Creșterea și anatomia bioacumulării la fag [306505]

[anonimizat], [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat] 1-3 într-un involucru fructifer. Din aceasta familie fac parte cca. 600 de specii din regiunea climatului temperat și subtropical din cele doua emisfere: Nothofagus B., Fagus L., Castanea Mill., Castanopsis Spach., Lithocarpus Bl. și Quercus L.

[anonimizat]; [anonimizat], frunze întregi caduce; [anonimizat]-[anonimizat], [anonimizat] 4 diviziuni; fructele achene (jir) ovoidale, [anonimizat]-o [anonimizat], se deschid la coacere în patru valve; maturație anuala; arbori cu mare importanță economică sau ornamentală.

Genul Fagus L. are 8 specii localizate în regiunea temperată a [anonimizat]: F. grandifolia Ehrh. (America), F. silvatica L. (Europa), F. orientalis Lipsky (Orientul apropiat), F. sieboldii Endl. (Asia și Japonia), F. Lucida Rehd et Wils (vestul Chinei), F. longipetiolata Seemen (centrul și vestul Chinei), F. engleriana Seemen (China Centrală) și F. japonica Maxim (Japonia).

În țara noastră, F. silvatica L. reprezintă principala specie forestieră. Sporadic, în pădurile de F. Silvatica L. se întalnește la noi F. [anonimizat]: x F. tauricaPopl și în regiunea de sud a țării numeroase forme de trecere între F. silvatica L. și F. orientalis Lipsky constituind adevărate serii hibridogene.

Cele trei unități sistematice ale fagului eurasiatic (F.silvatica, F.orientalis și F.taurica) [anonimizat], Marea Caspică și Marea Baltică. F. silvatica ocupă partea vestică a acestui teritoriu ([anonimizat]) cuprinsa între 35° și 60° lat. nordică, 4° long. vestică și 29° long. estică, iar F. orientalis ([anonimizat]) e [anonimizat] 35° și 45° lat. nordică, 20° și 56° long. estică, F. [anonimizat] (Munții Elburs). În anumite regiuni arealele celor trei specii se suprapun: Balcani, Crimeia și nordul Iranului.

[anonimizat] ( [anonimizat]-secetos ) se caracterizează prin formarea unei singure creșteri pe perioada de vegetație respectiv: inelul de creștere. Inelul de creștere variază de la an la an ( în cazul în care variația climatului general este anuală ) sau de la sezon de vegetație la sezon de vegetație ( în cazul variației sezonale a climatului cu un ciclu mai mare sau mai mic de un an), [anonimizat]. Aceste elemente variabile conțin informații privind relațiile dintre arbore și factorii de mediu . Inelul anual constituie o arhivă, o [anonimizat] a [anonimizat].

Fagul reprezintă specia care ocupă suprafața cea mai însemnată din fondul forestier al țării noastre, 2 000 000 ha, respectiv 34,5 % din suprafața păduroasă a țării, alcătuind arborete pure și amestecuri cu brad, molid și gorun. Făgetele formează la noi o subzonă

proprie (Făgetum) dar participă în mare măsură și în compoziția arboretelor din subzona coniferelor (Picetum) unde ajung uneori până la limita superioară a vegetației forestiere chiar sub forma de arborete pure. Partea cea mai însemnată din aria de răspândire a făgetelor la noi, se situează pe ambele versante ale Carpaților, ca două fâșii continue care se unesc în Munții Banatului. Apoi în Munții Apuseni, făgetele ocupă iarăși o importantă suprafață.

Relieful corespunzător făgetelor este foarte variat ca formă și dimensiuni . Majoritatea făgetelor predomină pe versanți, cu o gamă largă de înclinări, de la slab înclinat (10ș-15ș) până la foarte înclinat (45ș-50ș și chiar mai mult), și pe toate expozițiile posibile (nord, sud, est, vest). Pe pante mari și foarte mari sunt situate făgetele din sudul și vestul țării, unde și energia de relief este mare; pantele mai domoale apar în est și sud-est. Ca o regula generala se observa că pantele cresc odată cu altitudinea, la aceleași coordonate geografice având pantele medii de 20-25ș până la 900-1000 m și pantele mari de 35-60ș mai sus.

Având o amplitudine ecologică mare, fagul gasește condiții naturale de vegetație în mai multe subzone cu bonități staționale diferite, ceea ce conduc la existența unor arborete cu productivități și carcteristici structurale foarte diferite.

Limita superioară a făgetelor încheiate este în general între 1200-1400 m. În Carpații sudici se urca pana la 1500 m, iar în Apuseni chiar până la 1700 m. Această limită câștigă în altitudine de la Nord spre Sud, înregistrându-se o diferență de circa 200 m între Carpații Orientali și Carpații sudici.

