primjenjiva, u svim slu~ajevima. Naime, razli~itim situacijama i problemima najbolje odgovaraju razli~ite metode. Izbor odgovaraju}e metode zahtijeva poznavanje vi{e modela, njihovih postavki, prednosti i ograni~enja, te karakteristika i zahtjeva specifi~nih situacija i problema u planiranju i odlu~ivanju. U tablici 1 prikazane su zna~ajke i usporedba prikazanih i nekih dodatnih vi{ekriterijskih metoda. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
M. [por~i} i dr.
Tablica 1. Karakteristike metoda vi{ekriterijskoga odlu~ivanja (prema Sarkisu i Weinrachu 2001) Table 1 Characteristics of multiple criteria evaluation techniques (Sarkis i Weinrach 2001) Metoda Evaluation technique DEA AHP Ekspertni sustavi – Expert systems Ciljno programiranje – Goal program MAUT Metode vi{ega ranga – Outranking Simulacije – Simulation Scoring modeli – Scoring models
Tro{kovi primjene Cost of implementation S S V S V S V N
Zahtjev za podacima Data reqiurement S S V S V S V N
Osjetljivost Ease of sensitivity
Razumljivost Management understanding
N N N S S N V N
N S S N S N V V
Matemati~ka slo`enost Mathematical complexity V N V V S S V N
Fleksibilnost Parameter mixing-flexibility S V V N V S S V
V – visoko – high; S – srednje – medium; N – nisko – low
3. Primjena vi{ekriterijskih modela u {umarstvu – Application of multiple criteria decision-making models in forestry Iako je vi{ekriterijsko odlu~ivanje prisutno u {umarstvu ve} vi{e od 30 godina (Field 1973), neki noviji pristupi i tehnike vi{ekriterijskoga te grupnoga odlu~ivanja po~inju se zna~ajnije koristiti tek u ranim 90-im godinama (npr. Kangas 1992). U tom je vremenu nastao zna~ajan broj radova koji se u vi{e podru~ja bave razli~itim problemima {umarstva. Uvjetno odre|ena podru~ja {umarstvu u kojima su dosada primijenjeni vi{ekriterijski modeli mogu se ovako pobrojiti (Diaz-Balteiro i Romero 2008): Þ Pridobivanje drva, Þ Pro{ireno iskori{tavanje {uma, Þ O~uvanje biolo{ke raznolikosti, Þ Odr`ivo gospodarenje, Þ Po{umljavanje, Þ Regionalno planiranje, Þ [umarska industrija, Þ Rizik i neizvjesnost. U nastavku }e se rada navesti primjeri provedenih istra`ivanja odnosno primjene pojedinih modela u odre|enim podru~jima. Pridobivanje drva i njegovo planiranje prvo je podru~je u kojem je paradigma vi{ekriterijskoga odlu~ivanja {iroko primijenjena (npr. Kao i Brodie 1979, Hallefjord i dr. 1986). Howard i Nelson (1993) uz pomo} MAUT metode rje{avaju konkretan problem pridobivanja drva. Diaz-Balteiro i Romero (1998) primjenjuju AHP metodu u planiranju pridobivanja Croat. j. for. eng. 32(2011)1
drva. Heinonen i Pukkala (2004) u problemima pridobivanja drva slu`e se ina~icom HERO metode. Pro{ireno iskori{tavanje {uma osim pridobivanja drva obuhva}a i problem nedrvnih {umskih proizvoda. Tako Arp i Lavigne (1982) u vi{ekriterijske modele uklju~uju drvo, rekreaciju, lovstvo i divlja~. Hyberg (1987) postavlja MAUT model s dva atributa: proizvodnja drva i estetska vrijednost. Rauscher i dr. (2000) s obzirom na vi{e nedrvnih kriterija AHP metodom ocjenjuju ~etiri alternative u upravljanju {umama. Laukkanen i dr. (2002, 2005) u nekoliko problema iskori{tavanja {uma primjenjuju razli~ite glasa~ke tehnike. Kangas i dr. (2005) primjenjuju SMAA metodu te rekreacijske i ekolo{ke kriterije, a Pauwels i dr. (2007) u usporedbi vi{e alternativa u uzgajanju ari{evih sastojina primjenjuju ELECTRE. Podru~je biolo{ke raznolikosti s pozicije vi{ekriterijskoga odlu~ivanja ~esto je povezano s upravljanjem nacionalnim parkovima, rezervatima i sl., gdje odabir aktivnosti u gospodarenju vodi primjeni razli~itih modela. Npr. Kangas (1994) primjenjuje AHP metodu u upravljanju za{ti}enim podru~jima prirode u Finskoj. Rothley (1999) se koristi vi{ekriterijskim metodama za dizajniranje optimalne mre`e biolo{ke raznolikosti u Kanadi, a Kurttila i dr. (2006) uz pomo} MAUT metodologije utvr|uju optimalne iznose nadoknada za {umoposjednike koji pristaju na takvo gospodarenje {umama kojemu je prvi cilj o~uvanje biolo{ke raznolikosti. Nastojanja da se pitanja odr`ivoga gospodarenja u {umarstvu pove`u s vi{ekriterijskim modelima relativno su nova. Njihova se primjena u tom podru~ju uglavnom odnosi na ocjenu gospodarenja temeljem analize i povezivanja vi{e uobi~ajenih pokazatelja u jedan indeks kojim se mjeri odr`ivost {umskih sustava kao cjeline (Mendoza i Prabhu 2003, Maness
447
M. [por~i} i dr.
i Farrell 2004). Kant i Lee (2004) koriste glasa~ke tehnike i borda metodu za ocjenu i rangiranje {umskogospodarskih planova s obzirom na odr`ivost. Sli~an problem Mendoza i Dalton (2005) rje{avaju metodom AHP, a Huth i dr. (2005) metodom PROMETHEE. U po{umljavanju i osnivanju {uma prvi je vi{ekriterijski rad objavio Walker (1985) koji je razvio metodologiju za planiranje po{umljavanja, uzimanjem u obzir nekoliko drvnih vrsta, uzgojnih zahvata i sl. Vi{e je autora u pristupu tom pitanju kombiniralo MAUT i AHP metodu (Kangas 1993, Nousiainen i dr. 1998). Liu i dr. (1998) pomo}u AHP ocjenjuju regionalne projekte po{umljavanja u Kini, a Giliams i dr. (2005) uspore|uju AHP, ELECTRE i PROMETHEE u izboru najboljih alternativa pri osnivanju {uma u Belgiji. U podru~ju regionalnoga planiranja vi{ekriterijski su modeli primijenjeni u radovima u kojima se iznose slu~ajevi o planiranju ili istra`ivanju u~inkovitosti {umskoga gospodarenja na odre|enom nacionalnom ili regionalnom prostoru (Buongiorno i Svanquist 1982, Faith i dr. 1996, Liu i dr. 1998). Kangas i dr. (2001) analiziraju slu~aj gospodarenja {umama u isto~noj Finskoj pomo}u triju vi{ekriterijskih tehnika: MAUT, ELECTRE i PROMETHEE. Primjenom DEA metode Kao (1998) mjeri u~inkovitost {umskih okruga u Taiwanu, a Vennesland (2005) odre|uje u~inkovitost potpora u regionalnom razvoju Norve-
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443â&#x20AC;&#x201C;456)
Slika 2. Brojnost objavljenih radova s vi{ekriterijskim istra`ivanjima u {umarstvu Fig. 2 Number of published MCDM papers in forestry {ke. Hiltunen i dr. (2008) primjenjuju pet glasa~kih metoda pri strate{kom planiranju upravljanja u dr`avnim {umama u Finskoj. U {umarskoj industriji najve}i se dio radova odnosi na procjenu u~inkovitosti primjenom DEA me-
Slika 3. Zastupljenost vi{ekriterijskih radova u pojedinim podru~jima Fig. 3 Relative share of MCDM papers in different forestry topics 448
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
todologije. Tako, primjerice, Yin (1998) ocjenjuje u~inkovitost 44 tvrtke za proizvodnju papira u Americi, Nyrud i Bergseng (2002) analiziraju u~inkovitost 200 pilana u Norve{koj, Sowlati i Vahid (2006) ocjenjuju efikasnost kanadske drvne industrije, a Diaz-Balteiro i dr. (2006) istra`uju u~inkovitost inovacija u drvnoj industriji [panjolske. Nesigurnost i rizik izrazito su prisutni u {umarstvu u kojem nepotpuni podaci i nedostatne informacije pri planiranju i odlu~ivanju vrlo ~esto ne dopu{taju precizne procjene i planove. MAUT tehnike pritom su naj~e{}i vi{ekriterijski pristup problemu nesigurnosti i rizika (Pukkala 1998, Lexer i dr. 2000, Ananda i Herath 2005). Leskinen i dr. (2006) primjenjuju AHP za procjenu nesigurnosti povezane s preferencijama {umovlasnika u Finskoj, a Kangas (2006) pomo}u SMAA metode analizira rizike u konkretnom procesu dono{enja odluka. Navedeni radovi tek su neki primjeri provedenih istra`ivanja. U posljednjih tridesetak godina u vode}im je svjetskim ~asopisima objavljeno preko 250 vi{ekriterijskih radova koje Diaz-Balteiro i Romero (2008) razvrstavaju po podru~jima i metodama. Sama klasifikacija radova pritom ne mo`e biti precizna jer se neki radovi mogu razvrstati u vi{e podru~ja ili je u njima primijenjeno vi{e metoda. Neke je radove, tako|er, te{ko strogo razvrstati u pojedino podru~je. Pregled provedenih istra`ivanja ipak daje informaciju o vrsti problema i primijenjenim modelima vi{ekriterijskoga odlu~ivanja u {umarstvu. Slike 2 i 3 prikazuju brojnost radova prema zastupljenosti u pojedinim podru~jima.
4. Rezultati i istra`ivanja provedena u hrvatskom {umarstvu – Results and investigations conducted in Croatian forestry U ovom }e se poglavlju prikazati istra`ivanja u kojima su primijenjeni modeli vi{ekriterijskoga odlu~ivanja, a provedena su u hrvatskom {umarstvu. Istra`ivanja su provedena u okviru znanstvenoistra`iva~koga projektnoga zadatka za Hrvatske {ume d.o.o. Zagreb. Za svako provedeno istra`ivanje, odnosno objavljeni rad opisat }e se osnovne postavke rada i prikazati glavni rezultati. (a) Izbor radne metode pri proredi {umskih sastojina ([egoti} i dr. 2003) ^lanak se temelji na ocjeni djelotvornosti radnih metoda u proredama {umskih sastojina. Istra`ivanjima je obuhva}ena primjena pet razli~itih metoda rada i opreme na sje~i i privla~enju drva u proredama. Analiza i ocjena radnih metoda obavljena je Croat. j. for. eng. 32(2011)1
M. [por~i} i dr.
putem AHP metodologije pri ~emu su za usporedbe kori{teni sljede}i kriteriji: proizvodnost rada, potro{nja goriva i maziva pri sje~i i izradi, o{te}ivanje sastojine iskazano {tetama na tlu i stablima, te duljina rada motornom pilom i izlo`enost buci kao ergonomski ~imbenici. Formiranje hijerarhijske strukture kriterija i prora~uni u programskom paketu Expert Choice omogu}ili su rangiranje radnih metoda i dono{enje zaklju~aka o izboru najprikladnijih metoda s obzirom na postavljene kriterije. Pritom se nagla{ava da se pri oblikovanju {umskih radova analizirani kriteriji ne mogu promatrati odvojeno, ve} da se u nastojanjima za {to u~inkovitijim obavljanjem {umskih radova, osim pove}anju proizvodnosti rada pa`nja treba posvetiti i ergonomskim, ekolo{kim i drugim kriterijima. Na taj su na~in pokazane mogu}nosti primjene AHP metode u unapre|enju organizacije rada u proredama {umskih sastojina. (b) U~inkovitost prijevoza drva kamionskim skupovima odre|ena analizom ome|ivanja podataka ([por~i} i dr. 2006) U radu se primjenom DEA metodologije odre|uje u~inkovitost prijevoza drva kamionskim skupovima u hrvatskom {umarstvu. Osnovnim DEA modelima za 12 radnih jedinica mehanizacije i transporta utvr|ena je razina relativne u~inkovitosti u prijevozu drva koji one obavljuju u okviru poduze}a »Hrvatske {ume« d.o.o. Zagreb. Za ocjenu u~inkovitosti prijevoza analizirani su podaci koje je na temelju godi{njih poslovnih izvje{}a i ostvarenih vrijednosti na prijevozu drva sastavila Proizvodna slu`ba Hrvatskih {uma. Pri tome su kao ulazi u primijenjene modele odabrane po dvije varijable za inpute i outpute. Kao inputi u istra`ivanje su uklju~eni broj sredstava rada (kamionski skupovi) i poslovni rashodi, a outputi su predstavljeni obujmom prevezenoga drva i ostvarenim prihodom u pojedinim radnim jedinicama. Rezultati su istra`ivanja omogu}ili utvr|ivanje najuspje{nijih jedinica te odre|ivanje iznosa i izvora neu~inkovitosti ostalih jedinica. (c) Rangiranje radnih jedinica u hrvatskom {umarstvu ([egoti} i dr. 2007) U ovom su ~lanku primijenjene dvije metode vi{ekriterijskoga odlu~ivanja, AHP i DEA metoda. Pomo}u njih su rangirane radne jedinice mehanizacije »Hrvatskih {uma« d.o.o. Zagreb. Odre|ivanje uspje{nosti radnih jedinica obavljeno je s obzirom na njihov poslovni rezultat i koli~inu opasnoga otpada nastaloga u odr`avanju {umarske mehanizacije. U rezultatima je istra`ivanja utvr|eno da su pojedine radne jedinice, iako imaju razli~ite pojedina~ne rezultate prilikom odre|ivanje uspje{nosti i u~inkovitosti AHP odnosno DEA metodom, otprilike jednako
