Zbornik gozdarstva in lesarstva, 57, 1998, s. 113 - 128 GDK: 182.2: 188: 524.6: 61 Prispelo/ Received: September/September 1998 Sprejeto!Accepted: Oktober!October 1998 Izvirni znanstveni članek Original scientific paper OCENJEVANJE SPREMENJENOSTI VRSTNE SESTAVE RASTLINSKIH SKUPNOSTI " * "** Andrej BONCINA , Dušan ROBIC izvleček Predlagan je indeks za kvantitativno ocenjevanje stopnje spremenjenosti vrstne sestave rastlinskih skupnosti. Ocenjevanje temelji na računanju evklidske razdalje med dvema primerjanima vrstnima sestavama. Postopek omogoča uporabo različnih kvantitativnih znakov vrstne sestave. Predstavljena je uporaba indeksa pri primerjanju drevesne vrstne sestave za potrebe urejanja gozdov. Ključne besede: rastlinska združba, vrstna sestava, spremiryanje, urejanje gozda ESTIMATION OF THE SPECIES COMPOSITION ALTERATION IN PLANT COMMUNITIES Abstract An index is proposed for a quantitative estimation of the species composition alteration in plant communities. Estirnations are based on calculating the Euclidean distance between two comparable species compositions. The procedure enables the use of different quantitative parameters of species composition. Use of the index is presented for comparing tree species compositions for forest management requirernents. Keywords: plant community, species composition, alteration, forest planning dr. gozd. zn., docent, Biotehniška fakulteta oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Večna pot 83, 1000 Ljubljana, SLO mag., Pugljeva 27, 1000 Ljubljana, SLO 114 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 57 1 UVOD VSEBINA CONTENTS INTRODUCTION ................................................................... 115 2 INDEKS SPREMENJENOSTI VRSTNE SESTAVE SPECIES COMPOSITION ALTERATION INDEX ............. 116 2.1 IZHODIŠČA STARTING POINTS .................................................................................. 116 2.2 ALGORITEM ALGORITHM ............................................................................................. 117 2.3 ZGLED EXAMPLE ....................................•................•.•.......................................... 118 3 UPORABA INDEKSA SPREMENJENOSTI VRSTNE SESTAVE PRI UREJANJU GOZDOV USE OF THE SPECIES COMPOSITION AL TERA TION INDEX IN THE PLANNING FOREST .................................................................................. 119 3.1 IZRAČUN INDEKSA SPREMENJENOSTI VRSTNE SESTAVE CALCULA TION OF THE SPECIES COMPOSITION ALTERATION INDEX .............................................................................. 122 3.2 REZULTAT ANALIZE SPREMENJENOSTI DREVESNE SESTAVE V TREH GOSPODARSKIH RAZREDIH ANAL YSES RESUL TS OF AL TERA TION OF TREE COMPOSITION IN THREE FOREST TYPES ......................................... 124 4 SKLEP CONCLUSION ....................................................................... 126 5 POVZETEK ........................................................................... 126 SUMMARY ............................................................................ 128 VIRI REFERENCES ........................................................................ 130 1 UVOD INTRODUCTION 115 Bončina/ Robič: Oceryevanje spremenjenosti vrstne sestave ... Gozdne sestoje, rastlinske združbe in gozdne ekosisteme opisujemo z različnimi numeričnimi in atributivnimi znaki. Vrstna sestava je ena izmed osnovnih informacij; govorimo o drevesni sestavi gozdnih sestojev, o vrstni sestavi gozdne fitocenoze itd. Vrstna sestava je hkrati bogat vir posrednih informacij o gozdnem ekosistemu. Na področju fitocenologije in numerične ekologije so razvili številne metode (GREIG- SMITH 1964, VASILEVIČ 1969, KERSHAW 1973, MUELLER-DOMBOIS et