Făgetele reprezintă o formație de altitudini mijlocii și mici. În funcție de mărimea masivului montan, ele pot urca până la jumătatea versantului, pâna la treimea lui superioară sau chiar până la vârf, ajungând în cazuri excepționale pe limita superioară a pădurii. Situații de munți acoperiți până sus cu făgete și de limită superioară cu pădure de fag prezintă toată partea sud-vestică din Carpații Meridionali și Munții Banatului. În zonele în care trecerea la amestecurile de fag cu rășinoase are loc pe versant, făgetele montane ocupă de regulă primele două suprafețe de eroziune și nu ajung niciodată pe ultima, cea mai înaltă. Așa de exemplu, în Munții Retezat făgetele aparțin suprafețelor Gornovița și parțial Râu Șes și nu pătrund niciodată pe suprafața Cândești la 1600-1800 m altitudine. Tot suprafața Râu Șes constituie limita altitudinală pentru făgetele din munții Semenicului, Țarcu, Godeanu și Poiana Ruscă.

Fagul formează la noi întinse masive pure , dar și amestecate. Modul în care se așează și se succed diferitele tipuri de amestec, precum și vecinătățile cu alte formațiuni păduroase, este dependent de expoziție și de celelalte condițiuni locale.

În cea mai mare parte a Carpaților, în regiunile inferioare , fagul se amestecă cu carpenul sau cu gorunul, apoi trece repede în masive pure, care spre părțile superioare, se amestecă aproape regulat cu bradul. În aceste locuri mai intervine în amestec și paltinul de munte.

Spre limita superioară apare adesea în făgete și molidul, pregătindu-se astfel trecerea spre molidișuri. Această trecere se face mai mult sau mai puțin treptat, dar uneori și brusc,

ca de ex., în Harghita.

În unele puncte, cum ar fi pe Ceahlău, la Covasna și pe Valea Azugei, are loc o inversiune a fagului cu molidul. Inversiuni, în ceea ce privește speciile de amestec, s-au observat pe valea superioară a Argeșului, unde molidul apare în făgete , la altitudini mai mici decât bradul, fapt care s-ar datora încă intervenției îndelungate a omului. Situații asemănătoare mai găsim și pe versantul nordic al munților Făgărașului.

Adeseori, pe anumiți munți de înălțime mijlocie, datorită condițiilor climatice speciale, etajul molidișurilor este cu totul suprimat în mod natural și făgetele formează astfel limita superioară a pădurii la altitudini între 1350 și 1500 m.

Toate aceste inversiuni și modificări, în etajarea naturală, se pot datora, într-o oarecare măsură, influenței omului. Este însa sigur că acestea sunt și expresia unor condițiuni speciale locale, cât și evoluției naturale istorice a arboretelor care, pe alocuri, nu a ajuns încă la un echilibru în repartiția speciilor după turburările glaciare.

În ceea ce privește condițiile generale climatice sub care vegetează, la noi făgetele, Enculescu (28) afirmă că ,, subzona fagului se prezintă ca una dintre cele mai favorizate subzone”. Întradevăr, datele climatice arată că făgetele de la noi s-ar afla în cea mai mare parte într-un optim climatic. Așa, temperatura medie anuală oscilează între 8-11° C, precipitațiile medii anuale între 700-1000 mm, iar umezeala relativă între 68-79%.

Temperaturile scăzute din iarnă, înregistrate adeseori la noi, sunt bine suportate de către fag. Gerurile târzii, însă, s-a dovedit și la noi că pot să primejduiască serios vegetația fagului. Sunt de menționat în această privință gerurile târzii din 1927, 1933 și 1943, care au avut efecte vizibile asupra făgetelor din Carpați pe mari întinderi și în special pe jumătatea inferioară a versanților din văile înguste.

Considerând că făgetele românești sunt în cea mai mare parte în optim climatic, este explicabilă indiferența lor față de constituția geologică a substratului. Astfel ele merg tot atât de bine pe roci calcaroase cât și pe roci silicioase. Făgetele la noi ocupă soluri de tip podzolic secundar și anume soluri brune sau soluri cenușii; bineînțeles acestea sunt tipuri generale, în cadrul cărora variațiunile pot fi destul de mari.

Structura lemnului de fag

Structura lemnului reprezintă ansamblul părților mari componente, ca și al elementelor și formațiilor anatomice din care acesta este alcătuit, toate având caracteristice anumite forme, mărimi, proporții și moduri de asociere și fiind determinate de factori genetici și de mediu, care își pun amprenta asupra existenței generale a arborilor.

Cunoașterea structurii lemnului este necesară pentru construirea și interpretarea modelelor privind legătura dintre variația factorilor de mediu și creșterea radială a arborilor, exprimată prin lățimea inelului anual, sau prin intermediul altor caracteristici ale acestuia ( densitate, structură etc. ). Este dificil a întelege modalitatea în care factorii de mediu afectează creșterea arborilor fără a ști cum și când se desfășoară procesele fizilologice, care au drept rezultat formarea de noi inele anuale.