449
M. [por~i} i dr.
rangirane bez obzira na to koja je metoda primijenjena. Odnosno, utvr|eno je da su najbolje jedinice po AHP metodi, najbolje i po DEA metodi. (d) Ocjena uspje{nosti poslovanja organizacijskih cjelina u {umarstvu neparametarskim modelom ([por~i} 2007) Primjenom DEA metode ocijenjena je uspje{nost organizacijskih cjelina u hrvatskom {umarstvu. U istra`ivanja je uklju~eno 48 {umarija kao predstavnici ~etiriju glavnih regija u hrvatskom {umarstvu: ravni~nih poplavnih {uma, brdskih {uma sredi{njega dijela, gorskih {uma i sredozemnih kr{kih {uma. Svaka od regija zastupljena je u analizama s dvije uprave {uma podru`nice, odnosno sa {est {umarija iz svake uprave {uma. Kao inputi u model su uklju~eni povr{ina, drvna zaliha, ukupni tro{kovi i broj zaposlenika. Outputi su u istra`ivanjima predstavljeni ukupnim prihodima, etatom, investicijama u infrastrukturu i biolo{kom obnovom {uma. Rezultati relativne u~inkovitosti odre|eni su na temelju izra~una CCR i BCC modela usmjerenih outputima. Prikazani su podaci o frekvencijama relativno u~inkovitih jedinica u referentnim skupovima neu~inkovitih jedinica. Utvr|eni su udjeli projiciranih vrijednosti inputa i outputa u empirijskim vrijednostima te su utvr|eni izvori i iznosi neu~inkovitosti. Prikazan je utjecaj strukturnih karakteristika na relativnu u~inkovitost {umarija i analizirane su razlike u u~inkovitosti me|u upravama {uma i regija. Utvr|eni su ~imbenici slo`enosti radno-proizvodnoga okru`enja te je analiziran njihov odnos s rezultatima relativne u~inkovitosti kao i odnos relativne u~inkovitosti i ekonomskih pokazatelja poslovanja. Utvr|eno je da prosje~na relativna tehni~ka u~inkovitost analiziranih jedinica iznosi 82,9 % prema CCR modelu, odnosno 90,4 % prema BCC modelu te da u~inkovitost s obzirom na opseg djelovanja iznosi 91,9 %. Rezultati pokazuju da prosje~no najvi{u razinu u~inkovitosti imaju {umarije s povr{inom od 10 do 15 000 hektara, odnosno {umarije koje gospodare s 200 – 300 m3/ha drvne zalihe. Tako|er je utvr|eno da relativno ve}u razinu u~inkovitosti posti`u jedinice u kontinentalnim regijama te da izme|u slo`enosti radno-proizvodnoga okru`enja i relativne u~inkovitosti postoji sna`na korelacija. (e) Analiza ome|ivanja podataka kao metoda mjerenja efikasnosti – mogu}nosti primjene u {umarstvu ([por~i} i dr. 2007) U ~lanku se opisuju mogu}nosti primjene DEA metode u {umarstvu te obrazla`e va`nost modela i tehnika koji mogu pridonijeti lak{emu analiziranju, planiranju i predvi|anju u gospodarenju {umama. Obja{njava se koncept relativne u~inkovitosti i obra-
450
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
zla`u matemati~ko-statisti~ke osnove DEA metode. Uspore|uju se tradicionalne tehnike mjerenja u~inkovitosti i DEA te opisuju prednosti i nedostaci DEA metode. Pregledom dijela provedenih istra`ivanja prikazani su primjeri primjene DEA metode u {umarstvu. Temeljem prikazanih primjera, karakteristika DEA metode i opisanih mogu}nosti primjene zaklju~uje se da DEA u {umarstvu, jednako kao u mnogim drugim poslovnim sustavima, mo`e biti vrlo sna`na podr{ka planiranju i odlu~ivanju. (f) Primjena DEA metode u ekolo{kom istra`ivanju odr`avanja {umske mehanizacije ([por~i} i dr. 2009) U istra`ivanju se razmatraju tehnike ocjenjivanja u~inkovitosti primjenjive pri uspore|ivanju organizacija koje upravljaju / gospodare okoli{em pri ~emu njihovu uspje{nost osim nov~ane dobiti odre|uje i ekolo{ka dimenzija poslovanja. U {umarstvu se pritom, s ekolo{koga stajali{ta, uporaba strojeva pri {umskim radovima i problematika ekolo{kih standarda pri odr`avanju mnogobrojne {umarske mehanizacije isti~u kao jedan od najva`nijih pritisaka na {umske ekosustave. Tako je primjenom DEA metode ocijenjena poslovna uspje{nost i ekolo{ka u~inkovitost 13 radnih jedinica u hrvatskom {umarstvu, pri ~emu su kao inputi uzeti brojnost zaposlenika i broj mehaniziranih sredstava rada, a kao outputi poslovni rezultat radnih jedinica i koli~ine opasnoga otpada (otpadne gume, kruti otpad i otpadno ulje) nastaloga pri odr`avanju mehanizacije. (g) Vi{ekriterijsko odlu~ivanje kao podr{ka u gospodarenju {umama – modeli i iskustva ([por~i} i dr. 2010) U ~lanku se prikazuju vi{ekriterijski modeli koji u {umarstvu mogu poslu`iti kao podr{ka u planiranju i odlu~ivanju. Ukratko je opisano i uspore|eno vi{e metoda me|u kojima su: analiza ome|ivanja podataka, analiti~ki hijerarhijski proces, jednostavno vi{eatributno rangiranje, metode vi{ega ranga i dr. Cilj je bio pojasniti za koje se vrste zadataka i problema takve metode mogu primijeniti u {umarstvu. Time je omogu}en uvid u karakteristike pojedinih metoda i pomo} u odabiru mogu}ih metoda u eventualnoj primjeni. Uloga i zna~enje vi{ekriterijskih modela u {umarstvu opisuje se tako|er brojnim primjerima i izvorima u kojima su primijenjeni razli~iti modeli. (h) Vi{ekriterijski model za optimalan izbor tvrtki drvne industrije (Moro i dr. 2010) U radu se prikazuje vi{ekriterijski model koji je izra|en radi primjene pri raspodjeli financijskih potpora u drvnoj industriji. Odjel za drvnu industriju Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443â&#x20AC;&#x201C;456)
M. [por~i} i dr.
Tablica 2. Pregled i usporedba osnovnih informacija o provedenim istra`ivanjima Table 2 Overview and comparison of basic information on conducted investigations Vrsta modela Type of model
Primjer sa stvarnim podacima Illustration with real data
a
AHP
Da Yes
b
DEA
Da Yes
c
AHP, DEA
Da Yes
d
DEA
Da Yes
e
DEA
NE No
f
DEA
Da Yes
g
DEA, AHP, SMART, Outsanking SMAA ...
Da Yes
DEA
Da Yes
Rad Reference
h
Priroda i vrsta problema Nature and context of the problem Rangiranje metoda rada u proredama Selection of work method in forest stand thinnings Ocjena radnih jedinica mehanizacije H[ Evaluation of H[ working units Poslovanje radnih jedinica i {umska mehanizacija Business activity and forestry mechanization U~inkovitost organizacijskih jedinica {umarstva Efficiency of forestry organizational units Primjena u {umarstvu Application in forestry Poslovna i ekolo{ka u~inkovitost radnih jedinica Business and ecological efficiency of working units Primjeri i mogu}nosti primjene u {umarstvu Examples and possibilities of application in forestry Rangiranje tvrtki drvne industrije Ranking of wood industry companies
Ministarstva regionalnoga razvoja, {umarstva i vodnoga gospodarstva raspisao je natje~aj za dodjelu nepovratnih sredstava za razvoj tvrtki drvne industrije i proizvodnje namje{taja u Hrvatskoj. Na natje~aj se prijavilo vi{e tvrtki koje su predale tra`ene podatke o poslovanju i predlo`ile odre|ene projekte. U tome je prepoznat problem vi{ekriterijskoga odlu~ivanja i razvijen je model za optimalan izbor tvrtki, odnosno dodjelu sredstava. Model je zasnovan na DEA metodi. U tablici 2 prikazan je pregled i usporedba provedenih istra`ivanja prema vrsti modela primijenjena u radu, prirodi problema i podru~ja {umarstva, broju i vrsti postavljenih kriterija te broju promatranih alternativa, odnosno uspore|ivanih jedinica (donositelja odluke). Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Broj i vrsta kriterija Number and type of criteria
Broj alternativa/ jedinica Number of alternatives/ DMUs
1. produktivnost, 2. o{te}ivanje, 3.ergonomija, 4. energija 1. productivity, 2. stand damage, 3. ergonomics, 4. energy
5
1. radna sredstva, 2. rashodi, 3. obujam drva, 4. prihodi 1. work means, 2. expenses, 3. wood volume, 4. income
12
1. zaposlenici, 2. radna sredstva, 3. poslovni rezultat, 4. opasni otpad 1. employees, 2. work means, 3. financial result, 4. hazardous.waste 1. povr{ina, 2. drvna zaliha, 3. tro{kovi, 4. zaposleni, 5. prihod, 6. etat, 7. investicije, 8. biol. obnova 1. land, 2. growing stock, 3. costs, 4. employees, 5. revenues, 6. timber, 7.investments, 8. biological renewal
9
48
-
â&#x20AC;&#x201C; 1. radnici, 2. radna sredstva, 3. dobit/gubitak, 4. koli~ina otpada 1. labour, 2. work means, 3. profit, 4 volume of waste
13
Izvori s razli~itim brojem i vrstom kriterija odnosno alternativa References with different number and kind of criteria and alternatives 1. du`ina poslovanja, 2. zaposlenici, 3. prihod, 4. udio izvoza 1. company age, 2. employees, 3. income, 4. share of export.
31
5. Rasprava i zaklju~ci â&#x20AC;&#x201C; Discussion and conclusions Djelotvorno gospodarenje {umama ubraja se u rje{avanje svjetskih problema u vezi s energijom, sirovinama i kvalitetom `ivota. Planiranje i odlu~ivanje u {umskom gospodarenju pritom je instrument od sredi{nje va`nosti, jednako za usmjeravanje {umskih uprava i poduze}a u gospodarenju {umama te za osiguranje javnoga interesa u dono{enju odluka vezanih uz {umarstvo. U {umarstvu mnogih zemalja oni koji upravljaju (gospodare) {umama kao podloge pri dono{enju odluka koriste se razli~itim matemati~kim modelima. U tom smislu primjena razli~itih metoda i modela vi{ekriterijskoga odlu~ivanja mo`e {umarstvu pru`iti potrebnu podr{ku u planiranju i odlu~ivanju.