al. 1974, WHITTAKER 1978a, 1978b, MIRK.IN et al. 1978, GAUCH 1982, CAUSTON 1988) za primerjavo sestave rastlinskih skupnosti. V grobem bi jih lahko razdelili na tiste, ki temeljijo na klasifikaciji in one, ki temeljijo na ordinaciji. Pomemben in najbolj obsežen del gozdarskih podatkovnih baz predstavljajo podatki o gozdnih sestojih, med njimi so zopet ključni podatki o drevesni sestavi. Pogosto med seboj primerjamo drevesno sestavo različnih sestojev ali analiziramo spreminjanje drevesne sestave gozdov v določenem obdobju, primerjamo drevesno sestavo gozdnega sestoja s ciljno ali pa ugotavljamo spremenjenost drevesne sestave gozdnih sestojev od domnevno naravne drevesne sestave. Gozdovi v Evropi so zaradi antropogenih vplivov močno predrugačeni. Ohranjenost drevesne sestave je zato eden od kriterijev stabilnosti gozdnih sestojev in posredno celotnega gozdnega ekosistema. Ohranjanje biodiverzitete je prav tako odvisno od ohranjenosti naravne drevesne sestave. Drevesne vrste so pogosto dominantne vrste gozdnega ekosistema in pomemben edifikator razmer v njem, saj sooblikujejo notranje okolje in habitate za druge rastlinske in živalske vrste. Zato je drevesna sestava in stopnja njene spremenjenosti predmet analize trajnosti gozda in izhodišče za gozdnogojitvene odločitve v prihodnosti na ravni gozdnega sestoja in celotne krajine. Ob tem se zastavlja vprašanje, kako sploh ocenjevati spremenjenost drevesne sestave. V članku predstavljava indeks spremenjenosti vrstne sestave, ki ga v Sloveniji že uporabljamo (ROBIČ 1988, GAŠPERŠIČ 1995), njegovo uporabnost pa prikazujeva na primeru izbrane gospodarske enote. 116 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 57 2 INDEKS SPREMENJENOSTI VRSTNE SESTAVE SPECIES COMPOSITION AL TERA TION INDEX 2.1 IZHODIŠČA STARTING POINTS Izhodišča za opredelitev indeksa in njegove temeljne značilnosti so naslednje: 1. Indeks je uporaben za primerjanje različnih vrstnih sestav in za ocenjevanje spremenjenosti katerekoli vrstne sestave. Zaradi preglednosti se bomo v nadaljevanju omejili le na drevesno sestavo gozdnih sestojev. 2. Ocenjevanje spremenjenosti vrstne sestave je kvantitativno, saj ocenjujemo razmerja med (drevesnimi) vrstami. Razmerja med vrstami izražamo v odstotkih, ki so določeni glede na različne numerične znake (npr.: temeljnico, lesno zalogo, zastiranje itd.). 3. Vsota deležev posameznih vrst predstavlja 100 %. 4. Če uporabimo kot kvantitativni kriterij zastiranje, moramo ocenjevati razmerje vrst znotraj istega stratuma vertikalne stratifikacije fitocenoze, na primer samo za pomladek ali pa samo za zgornjo drevesno plast. 5. Prostorski okvir za izračunavanje indeksa spremenjenosti vrstne sestave je različen; lahko je sestoj ali pa ureditvene enote, kot so odsek, oddelek, gospodarski razred, gospodarska enota itd. Ključna zahteva je, da poznamo numerične informacije o deležih posameznih drevesnih vrst v lesni zalogi ali temeljnici, zastiranju itd. 6. Indeks spremenjenosti lahko izračunavamo tudi iz fitocenoloških tabel, kjer lahko z vrednostmi srednjega zastiranja ("pokrovna vrednost") izračunamo relativne deleže posameznih (drevesnih) vrst. 7. Dejanske deleže drevesnih vrst v izbrani prostorski enoti ( odsek, oddelek, gospodarski razred) primerjamo z modelno vrednostjo. Modelna vrednost je lahko naravno razmerje drevesnih vrst na določenem rastišču, lahko je ciljno stanje, lahko pa je tudi drevesna sestava drugih gozdnih sestojev. 