451
M. [por~i} i dr.
Op}enito, pod dono{enjem odluke razumjeva se izbor neke od alternativa kojima se rje{ava dani problem. U postupku vi{ekriterijskoga odlu~ivanja oni koji donose odluke rangiraju skup alternativnih rje{enja i odabiru ono rje{enje koje po vlastitim preferencijama smatraju najboljim. Da bi se rangiranje moglo obaviti, moraju se postaviti kriteriji koji su relevantni i po mi{ljenju donositelja odluke zna~ajni za odre|eni problem. U rangiranju razli~itih alternativa svaka od alternativa ocjenjuje se s obzirom na svaki od postavljenih kriterija i donosi se prijedlog odluke odnosno odabire najbolje rangirana alternativa. Naglasak je pritom na tome da se prijedlog odluke temelji i donosi na racionalnim argumentima. Planiranje i odlu~ivanje u {umarstvu je nagla{eno slo`eno zbog vi{estrukih ciljeva gospodarenja {umama, odnosno zbog mnogobrojnosti i {irokoga raspona te{ko usporedivih, ali i suprotstavljenih kriterija i interesa koji utje~u na proces odlu~ivanja. Vi{ekriterijske metode pritom mogu olak{ati proces dono{enja odluka i time umanjiti mnoge izazove u dana{njem zahtjevnom i slo`enom planiranju {umskoga gospodarenja. O tome pi{u mnogi autori, npr. Tarp i Helles (1995), Kr~ (1999), Kangas i Kangas (2005), Herath i Prato (2006) i dr. Svakako da vi{ekriterijsko odlu~ivanje i operacijska istra`ivanja pritom ne mogu rije{iti sva pitanja i probleme u {umarstvu, ali mogu poslu`iti kao platforma na kojoj se rezultati razli~itih znanstvenih podru~ja mogu sveobuhvatno iskoristiti u procesu odlu~ivanja. Tako|er je potrebno istaknuti da rukovo|enje bilo kojom organizacijom zahtijeva sposobnost u~inkovite procjene i analize informacija generiranih u poslovnom procesu. Kod organizacija, kakve su {umarske tvrtke, koje gospodare prirodnim resursima i dono{enjem poslovnih odluka utje~u na okoli{, to je s gledi{ta ekolo{ke obazrivosti i okoli{noga menad`menta jo{ kriti~nije. Razvoj i primjena metoda koje do sada nisu tradicionalno kori{tene u rukovo|enju takvih organizacija i djelatnosti, menad`mentu mo`e pru`iti vrijednu pomo} na strate{koj, takti~koj i/ili operativnoj razini planiranja i odlu~ivanja. Neke od metoda koje su u tom smislu posljednjih godina do`ivjele {iroku primjenu su npr. analiti~ki hijerarhijski proces (AHP) i analiza ome|ivanja podataka (DEA). U radu se, osim navedenih, prikazuju i ostale glavne metode vi{ekriterijskoga odlu~ivanja: vi{eatributna teorija korisnosti (MAUT), metode vi{ega ranga, glasa~ke tehnike i analiza stohasti~ke vi{ekriterijske prihvatljivosti (SMAA). Opisuju se njihove osnovne zna~ajke te daje kratak pregled i analiza problema i podru~ja u kojima su dosada primijenjene u {umarstvu. Posebno se prikazuju istra`ivanja koja su u posljednjih nekoliko godina provedena u
452
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
hrvatskom {umarstvu. Cilj je bio pru`iti informaciju o dosada{njim iskustvima, ulozi i zna~aju vi{ekriterijskoga odlu~ivanja i na taj na~in pridonijeti tomu da {umarska struka razvije svijest o zna~enju i mogu}oj ulozi koju vi{ekriterijski modeli odlu~ivanja mogu imati u {umarstvu. Isto tako, brojni citirani radovi mogu biti vrijedan izvor referencija studentima, istra`iva~ima, stru~njacima i {umarskim prakti~arima. Rezultati pokazuju da je u {umarskoj literaturi u posljednjih tridesetak godina objavljen zna~ajan broj radova u kojima se vi{ekriterijski modeli primjenjenuju u razli~itim {umarskim problemima i podru~jima kao {to su: pridobivanje drva i iskori{tavanje {uma, biolo{ka raznolikost, odr`ivo gospodarenje, regionalno planiranje i dr. Broj objavljenih radova u pojedinim godinama tako|er upu}uje na pove}anu primjenu vi{ekriterijskih istra`ivanja u {umarstvu i vrlo visoku stopu porasta brojnosti takvih radova u posljednjim godinama. S obzirom na u~estalost i brojnost vi{ekriterijskih istra`ivanja u svijetu u hrvatskom je {umarstvu primjena vi{ekriterijskih modela jo{ uvijek nedovoljno zastupljena. Uglavnom se radi o povremenim istra`ivanjima koja se ve}inom odnose na ocjenu u~inkovitosti u gospodarenju {umama. Provedena istra`ivanja ipak upu}uju na svrhovitost i opravdanost primjene vi{ekriterijskih matemati~kih modela i isti~u mogu}nosti primjene vi{ekriterijskoga planiranja i odlu~ivanja s uklju~enim multifunkcionalnim zada}ama {ume i nagla{enim zahtjevima odr`anja biolo{ke raznolikosti, sposobnosti obnavljanja, trajnoga o~uvanja {uma i sl. Pokazuje se kako metode vi{ekriterijskoga odlu~ivanja mogu poslu`iti za analizu problema odlu~ivanja i pomo}i u dono{enju najbolje mogu}e ili barem zadovoljavaju}e odluke te na taj na~in pridonijeti pouzdanijemu planiranju i objektivnijemu odlu~ivanju u {umarstvu.
6. Literatura – References Ananda, J., G. Herath, 2003: The use of Analytic Hierarchy Process to incorporate stakeholder preferences into regional forest planning. Forest Policy and Economics, 5(1): 13–26. Ananda, J., G. Herath, 2005: Evaluating public risk preferences in forest land-use choices using multi-attribute utility theory. Ecolgical Economics, 55(3): 408–419. Arp, P. A., D. R. Lavigne, 1982: Planning with goal programming: a case study for multiple.use of forested land. Forestry Chronicle, 58(5): 225–232. Bogetoft, P., B. J. Thorsen, N. Strange, 2003: Efficiency and merger gains in the Denish Forestry Extension Service. Forest Science, 49(4): 585–595. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
M. [por~i} i dr.
Brans, J. P., Ph. Vincke, B. Mareschal, 1986: How to select and how to rank projects: the PROMETHEE method. European Journal of Operational Research, 24(2): 228–238.
Hyberg, B. T., 1987: Multiattribute decision theory and forest management; a discussion and application. Forest Science, 33(4): 835–845.
Buongiorno, J., N. H. Svanquist, 1982: A separable goal programming model of the Indonesian forestry sector. Forest Ecology and Management, 4(1): 67–78.
Kahraman, C., 2008: Fuzzy multi-criteria decision making: theory and applications with recent developments. Berlin/Heidelberg, 591 str.
Charnes, A., W. Cooper, A. Lewin, L. Seiford, 1994: Data envelopment analysis, theory, methodology and applications. Kluwer Academic Publishers, Boston.
Kajanus, M., J. Kangas, M. Kurttila, 2004: The use of value focused thinking and the A’WOT hybrid method in tourism management. Tourism Management, 25(4): 499–506.
Diaz-Balteiro, L., C. Romero, 1998: Modeling timber harvest scheduling problems with multiple criteria: an application to Spain. Forest Science, 44(1): 47–57.
Kangas, J., 1992: Multiple-use planning of forest resources by using analytic hierarchy process. Scandinavian Journal of Forest Research, 7(1–4): 259–268.
Diaz-Balteiro, L., A. C. Herruzo, M. Martinez, J. González-Pachón, 2006: An analysis of productive efficiency and innovation activity using DEA: An application to Spain’s wood-based industry. Forest Policy and Economics, 8(7): 762–773.
Kangas, J., 1993: A multi-attribute preference model for evaluating the reforestation chain alternatives of a forest stand. Forest Ecology and Management, 59(3–4): 271–288.
Diaz-Balteiro, L., C. Romero, 2008: Making forestry decisions with multiple criteria – a review and an assessment. Forest ecology and management, 255(8–9): 3222–3241. Faith, O. P., P. A. Walker, J. R. Ive, L. Belbin, 1996: Integrating conservation and forestry production: exploring trade-offs between biodiversity and production in regional land-use assessment. Forest ecology and management, 85(1–3): 251–260 Field, D. B., 1973: Goal programming for forest management. Forest Science, 19(2): 125–135. Gilliams, S., D. Raymaekers, B. Muys, J. Orshoven, 2005: Comparing multiple criteria decision methods to extend a geographical information system on afforestation. Computers and Electronics in Agriculture, 49(1): 142–158. Hallefjord, A., K. Jornsten, O. Eriksson, 1986: A long range forestry planning problem with multiple objectives. European Journal of Operational Research, 26(1): 123–133. Heinonen, T., T. Pukkala, 2004: A comparison of one- and two-compartement neighbourhoods in heuristic search with spatial forest management goals. Silva Fennica, 38(3): 319–332. Herath, G., T. Prato, 2006: Using multi-criteria decision analysis in natural resource management. Ashgate publishing, Hampshire, England, 239 str. Hiltunen, V., J. Kangas, J. Pykäläinen, 2008: Voting methods in strategic forest planning – Experiences from Metsähallitus. Forest Policy and Economics, 10(3): 117–127. Howard, A. F., J. D. Nelson, 1993: Area-based harvest scheduling and allocation of forest land using methods for multiple-criteria decision making. Canadian Journal of Forest Research, 23 (2): 151–158. Huth, A., M. Drechsler, P. Kohler, 2005: Using multicriteria decision analysis and a forest growth model to assess impacts of tree harvesting in Dipterocarp lowland rain forests. Forest Ecology and Management, 207(1–2): 215–232. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Kangas, J., 1994: An approach to public participation in strategic forest management planning. Forest Ecology and Management, 70(1–3): 75–88. Kangas, A., J. Kangas, J. Pykalainen, 2001: Outranking methods as tools in strategic natural resources planning. Silva fennica, 35(2): 215–227. Kangas, J., J. Hokkanen, A. Kangas, R. Lahdelma, P. Salminen, 2003: Applying stochastic multicriteria acceptability analysis to forest ecosystem management with both cardinal and ordinal criteria. Forest Science, 49(6): 928–937. Kangas, J., A. Kangas, 2003: Multicriteria approval and SMAA-O in natural resource decision analysis with both cardinal and ordinal criteria. Journal of Multi-Criteria Decision Analysis, 12(1): 3–15. Kangas, J., R. Store, A. Kangas, 2005: Socioecological landscape planning approach and multicriteria acceptability analysis in the multiple-purpose forest management. Forest Policy and Economics, 7(4): 603–614. Kangas, J., A. Kangas, 2005: Multiple criteria decision support in forest management – the approach, methods applied, and experiences gained. Forest ecology and management, 207(1–2): 133–143. Kangas, A., 2006: The risk of decision making with incomplete criteria weight information. Canadian Journal of Forest Research, 36(1): 195–205. Kangas, A., J. Kangas, R. Lahdelma, P. Salminen, 2006: Using SMAA-2 method with dependent uncertainties for strategic forest planning. Forest Policy and Economics, 9(2): 113–125. Kant, S., S. Lee, 2004: A social choice approach to sustainable forest management: an analysis of multiple forest values in Northwestern Ontario. Forest Policy and Economics, 6(3–4): 215–227. Kao, C., 1998: Measuring the efficiency of forest districts with multiple working circles. Journal of the Operational Research Society, 49(6): 583–590. Kao, C., J. D. Brodie, 1979: Goal programming for reconciling economic, even flow and regulation objectives in forest
453
M. [por~i} i dr.
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
harvest scheduling. Canadian Journal of Forest Research, 9(4): 525–531.
resource management. Forest Ecology and Management, 174(1–3): 329–343.
Keeney, R. L., H. Raiffa, 1976: Decisions with multiple objectives: preferences and value tradeoffs. John Wiley & Sons, NY.
Mendoza, G. A., W. J. Dalton, 2005: Multi-stakeholder assessment of forest sustainability: multi-criteria analysis and a case of the Ontario forest assessment system. Forestry Chronicle, 81(2): 222–228.
Koksalan, M. M., S. Zionts, 2001: Multiple criteria decision making in the new millennium. Springer, Berlin/Heidelberg, 478 str. Kr~, J., 1999: Ve~kriterijalno dinami~no vrednotenje tehnolo{kih, ekonomskih, socialnih in ekolo{kih vplivov na gospodarjenje z gozdovi. Disertacija, Biotehni{ka fakulteta, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, 174 str. Kurttila, M., J. Pykalainen, P. Leskinen, 2006: Defining the forest landowner’s utility-loss compensative subsidy level for a biodiversity object. European Journal of Forest Research, 125(1): 67–78. Lahdelma, R., J. Hokkanen, P. Salminen, 1998: SMAA – Stochastic multiobjective acceptability analysis. European Journal of Operational Research, 106(1): 137–143. Laukkanen, S., A. Kangas, J. Kangas, 2002: Applying voting theory in natural resource management: a case of multiple-criteria group decision support. Journal of Environmental Management, 64(2): 127–137. Laukkanen, S., T. Palander, J. Kangas, A. Kangas, 2005: Evaluation of the multicriteria approval method for timber-harvesting group decision support. Silva Fennica, 39(2): 249–264. LeBel, L. G., 1996: Performance and efficiency evaluation of logging contractors using Data envelopment analysis. Dissertation, Virginia Polytechnic Institute and State University. Blacksburg, 201 str. Leskinen, P., J. Viitanen, A. Kangas, J. Kangas, 2006: Alternatives to incorporate uncertainty and risk attitude in multicriteria evaluation of forest plans. Forest Science, 52(3): 304–312. Lexer, M. J., K. Honniger, H. Scheifinger, C. Matulla, N. Groll, H. Kromp Kolb, 2000: The sensitivity of central European mountain forests to scenarios of climatic change: methodological frame for a large-scale risk assessment. Silva Fennica, 34(2): 113–129. Liu, A., A. Collins, S. Yao, 1998: A multi-objective and multi-design evaluation procedure for environmental protection forestry. Environmental and Resource Economics, 12(2): 225–240. Maness, T., R. Farrell, 2004: A multi objective scenario evaluation model for sustainable forest management using criteria and indicators. Canadian Journal of Forest Research, 34 (10): 2004–2017. Maystre, L. Y., J. Pictet, J. Simos, 1994: Methodes multicriteres ELECTRE. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, Switzerland. Mendoza, G. A., R. Prabhu, 2003: Qualitative multi-criteria approaches to assessing indicators of sustainable forest
454
Moro, M., M. [por~i}, K. [egoti}, A. Pirc, R. Ojurovi}, 2010: The multi-criteria model for optimal selection of croatian wood industry companies. Proceedings of International scientific conference Wood processing and furniture manufacturing: present conditions, opportunities and new challanges, Vyhne, Slovakia, 6–8. October 2010, str. 117–123. Nousiainen, I., L. Tahvanainen, L. Tyrvainen, 1998: Landscape in farm-scale land-use planning. Scandinavian Journal of Forest Research, 13(1–4): 477–487. Nyrud, A. Q., E. R. Bergseng, 2002: Production efficiency and size in Norwegian sawmilling. Scand. J. For. Res., 17: 566–575. Pauwels, D., P. Lejeune, J. Rondeux, 2007: A decision support system to simulate and compare silvicultural scenarios for pure even-aged larch stands. Annals of Forest Science, 64(3): 345–353. Pukkala, T., 1998: Multiple risks in multi-objective forest planning integration and importance. Forest Ecology and Management, 111(2–3): 265–284. Rauscher, H. M., F. T. Lloyd, D. L. Loftis, M. J. Twery, 2000: A practical decision-analysis process for forest ecosystem management. Computers and Electronics in Agriculture, 27(1–3): 195–226. Rothley, K. D., 1999: Designing bioreserve networks to satisfy multiple, conflicting demands. Ecological Applications, 9(3): 741–750. Saty, T. L., 1980: The analytical hierarchy process. McGraw-Hill, New York. Sarkis, J., J. Weinrach, 2001: Using data envelopment analysis to evaluate environmently conscious waste treatment technology. Journal of Cleaner Production, 9(5): 417–427. Sowlati, T., S. Vahid, 2006: Malmquist productivity index of the manufacturing sector in Canada from 1994 to 2002, with a focus on the wood manufacturing sector. Scandinavian Journal of Forest Research, 21(5): 424–433. [egoti}, K., M. [por~i}, I. Martini}, 2003: The choice of a working method in forest stand thinning. SOR 03 Proceedings – The 7th International Symposium on Operational Research in Slovenia, Pod~etrtek, Slovenia, September 24–26, 2003, str. 153–159. [egoti}, K., M. [por~i}, I. Martini}, 2007: Ranking of the mechanisation working units in the forestry of Croatia. SOR '07, Proceedings of the 9th International Symposium on Operational Research, Nova Gorica, Slovenia, September 26–28, 2007, str. 247–251. [por~i}, M., 2007: Ocjena uspje{nosti poslovanja organizacijskih cjelina u {umarstvu neparametarskim modelom (Evaluation of business success of organisational units in Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
forestry by nonparametric model). Disertacija, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, str. 1–112 + VIII. [por~i}, M., K. [egoti}, I. Martini}, 2006: Efikasnost prijevoza drva kamionskim skupovima odre|ena analizom ome|ivanja podataka (Efficiency of wood transport by truck assamblies determined by Data Envelopment Analysis). Glasnik za {umske pokuse, pos. izdanje 5: 679–691. [por~i}, M., I. Martini}, M. Landeki}, M. Lovri}, 2008: Analiza ome|ivanja podataka kao metoda efikasnosti – mogu}nosti primjene u {umarstvu (Data Envelopment Analysis as the efficiency measurement tool – possibilities of application in forestry). Nova mehanizacija {umarstva, 29: 51–59. [por~i}, M., I., Martini}, M., Landeki}, M., Lovri}, 2009: Measuring efficiency of organisational units in Forestry by nonparametric model. Croatian Journal of Forest Engineering, 30(1): 1–13. [por~i}, M., I. Martini}, K. [egoti}, 2009: Application of Data Envelopment Analysis’ in ecological research of maintenance of forestry mechanisation. Strojni{ki vestnik – Journal of Mechanical Engineering, 55(10): 599–608. [por~i}, M., M. Landeki}, M. Lovri}, S. Bogdan, K. [egoti}, 2010: Vi{ekriterijsko odlu~ivanje kao podr{ka u gospodarenju {umama – modeli i iskustva (Multiple criteria decision making in forestry – methods and experiences). [umarski list, 134(5–6): 275–286.
M. [por~i} i dr.
Tarp, P., F. Helles, 1995: Multi-criteria decision making in forest management planing – an overview. Journal of Forest Econonomics, 1(3): 273–306. Triantaphyllou, E., 2000: Multi-criteria decision making methods: a comparative study. Kluwer, Dordrecht, Netherlands, 288 str. Vennesland, B., 2005: Measuring rural economic development in Norway using data envelopment analysis. Forest Policy and Economics, 7(1): 109–119. Venter, S.N., A.L. Kühn, J. Harris, 1998: A method for the prioritization of areas experiencing microbial pollution of surface water. Water Science and Technology, 38(12): 23–27. Vincke, Ph., 1992: Multi-criteria decision aid. Wiley, New York. Walker, H. D., 1985: An alternative approach to goal programming. Canadian Journal of Forest Research, 15(2): 319–325. Wolfslehner, B., H. Vacik, M.J. Lexer, 2005: Application of the analytic network process in multi-criteria analysis of sustainable forest management. Forest Ecology and Management, 207(1–2): 157–170. Yin, R., 1998: DEA: a new metodology for evaluating the performance of forest products producers. Forest Products Journal, 48(1): 29–34.
Abstract
Planning and Decision Making Models in Forestry Forest resources and related benefits represent an important part of fulfilling the human need for energy, raw materials and quality of life. These potential benefits of forests cover a broad specter of goods and services. Among other things, they include: wood, recreation, water, soil preservation, game, scenic beauty, etc. Many of these benefits and services can be simultaneously gained from forest stands. And still there are many debates on how to manage forests and to what purpose, while many countries have legislation that prescribes forest management and/or protects certain functions of forests, where the basic postulate of forest management is the multifunctional use of forests. In this manner the crucial economical, ecological and social functions of forests are fulfilled. Forest management should enable careful use of forests and forest land in the process of procurement of respective products and services. In that sense, the planning, decisions regarding the use of forests and forest land, specificities of management of respective resources, productivity and stability of forest functions have an important bearing on sustainable and effective management of forests. Planning and management of forest resources represents a very complex task mainly for its multitude and a broad specter of criteria used in the decision making process. That means that any decision making is under different influences, and that any decision made has further influence on various aspects of nature. These influences and criteria include: a) economical issues – wood production, non-wood forest products, game management, hunting; b) ecological and environmental issues – soil erosion, watershed regulation, biodiversity, carbon sink, scenic beauty, influence on climate; c) social issues – recreational activities, tourism, employment, rural development, etc. Moreover, the complexity of a large proportion of forestry issues is increasing due to the way in which interest and social groups and organizations perceive the relative importance of specific criteria and appraise the management of forests, and assess the »goodness« of management of forest resources, accordingly. The importance of specific criteria and evaluation of forest management in that sense depends on personal standpoints and opinions of each individual or group. All of the above daily increases the complexity of forest management, worsening the management
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
455
M. [por~i} i dr.
Modeli planiranja i odlu~ivanja u {umarstvu (443–456)
conditions and making planning and decision making in forestry very demanding. In such a situation the common application of multi-criteria decision making and different techniques of group decision making are becoming an important and potentially desirable way for solving forestry issues. It is considered that multi-criteria decision models and methods can provide to modern forestry, which has multiple aims and tasks, and a multitude of interest groups with often conflicting interests, a strong and flexible support to decision making. The emphasis is on the fact that the decision proposals and decision statements must be based on rational arguments. Some of the methods that lately have had a broad field of application are Analytical Hierarchy Process (AHP) and Data Envelopment Analysis (DEA). Further to the above, this paper also presents many other methods of multi-criteria decision making; Multi-Attribute Utility Theory (MAUT), Outranking methods, voting techniques and Stochastic Multiple-Criteria Acceptability Analysis (SMAA). Their basic features are presented, a short overview of each method is given and the areas of application in the field of forestry are indicated. Special attention is given to the researches that have been conducted in the Croatian forestry in the last few years. The aim was to provide information of the existing experiences, the actual role and significance of multiple-criteria decision making, and its future perspective. Many of the cited papers can be a valuable source of information to students, researchers, experts and forestry practitioners. The results show that in the last thirty years a significant number of papers dealing with multiple-criteria decision making models have been published, contributing to the awareness of forestry experts regarding the potential role of these models that could be applied in many aspects of forestry, such as: logging and forest utilization, biodiversity, sustainable management, regional planning, etc. The number of published papers in specific years also indicates an increasing trend of use of multiple-criteria decision making models in forestry, especially in the last few years. Considering the frequency of multiple-criteria research in the world, the application of such models in the Croatian forestry is still lagging behind. Mostly it involves periodical research focused on evaluation of effectiveness of forest management. These researches, however, point to the justification and possibility of application of multiple-criteria decision making in multifunctional forest management, with the emphases on sustainability of biodiversity, regeneration capacity and sustainable management. This paper also shows how multiple-criteria decision making can be used for analyzing the choice of the best or at least satisfactory decision, and thus contribute to more reliable planning and more objective decision making in forestry. Keywords: forestry, forest management, multiple criteria decision making, MCDM methods, AHP, DEA, Outranking, MAUT, SMAA
Adresa autorâ – Authors’ address:
Received (Primljeno): 13. 10. 2010. Accepted (Prihva}eno): 13. 12. 2010
456
Doc. dr. sc. Mario [por~i} e-po{ta: sporcic@sumfak.hr Matija Landeki}, dipl. in`. {um. e-po{ta: mlandekic@sumfak.hr Marko Lovri}, dipl. in`. {um. e-po{ta: mlovric@sumfak.hr Prof. dr. sc. Ivan Martini} e-po{ta: martinic@sumfak.hr [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu Zavod za {umarske tehnike i tehnologije Sveto{imunska 25 HR – 10002 Zagreb HRVATSKA Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Znanstveni rad – Research article
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega Stjepan Posavec, Juraj Zeli}, Ivica Fliszar, Karlo Beljan Nacrtak – Abstract U neposrednoj suradnji s Razvojnom slu`bom i drugim stru~njacima Hrvatskih {uma d.o.o. Zagreb te [umarskoga fakulteta Sveu~ili{ta u Zagrebu dogovoreno je istra`ivanje problema utvr|ivanja vrijednosti {umskih sastojina i odre|ivanja cijene drva na panju za glavne vrste drve}a. Problemi gospodarenja {umom uklju~uju mnogo razli~itih varijabli. One mogu biti biolo{ke kao {to su rast i prirast te vrsta tla, ekonomske kao {to su cijena drva i tro{ak rada i socijalne kao {to su ekolo{ki zakoni. U radu je kori{tena metoda sada{nje sje~ive vrijednosti za izra~un vrijednosti sastojine, metoda analize tro{kova, odnosno model tro{kova utemeljen na aktivnostima, te ekonomi~nost i rentabilnost gospodarenja. Rezultati istra`ivanja trebali bi, s gledi{ta ukupnoga gospodarenja {umama, pridonijeti kvalitetnijemu odlu~ivanju pri izvo|enju {umskih radova, a s ekonomskoga gledi{ta pove}anju u~inkovitosti i ekonomi~nosti {umskih radova. U radu su prikazane ukupne vrijednosti {uma, vrijednosti etata, tro{kovi biolo{ke obnove {uma po svim gospodarskim jedinicama U[P Po`ega, prihodi i rashodi u iskori{tavanju {uma, te rentabilnost i ekonomi~nost. Metodama analize poslovanja {umarskoga poduze}a istra`ivan je na~in utjecaja biolo{kih i ekonomsko-tehni~kih zahvata kao ~imbenika razvitka. Utvr|eno je da za vrednovanje utjecaja tih ~imbenika treba koristiti specifi~ne veli~ine i indikatore koji iskazuju promjene u vrijednosti, odnosno potencijalu obnovljivoga resursa. Klju~ne rije~i: vrednovanje {uma, tro{kovi, rentabilnost, ekonomi~nost, U[P Po`ega
1. Uvod – Introduction Vrednovanje {uma tra`i procjenjivanje gospodarskih (drvo, sporedni {umski proizvodi), op}ekorisnih (ekolo{ke i socijalne funkcije) i asimilacijskih funkcija {ume. U tu se svrhu koriste razli~ite tr`i{ne i netr`i{ne metode procjene, ali i metode kvalitativnoga opisivanja i bodovni sustavi. Odre|ivanje ukupne i vrijednosti svake funkcije potrebno je zbog u~inkovitijega upravljanja resursima i pobolj{anja odluka za projekte investiranja u {umarstvu. Klasi~ne metode utvr|ivanja vrijednosti temelje se na izra~unavanju vrijednosti drvne zalihe (sastojine) i zemlji{ta. Utvr|ivanje drvne zalihe predmet je ure|ivanja {uma. Koli~inska inventura provodi se na razini sastojina (odsjek, odjel) jer su {ume izrazito heterogene s obzirom na bonitet, obrast, vrstu drve}a itd. Pojedine sastojine imaju po svom polo`aju razli~ite uvjete iskori{tavanja. Prihodi koji se iz njih ostvaruju ovise o tro{kovima transporta i mogu}nosti kori{tenja razli~itih sredstava i metoda rada. U praksi, pri utvr|ivanju vrijednosti {ume i {umskoga Croat. j. for. eng. 32(2011)1
zemlji{ta koriste se mjerila koja su propisana posebnim pravilnicima. Pri procjeni valja utvrditi i tro{kove proizvodnje drvne zalihe (tro{ak osnivanja, uzgajanja, za{tite i administrativni tro{ak), {to je, zbog razlika koje nastaju tijekom dugoga procesa proizvodnje, gotovo nemogu}e. Sve to ~ini procjenu vrijednosti izuzetno kompliciranom i zahtjeva individualan, specijalisti~ki pristup. A kada se uspiju s odre|enom sigurno{}u odrediti materijalni prinosi i tro{kovi, nov~ani }e prinosi ipak ovisiti o nesigurnom kretanju cijene drva.