2.2 ALGORITEM ALGORITHM 117 Bončina/ Robič: Ocenjevanje spremenjenosti vrstne sestave ... Algoritem za primerjanje in ocenjevanje spremenjenosti vrstne sestave obsega pet osnovnih operacij. Izračun evklidske razdalje (D) med modelom in dejanskim stanjem. D J"f-(M;-:•d i = 1, ... , n n = število vseh različnih (drevesnih) vrst Mi; modelna vrednost za delež posamezne (drevesne) vrste Si; dejanska vrednost za delež posamezne (drevesne) vrste L,M, = 100 I,s, = 100 2 Izračun maksimalne razdalje (Dmax) med modelom in dejanskim stanjem. To je največja mogoča razdalja v primeru, da sestoja nimata prav nobene skupne vrste. Dm,x = iI,(M, -0) 2 +(S, -0)2 = II,(M,2 +S,') II, M,2 + I,s,2 ", vi v' , 3 Izračun indeksa spremenjenosti vrstne sestave Id. Indeks spremenjenosti vrstne sestave je razmerje med dejansko in maksimalno evklidsko razdaljo, ki ga izrazimo v odstotkih: lOO·D Id= Dma, Indeks spremenjenosti vrstne sestave lahko zavzame vrednosti od O do 100%: o~ Id:::: 100 Id = o Vi: S; = Mi • D = o Id= 100 • D= Dmax ,j2,(S, - M,)2 = ✓=2,-(S-,2 -+ -M,-2 ) .jI,cs,2 -2-s,Mi + M,2) ✓=2i=-c-s12_+_M-,-,) To pa je možno le v primeru, če so v analiziranem sestoju prisotne povsem druge drevesne vrste kot v modelni drevesni sestavi: (S, = o A M, > O) v (SI > o A M, = O) 118 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 57 4 Izračun indeksa ohranjenosti drevesne sestave. Namesto indeksa spremenjenosti vrstne (drevesne) sestave lahko uporabimo tudi indeks ohranjenosti drevesne sestave (10 ), ki ga izračunamo tako, da Id odštejemo od 100: fn = 100-Jd 5 Določitev stopnje spremenjenosti vrstne sestave in mejnih vrednosti. Zaradi prikazovanja rezultatov lahko tvorimo razrede ali stopnje spremenjenosti vrstne sestave, v katere uvrščamo površine analiziranih gozdnih sestojev. Podobno lahko določimo mejne vrednosti spremenjenosti vrstne sestave, na primer za dopustno spremenjenost, meje naravnosti itd. 2.3 ZGLED EXAMPLE V raziskavi naravnih struktur gozda (BONČINA 1997) najdemo podatek o drevesni sestavi Rajhenavskega pragozda in primerjanega gospodarskega gozda na podobnem rastišču, zato lahko izračunamo indeks spremenjenosti drevesne sestave v gospodarskem gozdu. Preglednica 1: Drevesna sestava Rajhenavskega pragozda in primerjanega gospodarskega gozda Table 1: Tree composition of the Rajhenavski virgin forest and a comparable managed forest Delež v lesni zalogi(%) Drevesna vrsta Share in growing stocks (%) Tree species Pragozd Gospodarski gozd Virgin forest Managed forest Jelka (Abies alba) 59,5 47,0 Bukev (Fagus sylvatica) 40,0 51,0 Javor (Acer sp.), smreka (Picea 0,5 2,0 excelsa), lipa (Tilia sp.) 1 Izračun evklidske razdalje (D) med modelom in dejanskim stanjem. D=.J(59,5-47,0) 2 +(40,0-51,0) 2 +(0,5-2,0)2 =16,72 119 Bončina/ Robič: Ocenjevanje spremerifenosti vrstne sestave,., 2 Izračun maksimalne razdalje (Dmax) med modelom in dejanskim stanjem. Dm,x ,,)(59,52 +40,02 +0,52 +47,02 +51,02 +2,02 ) = 99,77 3 Izračun indeksa spremenjenosti vrstne sestave (Id). I _ 100-16,72 16,8¾ d - 99,77 4 Izračun indeksa ohranjenosti drevesne sestave (In). In= 100- 16,8 = 83,2% 3 UPORABA INDEKSA SPREMENJENOSTI VRSTNE SESTAVE PRI UREJANJU GOZDOV · USE OF THE SPECIES COMPOSITION ALTERATION INDEX IN THE PLANNING FOREST Gozdovi na Slovenskem so, kot je znano, prostorsko razdeljeni na območja, gospodarske enote, oddelke in odseke. Gospodarske načrte za enote obnavljamo vsakih deset let. Površine gospodarskih enot merijo od 2000 do 6000 ha. V gospodarski enoti so gozdovi glede na rastiščne in sestojne razmere razčlenjeni v gospodarske razrede, za katere opredelimo gojitvene cilje, smernice, etat, gojitvena dela. V okviru razredov spremljamo razvoj gozdnih sestojev in preverjamo uspešnost gospodarjenja. V isti razred uvrščamo podobne odseke, ki so označeni na terenu. Na ravni odsekov zbiramo med drugim tudi informacije o drevesni sestavi gozdnih sestojev, ki jo prikazujemo z deleži posameznih drevesnih vrst v skupni lesni zalogi. Uporabo indeksa spremenjenosti vrstne sestave prikazujeva na primeru izbrane gospodarske enote Željne-Laze, ki leži v Območni enoti Kočevje. Gozdovi v tej enoti so razdeljeni na deset gospodarskih razredov. 