1.1 Analiza tro{kova – Cost Analysis Tro{kovi ~ine okosnicu poslovanja poduze}a. Oni se mogu definirati kao vrijednosti resursa koje treba `rtvovati ili kojih se treba odre}i radi postizanja specifi~noga cilja. Kako se vrijednost izra`ava cijenom, tro{kovi predstavljaju u novcu izra`enu koli~inu radne snage, sredstava za rad i predmeta rada. Cilj tro{enja vrijednosti usredoto~en je na proizvode odnosno usluge, a to je temeljna privredna zada}a poduze}a.
457
S. Posavec i dr.
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
Tro{kovima se mogu smatrati svi oni poslovni rashodi koji se mogu ukalkulirati u cijenu proizvoda odnosno u cijenu usluga. U {irem smislu tro{kovi obuhva}aju sve elemente cijene ko{tanja odnosno sve prijenosne vrijednosti te dio novostvorene vrijednosti, npr.: dnevnice, terenski dodaci, kamate na kredit (Santini 1999). U jo{ {irem smislu u tro{kove ubrajamo poreze i doprinose dr`avi s kojima poduze}e mora ra~unati ve} tijekom same proizvodnje i prodaje. Poduze}e je izlo`eno tro{kovima i u vrijeme mirovanja radnoga procesa. Ono tada ima tro{ak u iznosu ukupnoga fiksnoga tro{ka koji prakti~no zna~i gubitak. Ukratko se mo`e re}i da se svaki tro{ak isplati ako donosi ve}u dugoro~nu korist od vrijednosti »`rtvovanih« resursa (Osmanagi} 1993). Menad`ment tro{kova dio je poslovnoga menad`menta. Razvio se s osnovnom svrhom prou~avanja metoda pripreme i kori{tenja informacija za potrebe dono{enja menad`erskih odluka (Figuri} 2003). Obuhva}a sve postupke kojima se tijekom poslovanja procjenjuje odnos izme|u tro{kova i koristi. Cilj mu je u dugom roku maksimizirati dobit. Nije mu svrha po svaku cijenu sni`avati tro{kove (tzv. rezanje tro{kova), ve} mu je svrha uz u~injene tro{kove osigurati trajno profitabilno poslovanje, odnosno {to ve}e dugoro~ne koristi. Menad`ment tro{kova obuhva}a predvi|anje, planiranje, bud`etiranje i nadzor tro{kova te analize koje pokazuju pona{anje tro{kova vezano uz promjene okolnosti, kao i uzroke odstupanja od predvi|enih tro{kova radi njihova zadr`avanja u prihvatljivim granicama te radi osiguranja informacija menad`erima za izbor alternativa koje omogu}uju promjene aktivnosti radi postizanja optimalnih ekonomskih rezultata. Menad`ment tro{kova mo`e se promatrati s gledi{ta opsega, sadr`aja i procesa proizvodnje. Sni`enje opsega tro{kova mo`e se ostvariti pomo}u cijena ili koli~ine utro{ka. Ni`e cijene utro{ka mogu}e je ostvariti posebno za one utro{ke koji se u poduze}u mogu birati, npr. tra`enje najpovoljnijega dobavlja~a po~etnih inputa, najpovoljnijih nabavnih izvora ili najpovoljnijega proizvo|a~a poluproizvoda, sastavnih dijelova ili usluga. Na tro{kove koji ovise o opsegu mo`e se utjecati samo djelomice, jer su neki uvjetovani potrebama proizvoda ili usluga, kupca i okru`enja. Modeli menad`menta tro{kova razvijali su se ovisno o potrebama rje{avanja rastu}ih problema menad`menta tro{kova.
1.2 Rentabilnost u {umarstvu – Forest Profitability Financijska izvje{}a i pokazatelji pru`aju dijagnozu poslovanja na temelju podataka iz pro{loga razdoblja koji predstavljaju sa`etak pro{lih transakcija. Pomo}u poslovne analize tra`e parametre koji
458
ih upu}uju na prognozu budu}ih kretanja, odnosno parametre na temelju kojih mogu selekcionirati investicijske opcije (Orsag i Gulin 1996). Pojam financijske i komercijalne zrelosti razvio se u Njema~koj gdje je Pressler (1815 – 1886) uveo na~elo rentabilnosti u {umsko gospodarstvo (Pressler 1858). Presslerova je teorija primijenjena u mnogim zemljama. Uvo|enjem financijske i komercijalne zrelosti smanjeno je vrijeme ophodnje, jer maksimum postotka ukama}enja, odnosno maksimum ~istoga zemlji{noga prihoda odgovara relativno niskim sje~ivim dobima. Ra~un pokazuje da se dob komercijalne zrelosti vrlo ~esto kretala izme|u 65 i 75 godina. Na taj su na~in bile ophodnje skra}ene pribli`no za 30 godina. Osim toga u~injena je i druga pogre{ka. Da bi se izbjegao svaki gubitak vremena, {to nastaje prilikom naplo|ivanja oplodnom sje~om, u Njema~koj je uvedeno umjetno osnivanje sastojina. To je bio razlog za podizanje ~istih smrekovih i borovih sastojina. Tako su nastale jednodobne monokulture. Umjesto da se proizvodnja drvne zalihe pove}a, ona je po~ela naglo padati; mlade i srednjodobne sastojine po~ele su stradavati od kukaca i gljiva, a tlo se po~elo degradirati. Financijska na~ela ne mogu se potpuno primijeniti na {umsko gospodarstvo u onom smislu kako se primjenjuju na industrijsko poduze}e. Kad bi se po{tovalo na~elo rentabilnosti, s gledi{ta financijske zrelosti bilo bi najpovoljnije prevesti sve listopadne {ume u niski uzgojni tip. To bi pak sa stajali{ta privatnoga vlasni{tva bilo najpovoljnije, ali ne bi bilo ispravno s polazi{ta cijele zajednice (Figuri} 1996).
2. Problematika istra`ivanja – Scope of research Informacije su pretpostavka kontinuiranoga odvijanja ciklusa planiranja izvo|enja i kontrole. To nisu samo informacije o tro{kovima nego i o prihodima, rezultatu i druge. Kada je rije~ o prvoj namjeni informacija o tro{kovima, tada valja kazati da menad`ment odlu~uje o izboru metode vrednovanja zaliha, dakle o tro{kovima koji se obra~unavaju po proizvodima. Naravno, slijedom te odluke ra~unovodstvo izvje{tava o stvarno nastalim tro{kovima proizvedenih proizvoda i zaliha, te njihovu odnosu prema planiranim tro{kovima. U proizvo|a~kim poduze}ima odluka o tro{kovima koji se uklju~uju u vrijednost zaliha odre|uje i strukturu tro{kova koji se nadokna|uju iz ukupnoga prihoda. No, o informaciji o tro{kovima koji se nadokna|uju iz ukupnoga prihoda odre|enoga ra~unskoga razdoblja moraju se dati podaci o strukturi tro{kova odnosno rashoda. Ostale namjene informacija o tro{kovima slijede faze ciklusa planiranja, izvo|enje i kontrola. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
2.1 Model tro{kova utemeljen na aktivnostima Activity Based Costing Method Zbog boljega razumijevanja strukture op}ih tro{kova poslovanja krajem pro{loga stolje}a razvija se na aktivnostima zasnovano menad`ersko-ra~unovodstvena metoda tro{kova (Activity Based Costing, ABC). Koncept metode ABC razvija se u proizvodnom sektoru SAD-a tjekom 1970-ih i 1980-ih godina. Robin Cooper i Robert S. Kaplan prvi definiraju ovu metodu 1987. godine u poglavlju svoje knjige Accounting and Management (Kaplan i Cooper 1987). Metodu ABC opisuju kao metodu pristupa rje{avanja problema tradicionalnih metoda upravljanja tro{kova. Osnovna pretpostavka ove upravlja~ke metode jest da se ne mo`e upravljati tro{kovima nego aktivnostima koje ih uzrokuju. Svaka poslovna aktivnost koristi odre|ene resurse i to kori{tenje ishodi tro{kovima (ali ne nu`no i u~incima). Model upravljanja tro{kova temeljem aktivnosti (Activity Based Costing – ABC) razumijeva raspore|ivanje tro{kova po aktivnostima. Umjesto da se tro{kovi prate po pojedinom proizvodu, ova metoda prati kretanje tro{kova po pojedinoj aktivnosti ili dijelu poslovnoga procesa. Time se omogu}uje lak{i nadzor nad tro{kovima u pojedinim ustrojstvenim dijelovima te se menad`eri lak{e usredoto~uju na uklanjanje suvi{nih tro{kova i djelovanja.
2.2 Ekonomi~nost – Cost-Effectiveness Pod ekonomi~no{}u se razumijeva {tedljivost koju u proizvodnom procesu valja posti}i glede ulaganja u proizvodnju raznih u~inaka i kona~nih rezultata proizvodnje. Ekonomi~nost se promatra kao odnos inputa i outputa. To zna~i da je ekonomski cilj proizvodnje ulo`iti manje u~inaka, a nakon zavr{ene proizvodnje posti}i bolje rezultate. Taj je ekonomski pokazatelj precizniji od proizvodnosti rada. Dakle, brojne komponente sudjeluju u proizvodnji. Cilj je ekonomike uo~iti i na}i elemente najvitalnijega utjecaja na poslovanje u poduze}u. Ona pokazuje gdje valja provesti racionalizaciju, a gdje u{tedjeti kako bi maksimalni kona~ni rezultat bio zadovoljavaju}i. Stoga se ka`e da sa stajali{ta kategorije ekonomi~nosti poduze}a mo`e biti zadovoljno ako kona~ni u~inak procjenjuje na temelju ekonomi~noga tro{enja svih komponenata koje su sudjelovale u proizvodnji te ako postoji realna i neometana mogu}nost za realizaciju kona~nih rezultata proizvodnje. Oni su jasni. Proizvodnjom se nastoje proizvesti dobra {to kvalitetnije i jeftinije kako bi se {to temeljitije zadovoljile potro{a~ke potrebe ljudi. Tada se mo`e ekonomski o~ekivati da }e ulo`eni input rezultirati kvalitetnim, jeftinim outputom. Suvremena ekonomika nastoji sve te elemente kvantificirati i precizno matemati~ki Croat. j. for. eng. 32(2011)1
S. Posavec i dr.
utvrditi. Pri prora~unu ekonomi~nosti to se ~ini stavljanjem ostvarenoga u~inka u odnos s elementima koji su sudjelovali u proizvodnji. Tako se dobiva op}a formula ekonomi~nosti rada: ekonomi~nost (e) =
u~inak ( A) utro{ak (B)
U~inci tih jednad`bi u matemati~kom smislu rije~i zna~e ako je e > 1, poslovanje je ekonomi~no, e < 1, poslovanje je neekonomi~no, e = 1, poslovanje je na granici ekonomi~nosti; Naturalnim se pokazateljima nije mogu}e koristiti pri prora~unu ekonomi~nosti (e), i to stoga {to u sredstvima utro{enim za proizvodnju sudjeluju raznovrsne komponente. Zato se valja koristiti vrijednosnim pokazateljima. U tom se slu~aju isto mora u~initi s brojnikom u formuli za ekonomi~nost. Dakako, to je jednostavnije uraditi pomo}u cijena. Ako se u~inak (A) i utro{ak (B) pomno`e cijenama umjesto u~inka (A), dobije se vrijednost proizvodnje, a umjesto utro{ka (B) tro{kovi proizvodnji. U formuli to izgleda ovako: e=
ukupni u~inak ( A ) × cijene ukupni utro{ak (B) × cijene =
=
vrijednost proizvodnje tro{kovi
Cilj je svakoga poduze}a pove}anje ekonomi~nosti, a ona se posti`e pove}anjem u~inka, uz stalne tro{kove, postizanjem ve}ih prodajnih cijena, koli~inskim smanjenjem svih komponenata proizvodnje ili jeftinom nabavom svih inputa proizvodnje. Iz navedenoga izlazi da se pove}anje ekonomi~nosti proizvodnje temelji na {to racionalnijoj {tedljivosti, uz maksimalan prihod.
2.3 Rentabilnost u {umarstvu – Forest Profitability Rentabilnost je ekonomska mjera uspje{nosti ulo`enoga kapitala u nekom razdoblju ili u nekom konkretnom poslu. Izra~una se tako da se ostvareni rezultat proizvodnje (profit) stavi u odnos s ulo`enim kapitalom. Cilj uspje{noga poduze}a jest ostvariti ve}e prihode od rashoda, i za takvo poduze}e ka`emo da je poslovalo rentabilno. Ako je rije~ o obrnutom slu~aju, govorimo o gubitku u poslovanju. Dakle raspolo`ivim kapitalom valja posti}i maksimalan poslovni u~inak. U tr`i{noj ekonomiji vlasnika poduze}a (poduzetnika) zanima upravo na~in kako postoje}im kapitalom maksimzirati profit, odnosno kako racionalnim ulaganjem kapitala ostvariti {to ve}i profit (Kengen 2003).
459
S. Posavec i dr.
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
Osim toga u tr`i{nom ekonomskom sustavu postoje znatne razlike izme|u pojedinih poduze}a glede rentabilnosti poslovanja (Bright 2001). Na tu ~injenicu utje~u brojni ~imbenici poput brzine obrtaja sredstava, na~ina kori{tenja sredstava, financijski i izvanredni prihodi, financijski i izvanredni rashodi, dr`avna monetarno-kreditna i fiskalna politika i sl. Kapital uvijek nastoji prodrijeti u onu djelatnost ili granu privre|ivanja ve}ega profita.
2.4 Ciljevi rada – Research Goals Cilj je ovoga istra`ivanja na primjeru odabranoga poligona U[P Po`ega utvrditi: Þ ukupne vrijednosti {uma za grupe vrsta drve}a hrast, bukva i ostale crnogori~ne vrste (OC), Þ tro{kove biolo{ke obnove {uma (BO[) tako da se pomo}u metode ABC razvrstaju i analiziraju tro{kovi biolo{ke obnove {uma; cilj je pomo}i menad`mentu da ostvari bolji uvid u nastale tro{kove radi pravodobne reakcije rje{avanja problema te lak{ega gospodarenja, Þ vrijednosti etata za grupe vrsta hrast, bukva i ostala crnogorica po gospodarskim jedinicama i ukupno za cijelu U[ podru`nicu Po`ega, Þ prihode i rashode iskori{tavanja {uma U[P Po`ega za 2007. i 2008. godinu, Þ ekonomi~nost poslovanja U[P Po`ega s obzirom na vrijednost etata i tro{kove BO[-a, Þ rentabilnost gospodarenja na razini podru`nice.
3. Materijal i metode istra`ivanja Material and Methods of Research Za analizu vrijednosti {uma U[P Po`ega izabrane su sve vrste drve}a i svrstane u 3 glavne grupe. Þ Prva grupa – hrast (lu`njak, kitnjak, cer, sladun, ostala tvrda bjelogorica OTB), Þ Druga grupa – bukva (bukva, grab, ostala meka bjelogorica OMB), Þ Tre}a grupa – ostala crnogorica (jela, smreka, ostala crnogorica OC). Za potrebe analize tro{kova biolo{ke obnove {uma (BO[) uzeti su radovi biolo{ke obnove {uma (BO[) po gospodarskim jedinicama. a) iz baze podataka tvrtke Hrvatske {ume d.o.o. preuzeti su desetogodi{nji propisi za ove radove b) vrijednost pojedinih radova preuzeti su iz planova uzgajanja {uma za 2005, 2006. i 2007. god. Izrada modela ABC po~inje izradom popisa aktivnosti i resursa, a zatim se procjenjuje koliko resurs tro{i na pojedinu aktivnost. Kada se u model uklju~e svi resursi, aktivnosti i procesi u poduze}u, dobije se vrlo sna`an alat za dono{enje odluka, pogotovo u
460
vezi s pobolj{anjem poslovnih aktivnosti, politike cijena i ulaganja. Model pokazuje ~imbenike organizacije poslovanja: tro{kove i u~inke konzumiranja resursa. Radi redizajna poslovnih procesa treba razumjeti tro{kove procesa, odnosno {to ih pokre}e i koje tro{kove proces koristi. Zbog toga je velika pomo} metode ABC {to poti~e takva pitanja. Metoda ABC veoma je prakti~na i kada je potrebno istra`iti neke probleme prioriteta. Zato se ova tehnika ~esto i naziva dijagram prioriteta. Tro{kove je potrebno rangirati u skupine koje nose oznake A, B, C (po kojima metoda nosi ime). Skupinama pripadaju ove vrijednosti proizvodnoga programa: Þ skupina A – 80 % proizvodnoga programa prve razine prioriteta, Þ skupina B – 15 % proizvodnoga programa druge razine prioriteta, Þ skupina C – 5 % proizvodnoga programa tre}e razine prioriteta. Za potrebe istra`ivanja izra~unate su godi{nje i desetogodi{nje vrijednosti etata za 3 glavne grupe vrsta drve}a (hrast, bukva i ostala crnogorica) po gospodarskim jedinicama. Vrijednosti su dobivene po metodi sada{nje sje~ive vrijednosti i preuzete iz baze U[P Po`ega. Analizirani su prihodi i rashodi iskori{tavanja {uma U[P Po`ega za cijelu 2007. i 2008. godinu. Za izra~un su uzeti: Þ ukupni tro{kovi iskori{tavanja {uma koje ~ine tro{kovi iskori{tavanja {uma razreda 4, 5 i 7 i rezerviranja za biolo{ku obnovu {uma, Þ tro{kovi re`ije koje ~ine tro{kovi {umarije, uprave {uma i direkcije, Þ prihodi koje ~ine prihodi od drvnih sortimenata i ostali prihodi iskori{tavanja {uma, Þ dobiti (prihod/rashod). Pri izra~unu rentabilnosti (profitabilnosti) uzimaju se u obzir svi prihodi i tro{kovi koji se o~ekuju u jednom procesu proizvodnje (u jednoj ophodnji). Njihova razlika daje o~ekivanu dobit. Kada je proces proizvodnje dug, prihodi i tro{kovi pojavljuju se u razli~itim godinama toka procesa pa se i jedni i drugi moraju prolongirati na godinu zavr{etka procesa. Uz pretpostavku potrajnoga gospodarenja u tzv. normalnoj {umi izvedene su posebne formule za izra~un rentabilnosti u {umarstvu, od kojih }emo u ovom radu primijeniti Martinovu formulu rentabilnosti (Figuri} 1996). r=
A u +D− c − v ⋅100 B+ N Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
Godi{nji ~isti prihod trajnoga gospodarenja (Au + D – c – v) stavlja se u odnos prema zbroju vrijednosti zemlji{ta (B) i normalne drvne zalihe (N). Pritom je: Au – sje~ivi prihod na kraju ophodnje, D – prihod od prorede, c – tro{kovi podizanja (uzgajanja), v – upravni i drugi tro{kovi. U potrajnom se gospodarenju pretpostavlja da }e se svake godine dobivati prihod od sje~e i prihod od prorede, a svake }e se godine ulagati u po{umljavanje, uz nastanak upravnih i drugih tro{kova (Posavec 2006).
4. Podru~je istra`ivanja – Research Area Uprava {uma podru`nica Po`ega gospodari {umama i {umskim zemlji{tem ve}im dijelom na podru~ju Po`e{ko-slavonske `upanije (97 %), a manjim dijelom na drugim `upanijama: Osje~ko-baranjska (2 %) i Brodsko-posavska (1 %). Podru~je Uprave {uma prostire se po obroncima gorja: Papuka, Krndije, sjevernoga Dilja, Po`e{ke gore i isto~noga Psunja, koji gravitiraju prema zlatnoj Po`e{koj dolini s rijekom Orljavom i Lond`om unutar kojih se prostiru Poljadijske {ume. Prirodna obilje`ja Uprave {uma podru`nica Po`ega odlikuju se izrazitom raznoliko{}u, a {to je rezultat reljefne razvedenosti od podru~ja Orljavine aluvijalne nizine sve do planinskih vrhunaca Po`e{koga gorja. To je uvjetovalo postojanje velikoga broja razli~itih biljnih zajednica. Tako su uz Orljavu sastojine hrasta lu`njaka i graba, u brdskom dijelu pridolaze sastojine hrasta kitnjaka i graba, te pove}anjem nadmorske visine dolazi obi~na bukva, a u najvi{im planinskim predjelima, uz bukvu, raste obi~na jela. Povr{ina Uprave {uma Po`ega iznosi 52 025 ha. Od toga je 50 228 ha obraslo {umom, neobraslo 1 146 ha te neplodno 651 ha. Na podru~ju U[P Po`ega prostire se dio Parka prirode Papuk povr{ine 15 700 ha. Prosje~na je drvna zaliha na tom dijelu Parka prirode 185 m3/ha. Intenzitet se sje~e smanjuje i danas iznosi 21 m3/ha. Ukupni etat U[P Po`ega iznosi 140 991 m3 na 3 615 ha povr{ine. Etat je glavnoga prihoda 60 384 m3, a prethodnoga prihoda 80 607 m3. Nedostupna povr{ina iznosi 2 056 ha u gospodarskoj jedinici Isto~ni Psunj. Prema raspodjeli ure|ajnih razreda po povr{ini i po drvnom obujmu ure|ajni razred sjemenja~e bukve obuhva}a 44 % povr{ine i 49 % drvoga obujma, a ure|ajni razred sjemenja~e hrasta kitnjaka 34 % povr{ine i 33 % drvnoga obujma. Osim ta dva najzastupljenija ure|ajna razreda slijede ure|ajni razredi panja~e bukve, panja~e graba, panja~e hrasta kitCroat. j. for. eng. 32(2011)1
S. Posavec i dr.
njaka, sjemenja~e hrasta lu`njaka te ostali ure|ajni razredi. Povr{ina privatnih {uma iznosi 2 241 ha ili 4,2 % {umske povr{ine. Drvna zaliha privatnih {uma iznosi 217 377 m3 ili 2,4 %. Na podru~ju Po`e{ko-slavonske `upanije nalazi se na 754,54 ha nastavno-pokusni objekt Duboka kojim gospodari [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu. Ukupna je drvna zaliha dr`avnih {uma 9 744 426 m3 (odnosno 194 m3/ha), a od toga regularnih {uma 9 200 025 m3 i prebornih 544 401 m³. Godi{nji teku}i obujamni prirast iznosi 253 947 m3. Þ Povr{ina je I. dobnoga razreda 7 790 ha pa je prosje~na drvna zaliha bez njega 230 m3/ha. Þ Prosje~na je otvorenost {umskih prometnica 15,18 km/1000 ha. U[P Po`ega u sastavu je tvrtke Hrvatske {ume d.o.o. Zagreb, a obuhva}a {est {umarija (^aglin, Kamenska, Kutjevo, Pleternica, Po`ega i Velika), jednu radnu jedinicu Transport, mehanizacija i graditeljstvo te Stru~ne slu`be (s 8 odjela). [umarije gospodare na podru~ju 12 gospodarskih jedinica s ukupno 1 062 odjela, odnosno 4685 odsjeka. Prosje~na je povr{ina odjela 48,98 ha, a prosje~na je povr{ina odsjeka 11,10 ha. Gospodarske jedinice U[P Po`ega su: Ju`na Krndija ~aglinska, Poljadijske {ume, Ju`ni Papuk, Po`e{ka gora, Ju`na Krndija kutjeva~ka, Poljana~ke {ume, Sjeverni Dilj pleterni~ki, Isto~ni Psunj, Sjeverni Dilj ~aglinski, Sjeverna Babja gora, Zapadni Papuk kamenski, Zapadni Papuk zve~eva~ki.
5. Rezultati istra`ivanja – Research Results Op}a je pretpostavka dugotrajnoga poslovanja uve}avanje vrijednosti ili ciljna je funkcija poduze}a pove}avanje vrijednosti. Uva`avanje zakonitosti dugotrajnoga postojanja poduze}a i uva`avanje zakonitosti uve}avanja vrijednosti ispravno prezentira narav kompleksa poduze}a. Radi toga zakonitost vremenske dugotrajnosti, zakonitost uve}avanja vrijednosti i zakonitost odr`anja kompleksnosti temeljna su pretpostavka poslovne analize (Tintor 2000). Za potrebe istra`ivanja analizirana je vrijednost {uma po gospodarskim jedinicama, vrijednost etata, tro{kovi biolo{ke reprodukcije, tro{kovi iskori{tavanja, ekonomi~nost i rentabilnost na razini podru`nice.