120 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 57 Preglednica 2: Table 2: Seznam gospodarskih razredov v enoti Željne-Laze List of forest types in theforest unit Željne-Laze Gospodarski razred Površina (ha) Forest tvne Area (ha) A Bukovi gozdovi na rastišču Querco-Fagetum • 723,55 Beech forests at Ouerco-Fartetum site tune B Sestoji smrekovih nasadov na rastišču Querco- Fagetum 688,10 Spruce plantation stands at Querco-Fagetum site flme C Pionirski sestoji (sukcesijski stadiji) na rastišču Querco-Fagetum 118,32 Pioneer stands (succession stadia) at Querco- Faf!etum site tvne D Jelovo-bukovi gozdovi na rastišču Abieti- Fagetum dinaricum typicum 189,62 Fir-beech forests at Abieti-Faf!etum site flJne E Smrekovi sestoji na rastišču Abieti-Fagetum dinaricum. 194, 15 Spruce stands at Abieti-Fagetum dinaricum site flme F Jelovo-bukovi gozdovi na rastišču Abieti- Fagetum dinaricum clematidetosum 292,45 Fir-beech forests at Abieti-Fagetum dinaricum clematidetosum site tvne G Bukovi gozdovi na rastišču Enneaphyllo-Fagetum 620,98 Beech forests at Enneanhvllo-Fartetum site flJne H Bukovi gozdovi na rastišču Hacquetio-Fagetum 385,35 Beech forests at Hacauetio-Faf!etum site t1Jne I Prednostne površine za divjad 561,71 Wildlife nrioritv area J Gozdni rezervati 7,53 Forest reserve Skupaj 3.781,76 Tota! Izračun indeksa spremenjenosti bomo prikazali na primeru treh gospodarskih razredov, in sicer A, B, C. Zaradi opustitve kmetijske rabe v preteklosti je v tej enoti oblikovan razred pionirskih gozdov, ki združuje različne sukcesijske stadije na rastišču Querco-Fagetum (gospodarski razred C). Del takšnih gozdov, posebno grmišč, je bil v preteklosti z direktnimi premenami spremenjen v zasmrečene gozdove (gospodarski razred B), drugi del gozdov na tem rastišču pa predstavljajo relativno ohranjeni gozdovi (gospodarski • Sintaksonomska nomenklatura je skladna z datoteko Zavoda za gozdove Slovenije 121 Bončina/ Robič: Ocenjevanje spremenjenosti vrstne sestave ... razred A), ki v preteklosti niso bili v kmetijski rabi ali so se že razvili iz pionirskih gozdov. Pri urejanju gozdov največkrat prikazujemo drevesno sestavo z deležem posameznih drevesnih vrst oziroma njihovih skupin v skupni lesni zalogi sestoja. Razlikujemo: smreko - Picea excelsa, jelko - Abies alba, ostale iglavce (rdeči bor - Pinus sylvestris, črni bor - Pinus nigra, zeleni bor - Pinus strobus, macesen - Larix decidua itd.), bukev - Fagus sylvatica, hraste (graden - Quercus petraea, dob - Quercus robur, kostanj - Castanea sativa, oreh - Juglans regia itd.), plemenite listavce (gorski - Acer pseudoplatanus in ostrolistni javor -Acer platanoides, gorski brest - Ulmus glabra, veliki jesen - Fraxinus excelsior, lipa - Tilia platyphyllos, češnja - Prunus avium), druge trde listavce (beli gaber - Carpinus betulus, mokovec - Sorbus aria, brek - Sorbus torminalis, črni gaber - Ostrya carpinifolia, maklen - Acer campestre, mali jesen - Fraxinus ornus, cer - Quercus cerris itd.), mehke listavce (trepetlika - Populus tremula, topol - Populus sp. div., vrba - Salix sp. div., črna jelša - Alnus glutinosa, siva jelša - Alnus incana, breza • Betula pendula itd.). Preglednica 3: Drevesna sestava sestojev v gospodarskih razredih, izražena v odstotku lesne zaloge Table 3: Tree species composition in forest types expressed in percent of growing stock Drevesne vrste in njihove skupine Gospodarski razred Tree species and their groups Forest tvoe A B C Smreka/ Spruce 10 72 3 Jelka/ Fir 1 2 o Ostali iglavci / Other