5.1 Vrijednost {uma po gospodarskim jedinicama – Forest Value per Management Unit Za potrebu izra~una ukupne vrijednosti {uma U[P Po`ega metodom sada{nje sje~ive vrijednosti
461
S. Posavec i dr.
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
podarske jedinice Ju`ni Papuk koja se nalazi na tek {estom mjestu po ukupnoj vrijednosti {uma u U[P Po`ega.
5.2 Analiza tro{kova biolo{ke obnove {uma (BO[) – Biological Regeneration Cost Analysis
Slika 1. Vrijednost {uma po gospodarskim jedinicama Fig. 1 Forest value per management unit posebno su izra~unate vrijednosti za pojedinu gospodarsku jedinicu U[P Po`ega. Radi lak{ega prikaza pojedina je gospodarska jedinica prikazana rednim brojem prema povr{ini: 1. Ju`ni Papuk (7 062 ha), 2. Ju`na Krndija kutjeva~ka (6 534 ha) 3. Zapadni Papuk zve~eva~ki (6 004 ha) 4. Zapadni Papuk kamenski (4 679 ha), 5. Po`e{ka gora (4 628 ha), 6. Sjeverni Dilj ~agljinski (4 607 ha), 7. Sjeverna Babja gora (4 434 ha), 8. Sjeverni Dilj pleterni~ki (3 502 ha), 9. Ju`na Krndija ~aglinska (3 477 ha), 10. Isto~ni Psunj (2 802 ha), 11. Poljadijske {ume (2 597 ha), 12. Poljana~ke {ume (1 699 ha). Na slici 1 prikazane su izra~unate vrijednosti {uma po gospodarskim jedinicama. Dominira vrijednost {uma gospodarske jedinice pod red. br. 3. (Zapadni Papuk zve~eva~ki), iako je ona povr{inski tre}a po veli~ini. Povr{inski najve}a G.J. Ju`ni Papuk nalazi se na {estom mjestu po ukupnoj vrijednosti {uma u U[P Po`ega. Ukupna vrijednost {uma svih gospodarskih jedinica iznosi za hrast 1 011 727 170 kuna, za bukvu 1 311 452 555 kuna i ostalu crnogoricu 115 286 119 kuna. Dakle, prevladava bukva ispred hrasta i ostale crnogorice. Omjer smjese je sljede}i: grupa vrsta hrast – 43,8 %, grupa bukva – 50,7 %, grupa ostala bjelogorica – 5,5 %. Ukupna vrijednost {uma U[P Po`ega iznosi 2 438 465 845 kn. Prosje~na vrijednost {uma u U[P Po`ega iznosi 46 871 kn/ha, odnosno bez I. dobnoga razreda 54 723 kn/ha. Najuo~ljivija je razlika u vrijednosti {uma gospodarske jedinice Zapadni Papuk zve~eva~ki, iako je ona povr{inski tre}a po veli~ini i povr{inski najve}e gos-
462
Nakon {to su gospodarske jedinice poredane prema veli~ini izdvajanja za tro{kove biolo{ke obnove {uma, odre|ena su podru~ja razreda ABC. Na grafikonu 2 razred A ~ini 80 % ukupne vrijednosti, razred B ~ini 15 % ukupne vrijednosti i razred C ~ini 5 % ukupne vrijednosti biolo{ke obnove {uma. Iz toga zaklju~ujemo da najve}i dio tro{kova (80 %) otpada na prvih 8 gospodarskih jedinica. S obzirom na povr{ine gospodarskih jedinica do izra`aja dolazi G.J. Zapadni Papuk zve~eva~ki koja je peta po veli~ini u U[P Po`ega, a po tro{kovima biolo{ke obnove {uma zauzima deveto mjesto u U[P Po`ega. Imena su gospodarskih jedinica kao na slici 1. Na slici 3 su raspore|eni ukupni tro{kovi biolo{ke obnove {uma po radovima. Vidljivo je da najve}e tro{kove ~ine radovi izgradnje {umskih cesta, dok kod uzgojnih radova najvi{e prevladava njega sastojine te sadnja i sjetva. Tro{kovi biolo{ke obnove {uma U[P Po`ega iznose 27 098 048 kn od ~ega 6 745 193 kn odlazi na izgradnju {umskih cesta, 6 070 956 kn na tro{kove njege sastojina i 4 613 015 kn na tro{kove sadnje i sjetve. Ukupni tro{kovi BO[-a za U[P Po`ega u prosjeku iznose 1529 kn/ha, a bez ure|ivanja, za{tite i izgradnje prometnica 7 029 kn/ha (Fliszar i Zeli} 2006).
Slika 2. Tro{kovi biolo{ke obnove {uma po gospodarskim jedinicama Fig. 2 Biologcal regeneration costs per management unit Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
S. Posavec i dr.
Slika 3. Ukupni tro{kovi glavnih radova BO[-a za sve gospodarske jedinice Fig. 3 Total costs of the main activities of biological regeneration for all management units
Slika 4. Rashodi i prihodi iskori{tavanja {uma U[P Po`ega 2007/ 2008. Fig. 4 Forest harvesting expeditures and revenues in Po`ega Forest Administration 2007/2008
5.3 Vrijednost etata po gospodarskim jedinicama – Annual Yield per Management Unit
Krndija kutjeva~ka. Godi{nja vrijednost etata za U[P Po`ega iznosi 10 214 kn/ha (Fliszar i Zeli} 2005). Tablica 1 prikazuje ukupne vrijednosti 10-godi{njega etata raspore|enoga po gospodarskim jedinicama.
Vrijednost godi{njega etata svih gospodarskih jedinica iznosi 35 749 971 kn/god. Gospodarska jedinica Zapadni Papuk zve~eva~ki ima najve}u ukupnu vrijednost etata, a slijedi je gospodarska jedinica Ju`na
Tablica 1. Vrijednost 10-god. etata po gospodarskim jedinicama Table 1 Value of the 10 years cut per management unit Hrast Gospodarske jedinica Oak Management unit (kn) 1. Ju`ni Papuk 8 952 039 2. Ju`na Krndija kutjeva~ka 26 556 228 3. Zapadni Papuk zve~eva~ki 8 180 262 4. Po`e{ka gora 13 090 455 5. Zapadni Papuk kamenski 7 598 232 6. Sjeverni Dilj ~agljinski 12 570 804 7. Sjeverna Babja gora 10 297 755 8. Sjeverni Dilj pleterni~ki 12 971 700 9. Ju`na Krndija ~aglinska 13 577 742 10. Isto~ni Psunj 4 480 065 11. Poljadijske {ume 12 705 219 12. Poljana~ke {ume 4 929 768 Ukupno – Total 135 910 269
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Bukva OC Beech Other Conifers (kn) (kn) 16 322 042 2 191 536 22 742 676 3 999 576 38 931 387 8 352 096 7 029 099 844 740 23 726 846 2 294 364 27 899 322 1 105 116 18 539 334 297 996 13 612 159 422 484 12 126 543 233 472 14 492 852 615 372 1 885 103 183 312 3 519 483 222 528 200 826 846 20 762 592
5.4 Rashodi i prihodi iskori{tavanja {uma za 2007. i 2008. godinu – Expenditures and revenues of forest harvesting in 2007 and 2008 Analizirani su prihodi i rashodi u djelatnosti iskori{tavanja {uma za 2007/2008. godinu. Rashodi iskori{tavanja {uma za 2007. i 2008. godinu ostali su nepromijenjeni, ali je ukupan prihod u 2008. godini ne{to ni`i, {to zna~i da je U[P Po`ega u 2008. godini na polju iskori{tavanja {uma poslovala s gubitkom. Razlog tomu nije pove}anje tro{kova, ve} smanjen ukupan prihod, odnosno prihod od drvnih sortimenata i ostalih prihoda iskori{tavanja {uma. Ukupna dobit u djelatnosti iskori{tavanja {uma za 2007. godinu iznosi 2 049 304 kn, dok u 2008. godini U[P Po`ega ostvaruje gubitak od 2 432 628 kn. Tro{kovi iskori{tavanja {uma za 2007. godinu u prosjeku iznose 8460 kn/ha, a za 2008. godinu 8659 kn/ha.
5.5 Ekonomi~nost poslovanja – Cost Efectiveness of Business Activities Ekonomi~nost je jedan od pokazatelja poslovanja tvrtke. Na osnovi dostupnih podataka za potrebe
463
S. Posavec i dr.
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
istra`ivanja izra~unata je ekonomi~nost poslovanja U[P Po`ega. Uzeti su u obzir ukupna vrijednost godi{njega etata, godi{nji tro{ak biolo{ke obnove {uma i godi{nji tro{ak iskori{tavanja {uma za 2007. godinu u U[P Po`ega. Vrijednost etata iznosi 35 749 971 kn, tro{kovi BO[-a iznose 27 098 048 kn, a tro{kovi iskori{tavanja {uma iznose 28 582 150 kn. Uzev{i u obzir vrijednosti etata i tro{kove iskori{tavanja: ekonomi~nost (e) = = vrijednost etata / tro{kovi iskori{tavanja, odnosno e = 35 749 971 / 28 582 150 e = 1,25. Prema tomu, ekonomi~nost je ve}a od 1 (e > 1), {to zna~i da je poslovanje ekonomi~no. Ako se u izra~un uklju~e i tro{kovi biolo{ke reprodukcije: ekonomi~nost (e) = = vrijednost etata / tro{kovi BO[-a + + tro{kovi iskori{tavanja e = 35 749 971 / 27 098 043 + 28 582 150 e = 0,64 Ekonomi~nost je manja od jedan (e < 1) pa mo`emo zaklju~iti da je poslovanje U[P Po`ega neekonomi~no. Prema na~injenomu izra~unu ekonomi~nosti U[P Po`ega mo`e se zaklju~iti da ova podru`nica sama mo`e izdvojiti za BO[ iznos od 7 167 821 kn (odnosno vrijednost etata umanjena za tro{kove iskori{tavanja = 35 749 971 kn – 28 582 150 kn), a ostatak od 19 930 000 kn (koji ~ine tro{kovi biolo{ke reprodukcije) potrebno je pokriti iz drugih izvora financiranja (prema pravilniku za izdvajanje OKF[, ~l. 55 ZO[-a i sl.).
5.6 Rentabilnost gospodarenja – Forest Management Profitability Kako je ve} prije navedeno, rentabilnost je ekonomska mjera uspje{nosti ulo`enoga kapitala u nekom razdoblju ili u nekom konkretnom poslu. Izra~una se tako da se ostvareni rezultat proizvodnje (profit) stavi u odnos s ulo`enim kapitalom. Na primjeru poligona istra`ivanja izra~unata je rentabilnost u {umarstvu pomo}u Martinove formule izra~una. r=
A u +D− c − v ⋅ 100 B+ N
Prema tomu, godi{nji ~isti prihod trajnoga gospodarenja (Au + D – c – v) stavlja se u odnos prema
464
zbroju vrijednosti zemlji{ta (B) i normalne drvne zalihe (N). Pritom je: Au – sje~ivi prihod na kraju ophodnje, D – prihod od prorede, c – tro{kovi podizanja (uzgajanja), v – upravni i drugi tro{kovi, B – vrijednost zemlji{ta i N – normalna drvna zaliha. Prema dostupnim podacima uzeto je u obzir da je sje~ivi prihod i prihod od prorede zapravo vrijednost godi{njega sje~ivoga etata na razini podru`nice (za jednu godinu), dok su tro{kovi podizanja i upravni tro{kovi prikazani kao tro{kovi BO[-a (14 828 991 kn), bez tro{kova {umskih cesta. Tim se tro{kovima dodaju tro{kovi iskori{tavanja {uma pojedine gospodarske jedinice u kn/m3. Upravni tro{kovi (v) ~ine 25 % ukupnih tro{kova, odnosno 5 067 975 kn. Vrijednost je zemlji{ta izra~unata na osnovi cijene 3 kn/m2, odnosno 30 000 kn/ha, a za 52 023 ha kojima se gospodari iznosi 1 560 690 000 kn. Na osnovi tako promatranih parametara za izra~un rentabilnosti mogu}e je izra~unati rentabilnost gospodarenja, i to: r=
35 799 971 − 14 828 991 − 5 067 975 1 560 690 000 + 243 846 584
⋅100 = 0,88
Prema dobivenom rezultatu gdje je r > 0, gospodarenje {umskim resursima na promatranom poligonu je rentabilno. Dakle, potrajnim se gospodarenjem mo`e svake godine dobivati prihod od sje~e i prihod od prorede, a svake se godine mo`e ulagati u po{umljavanje, uz neizbje`iv nastanak upravnih i drugih tro{kova.
6. Zaklju~ak – Conclusion Ciklus gospodarenja {umskim resursima dulji je od fiskalne godine poslovnoga entiteta. Planiranje se u {umarstvu razvija prema kratkoro~nim i dugoro~nim razdobljima. Dana{nji program gospodarenja obuhva}a razdoblje od 2006. do 2015. godine. Prema Zakonu o {umama ta ~injenica ulazi u obvezni dio analize poslovanja i planiranja financijskih pokazatelja. Osnovno je pitanje kako u ove parametre uklopiti normativni dio, odnosno fiskalnu politiku na razini godi{njega izvje{}a financijskoga sektora. Na`alost, provedba koncepta odr`ivoga razvitka ne donosi samo koristi ve} tra`i i tro{kove. Zbog vremenskoga razmaka od trenutka ulaganja do vremena kada mjere i akcije daju pozitivne u~inke, a {to mo`e biti i dugo, posebno ako se promatra s ~isto ekonomskoga gledi{ta, tro{kovi takve politike, koji su naj~e{}e u po~etnoj fazi provedbe ve}i od koristi, mogu prihva}anje koncepta, kao temeljnoga prinCroat. j. for. eng. 32(2011)1
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
cipa razvojnoga planiranja, odgoditi ili ~ak dovesti u pitanje. Osnovni je cilj istra`ivanja bio postavljanje znanstvenoga pristupa procjeni analize poslovanja obnovljivoga prirodnoga resursa – {ume i izrada metode koja }e imati prakti~nu primjenu. Osim horizontalne i vertikalne analize financijskih izvje{}a analizirani su karakteristi~ni pokazatelji poslovanja jednoga {umskoga poduze}a. Jasno je da uobi~ajeni pristup i kori{tene metode analize i ocjenjivanja uspje{nosti poslovnih entiteta koji gospodare {umom nisu zadovoljavaju}e (Posavec 2004). Sada{nje metode nisu prihvatljive sa stanovi{ta potrajnoga gospodarenja u paradigmi odr`ivoga razvoja obnovljivoga {umskoga resursa. Sukladno tomu, uobi~ajeni pristup i kori{tene metode treba nadopuniti pro{irivanjem aspekta promatranja (pristupa) i primjerenim postupcima koji omogu}avaju mjerenje i ocjenjivanje uspje{nosti s gledi{ta odr`ivoga razvitka. Za potrebe ovoga rada analizirano je pona{anje tro{kova prema djelatnostima biolo{ke obnove {uma (BO[) i tro{kova iskori{tavanja {uma, vrijednost etata i ukupnu vrijednost {uma U[P Po`ega, te ekonomi~nost i rentabilnost poslovanja. Koriste}i model tro{kova utemeljen na aktivnostima (metoda ABC) grupirani su tro{kovi BO[-a po razredima. Vidljivo je da se u prvoj grupi tro{kova nalazi 8 gospodarskih jedinica U[P Po`ega te da se najve}i tro{kovi javljaju u djelatnostima izgradnje {umskih cesta, njege {uma i sadnje i sjetve, {to upu}uje na potrebu smanjenja tro{kova u tim djelatnostima. Ipak, upravo je te{ko smanjiti te tro{kove radi propisa osnova gospodarenja koji nala`u navedene radove u pojedinoj godini. Analiziraju}i vrijednosti {uma U[P Po`ega, uo~eno je da postoje zna~ajne razlike izme|u povr{ina i vrijednosti pojedinih gospodarskih jedinica. Uzroke tih razlika trebalo bi detaljnije istra`iti. U djelatnosti iskori{tavanja {uma U[P Po`ega je u 2008. godini poslovala s gubitkom za razliku od 2007. godine. Razlog tomu nije pove}anje tro{kova, ve} smanjen ukupan prihod, odnosno prihod od drvnih sortimenata i ostalih prihoda iskori{tavanja {uma, na {to bi trebalo obratiti posebnu pozornost i sprije~iti stvaranje gubitka u daljnjem poslovanju. Radi analize poslovanja izra~unata je ekonomi~nost poslovanja uzev{i u obzir podatke vrijednosti etata, tro{kove BO[-a i tro{kove iskori{tavanja {uma. Na temelju tih podataka i izra~una zaklju~ujemo da je poslovanje U[P Po`ega u 2007. godini bilo neekonomi~no. Iz toga razloga posebno treba promatrati tro{kove BO[-a koji su zadani propisima osnova gospodarenja i koji se moraju obavitii. Da bi uprava {uma poslovala ekonomi~no, BO[ bi ve}im dijelom trebalo financirati iz drugih izvora (OKF[, Croat. j. for. eng. 32(2011)1
S. Posavec i dr.
~l. 55 ZO[-a i sl.) u vrijednosti od 19,9 mil. kn, dok se iz vlastitih izvora mo`e na tro{kove BO[-a utro{iti 7,1 mil. kn, {to iznosi 20 % vrijednosti etata. Ipak, iako je poslovanje neekonomi~no, izra~un rentabilnosti pomo}u kori{tenih dostupnih parametara izra~una pokazuje pozitivan rezultat gospodarenja (0,88). Rentabilnost je mogu}e pove}ati mjerama kojima se djeluje na pove}anje dohotka poduze}a – smanjenjem tro{kova reprodukcije ili pove}anjem prodajne cijene na tr`i{tu, na veli~inu anga`iranih sredstava – brzina obrtaja obrtnih sredstava, stupanj iskori{tenosti kapaciteta, i istodobno na pove}anje dohotka i smanjenje anga`iranih sredstava. Nakon provedenoga istra`ivanja jasno je da specifi~nost shva}anja i mjerenja potencijala {ume pretpostavlja uva`avanje biolo{kih ~imbenika te ekonomsko-tehni~kih zahvata kao ~imbenika odr`avanja i razvitka vrijednosti i potencijala {ume. Metodama analize poslovanja {umarskoga poduze}a istra`ivan je na~in utjecaja biolo{kih te ekonomsko-tehni~kih zahvata kao ~imbenike razvitka. Utvr|eno je da za vrednovanje utjecaja tih ~imbenika treba koristiti specifi~ne veli~ine i indikatore koji iskazuju promjene u vrijednosti, odnosno potencijalu obnovljivoga resursa.
7. Literatura – References Bright, G., 2001: Forestry Budgets and Accounts. CABI Publishing, UK, 250 str. Figuri}, M., 1996: Uvod u ekonomiku {umskih resursa. [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 244 str. Figuri}, M., 2003: Menad`ment tro{kova u drvnotehnolo{kim procesima. Izabrana podru~ja za drvne tehnologe, [umarski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 249 str. Fliszar, I., J. Zeli}, 2005: Izra~unavanje cijene drveta na panju ({umska taksa) jednodobnih sastojina po gospodarskim jedinicama, {umarijama i U[P Po`ega. Hrvatske {ume d.o.o., Slu`ba za internu reviziju i kontrolu, Po`ega, 20 str. Fliszar, I., J. Zeli}, 2006: Udjel vrijednosti financijskih sredstava za obnovu {uma u vrijednosti prosje~nog godi{njeg sje~ivog etata po gospodarskim jedinicama. U[P Po`ega, Hrvatske {ume d.o.o., Slu`ba za internu reviziju i kontrolu, Po`ega, 24 str. Kaplan, R. S., R. Cooper, 1987: »How Cost Accounting Systematically Distorts Product Costs.» Chap. 8 in Accounting and Management: Field Study Perspectives, edited by W. J. Bruns Jr. and R. S. Kaplan, Boston: Harvard Business School Press, str. 204–228. Kengen, S., 2003: Linking forest valuation and financing. Unasylva No. 188, Funding sustainable forestry, str. 44–49
465
S. Posavec i dr.
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
Orsag, S., D. Gulin, 1996: Poslovne kombinacije. Hrvatska zajednica ra~unovo|a i financijskih djelatnika. Zagreb, 374 str.
Posavec, S., 2004: Specifi~nosti poslovne analize entiteta za gospodarenje {umom i {umskim zemlji{tem. [umarski list, 5–6: 279–285
Osmanagi}, B. N., 1993: Potencijali poduze}a, Analiza i dijagnoza potencijala u poslovanju poduze}a. NIP Alinea d.o.o., Zagreb, 198 str.
Pressler, M., 1858: Der rationelle Waldwirth und sein Waldbau des höchsten Ertrags etc., 2 Bände, Dresden, Leipzig, 75 str.
Posavec, S., 2006: Analiza upravljanja tro{kovima u {umarstvu. Glas. {um. pokuse, pos. izd. 5: 715–725
Santini, I., 1999: Tro{kovi u poslovnom odlu~ivanju. Hibis d.o.o. Centar za ekonomski consluting, Zagreb, 285 str. Tintor, J., 2000: Poslovna analiza. Koncepcija, metodologija, metode. Hibis d.o.o., Zagreb, 550 str.
Abstract
Implementation of Cost Calculation Model in Forest Evaluation of Po`ega Forest Administration The specific nature of forestry as an economic activity generates problems in realizing the set business plans and executing commercial operations. Business analysis deals with concepts and methods of perceiving the degree of development, as well as with unrealized possibilities of a business entity. The particular character of analyzing business operations of entities dealing with forest management arises, among other things, from the need to assure forest sustainability. In managing forests and forestland, it is not always possible to obey the principle of operational profitability, as the lack of any silvicultural treatments jeopardizes future increment of wood biomass and leads to the decline in the general forest value. Furthermore, the specificity of forest management is particularly evident in a long term cycle of biomass production, and extensive period of time between initial activities and the achieved economic effects, and in investments into forests which frequently exceed the financial possibilities of forest owners. The achieved degree and the unrealized possibilities of developing the forest potential are conditioned by biological factors and by economic and technical treatments. To measure and evaluate the effects of these factors on forest sustainability, specific knowledge is required combined with specific criteria for analytical assessment of the success of business entities dealing with forest management. This paper discusses economic and business analysis in forestry. It presents the results of the research project conducted by the state forest company »Hrvatske {ume« d.o.o. and Faculty of Forestry University of Zagreb over a 5 year period. The data regarding the economic value of the forest, annual cut value, biological regeneration costs for all forest management units in Po`ega Forest Administration, including incomes and costs of forest harvesting have been analyzed together with the data regarding profitability and economic indicators. The actual cutting value method has been used for the analyses of the stand value. The Activity Based Cost Method has been used for the cost analysis. The cost-effectiveness and profitability in forestry have also been calculated. Po`ega Forest Administration manages the area of 52,025 ha, mainly productive forests in the Municipality of Slavonia and Po`ega. The total annual cut is 140,991 m3 on the area of 3,615 ha. The total growing stock of the state forests is 9,744,426 m3, which includes 9,200,025 m3 of even-aged forests and 544,401 m³ of uneven aged forests. The annual wood volume increment is 253,947 m3. The average forest stand value is 46,871 HRK/ha, or 54,723 HRK/ha without first age class (see Fig. 1 Forest value per management unit). The total costs of biological regeneration are 1,529 HRK/ha, and without forest management, silviculture, forest protection and wood construction it is 7,029 HRK/ha. The costs of the biological regeneration are shown in Fig. 2. The value of the annual cut for Po`ega Forest Administration is 10,214 HRK/ha (see Table 1). The costs of forest harvesting in 2007 are 8,460 HRK/ha on average, and 8,659 HRK/ha in 2008. Expenditures and revenues of forest harvesting in Po`ega Forest Administration 2007/2008 are shown in Fig. 4. If the costs of biological regeneration are included, the cost-effectiveness ratio is less than one (e<1), meaning that the management of the selected forest administration is not cost-effective. However, according to the presented negative economic indicators, profitability in forestry has shown positive forest management results. The possible measures that could lead to the increase in profitability are those affecting the company income. To achieve this goal it is necessary to lower the forest biological regeneration costs, to lower the market sale price, to increase the engaged resources, and to improve the capacity utilization.
466
Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Primjena modela izra~una tro{kova u vrednovanju {uma U[P Po`ega (457–467)
S. Posavec i dr.
This research has shown that specific understanding and measuring of forest potentials are conditioned by biological factors and by economic and technical treatments. To measure and evaluate the effects of these factors on forest sustainability, specific knowledge is required combined with specific criteria for analytical assessment of the success of business entities dealing with forest management. Keywords: forest evaluation, costs, profitability, cost-effectiveness, Po`ega Forest Administration
Adresa autorâ – Authors’ address:
Received (Primljeno): 15. 10. 2010. Accepted (Prihva}eno): 15. 12. 2010. Croat. j. for. eng. 32(2011)1
Doc. dr. sc. Stjepan Posavec e-po{ta: posavec@sumfak.hr Karlo Beljan, mag. ing. silv. e-po{ta: kbeljan@sumfak.hr Sveu~ili{te u Zagrebu, [umarski fakultet Zavod za izmjeru i ure|ivanje {uma Sveto{imunska 25, 10000 Zagreb Hrvatska Mr. sc. Juraj Zeli} e-po{ta: juraj.zelic@po.t-com.hr Jakova Gotovca 13, 34000 Po`ega Hrvatska Ivica Fliszar, dipl. in`. {um. e-po{ta: ivica.fliszar@hrsume.hr »Hrvatske {ume« d.o.o., U[P Po`ega M. Trnine 2, 34000 Po`ega Hrvatska
467
Ü 32
Issue 1 • 2 0 1 1
32 Issue 1
2011