coni[ers l l ' o Bukev / Beech 65 12 31 Hrasti Oak 3 l 16 Plemeniti listavci/ Hardwoods 8 4 11 Ostali trdi listavci / Other hardwoods 9 5 28 Mehki listavci / Softwoods 3 3 11 Skupaj / Tota! 100 100 100 122 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 57 3.1 IZRAČUN INDEKSA SPREMENJENOSTI VRSTNE SESTAVE CALCULA TION OF THE SPECIES COMPOSITION AL TERA TION INDEX Odseki so primeren prostorski in vsebinski okvir za izračun indeksa spremenjenosti vrstne sestave. Za izračun potrebujemo najprej osnovne podatke o površini odseka in lesnih zalogah posameznih drevesnih vrst v odseku, potem izračunamo njihove deleže v skupni lesni zalogi ter po opisanem algoritmu indeks spremenjenosti vrstne sestave. Glede na izračunani indeks pa odsek uvrstimo v ta ali oni razred spremenjenosti drevesne sestave. Postopek je ponazorjen s štirimi koraki: l. Baza podatkov o površini ter drevesni sestavi sestojev v odsekih V bazi podatkov za odseke v gospodarski enoti so med drugimi zbrane tudi informacije o površini odseka, pripadnosti odseka posameznemu gospodarskemu razredu in drevesni sestavi ter lesni zalogi gozdnih sestojev v tem odseku. Preglednica 4: Table 4: Ustrezne informacije iz banke podatkov Useful information from the databank Površina Gosp. Lesna zaloga (m3) Odsek (ha) razred Growing stock (m3 Smreka Jelka Ost.igl. Bukev Hrast Subcom- Area Forest Other 1partment (ha) tvve Spruce Fir decid. Beech Oak ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, II II ,, ,, ,, II 5A 18,28 B 1477 338 6A 15,88 B 1882 90 24 52 25 6B 5,25 C 66 13 7 152 51 6C 3,71 A 106 12 885 24 ,, II ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, II ,, ,, ,, ,, Pl. lst. Ostali Mehki trdi list. list. Other hard- Soft- Broad. woods woods II ,, II II ,, ,, 450 76 258 257 204 273 201 34 56 56 ,, ,, ,, II II II 123 Bončina/ Robič: Ocenjevanje spremenjenosti vrstne sestave ... 2. Izračun deležev posameznih skupin drevesnih vrst v skupni lesni zalogi odseka Iz podatkov o lesni zalogi je treba izračunati delež posamezne vrste oz. skupine drevesnih vrst v skupni lesni zalogi sestoja. Preglednica 5: Table 5: Odsek Površ. (ha) Sub- com- Area part. (ha) " ti ff II 5A 18,28 6A 15,88 6B ),25 6C 3,71 II II II II Deleži drevesnih vrst v skupni lesni zalogi Share of tree species of total growing stock Gosp. Delež v lesni zalogi (%) razred Share in ; rowinJ< stock (%) Smreka Jelka Ost.igl Bukev Hrast Pl.lst. Ostali trdi Forest list. type Other Other Spruce Fir decid. Beech Oak Broadl. Hardwoods II ti II ff It II ,, lf It ,, II It It ff It ,, B 65,2 0,0 14,9 0,0 0,0 0,0 19,9 B 70,6 3,4 0,9 2,0 0,9 2,9 9,7 C 6,8 1,3 0,7 15,7 5,3 21,1 28,2 A 9,0 1,0 0,0 75,4 2,0 2,9 4,8 II ff II It II It It It II ff It It II ,, II II 3. Določitev modelne drevesne sestave sestojev Mehki list. Softwoods It II 0,0 9,6 20,8 4,8 II II Za posamezno sintaksonomsko enoto je treba opredeliti naravno ali modelno drevesno sestavo. Na osnovi fitocenoloških raziskav na analiziranem območju smo za rastišče Querco-Fagetum opredelili domnevno naravno drevesno sestavo: bukev (75%), hrast (13%), plemeniti listavci (7%) in trdi listavci (5%). Modelno stanje je enako za vse tri razrede, saj so oblikovani na podobnem rastišču. 4. Izračun indeksa spremenjenosti drevesne sestave Po opisanem algoritmu (1, 2, 3, 4) smo izračunali indekse spremenjenosti za posamezne odseke in jih razvrstili v pet razredov spremenjenosti drevesne sestave z intervalom po 20%: 1 (0-19%), 2 (20-39%), 3 (40- 59%), 4 (60-79%) in 5 (80-100%). 124 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 57 Preglednica 6: Table 6: Indeksi spremenjenosti vrstne sestave (I,j in njihovi razredi (KJ,j Species composition alteration index (I,j and its class (Ki