Lemnul este un ansamblu de țesuturi de origine secundară, formate din pereți lignificați, rezultat al funcționării către interior a cambiului. Cambiul sau zona generatoare libero-lemnoasă apare în fascicolul primar al tulpinii, între liber și lemn, fiind constituit dintr-un strat de celule tinere, a căror însușire esențială este de a se divide.

Structura lemnului reprezintă ansamblul părților mari componente, ca și al elementelor și formațiilor anatomice din care acesta este alcătuit, toate având caracteristice anumite forme, mărimi, proporții și moduri de asociere și fiind determinate de factori genetici și de mediu, care își pun amprenta asupra existenței generale a arborilor.

Cunoașterea structurii lemnului se poate realiza prin observații întreprinse cu ajutorul simțurilor, mai ales cu cel al văzului, precum și cu alte mijloace. În funcție de mijloacele de observare utilizate, se deosebesc următoarele categorii de structura a lemnului:

structura macroscopică ( Fig. 1), pusă în evidență prin examinarea lemnului cu ochiul liber sau cu o lupă cu putere de mărire de 10 x (imaginea obținută prin mărire cu lupa nu trebuie să conțină elemente în plus față de cele vizibile cu ochiul liber);

structura microscopica ( Fig.2 ), rezultată în urma examinării lemnului cu microscoape optice;

structura submicroscopică (fină), stabilită prin examinare cu ajutorul microscopului electronic, precum și cu alte metode fizice (de exemplu, rontgenografia) și chimice, moderne.

Fig. 1. Structură macroscopică a lemnului de fag

Sursa: Editura Universității ,,Transilvania” Brașov, Produse forestiere și studiul lemnului I, Ediția a-II-a, Eugen C. Beldeanu, 2001.

A-secțiune transversală

B-secțiune radială

C-secțiune tangențială

C’-secțiune tangențială oblică

1-inel anual

2-rază medulară

3-măduvă

4-coajă

Fig. 2. Structură microscopică a lemnului de fag

Sursa: Fundamente metodologice și aplicații de dendrocronologie, Popa, I., 2004.

Fagul aparține grupei foiaselor și este compus din elementele anatomice caracteristice acesteia, respectiv: elemente de vase, fibre, fibrotraheide și parenchim de rază și longitudinal.

Dimensiunile principalelor elemente anatomice componente ale lemnului de fag, după clasificarea adoptată de Asociația Internațională a anatomiștilor pentru lemn, corespund următoarele categorii: vase de lungime mijlocie, cu diametre potrivit de mici și fibre cu lungimi de la potrivit de scurte, la mijlocii.

Vasele lemnului de fag (Fig. 3) sunt cu contur ușor poligonal, cu deschideri aproximativ egale pe toata lățimea inelului anual, sunt numeroase, peste 100 pe mm², izolate sau în grupe mici , cu perforații simple și scalariforme cu maximum 20 bare. Vasele prezintă punctuații rotunde sau ovale, izolate sau alungite, scalariforme. La lemnul normal (fără inimă roșie) vasele nu prezintă tile.

Fibrele de fag au o formă alungită (Fig. 3 b) cu capetele relativ netede și drepte. Pe secțiunea transversală, fibrele dau un aspect de compactitate lemnului, datorită lumenului redus al acestora.

Celulele de parenchim longitudinal (Fig. 3 c) sunt în general scurte și sunt distribuite difuz în masa lemnului. Cele transversale, respectiv parenchimul de raza, formează raze medulare uniseriate și multiseriate. Razele medulare uniseriate sunt numeroase, circa 8 pe mm și au aproximativ 10 celule pe înălțime. Cele multiseriate sunt 2…25 seriate, puternic lățite în dreptul inelului anual.

Fig.3. Elemente anatomice ale lemnului de fag

Sursa: Editura Agro-Silvică București, Fagul, Dr.ing. I. Milescu, Dr. ing. A.Alexe, ing. H. Nicovescu,ing. P.Suciu

Comparativ cu alte specii de foioase, fagul are o proporție mare de vase: în medie 31%, față de stejar 7,7% , frasin 12,1%, sau salcâm 15,8%, ceea ce conferă lemnului însușirea de a fi ușor permeabil pentru lichide. Proporția de vase este în detrimentul fibrelor, care față de proporțiile la speciile menționate prezintă valorile cele mai reduse, respectiv 42%, comparativ cu 58,1% la stejar, 62,4% la frasin și 59,2% la salcâm.

Proporția echilibrată între vase și fibre, parenchimul lemnos difuz, cât și mărimea aproximativ egală a acestora în masa lemnului, conferă lemnului de fag o structura uniformă, precum și un caracter de omogenitate, în ceea ce privește aspectul.

Proporția elementelor anatomice ale lemnului de fag variază între limite mai mult sau mai puțin largi, în funcție de vârsta arborilor, lățimea inelelor anuale, densitatea aparentă, condițiile climatice etc., variații însemnate înregistrându-se chiar în cadrul aceluiași inel anual.

Proporția elementelor anatomice (Fig. 4) este următoarea (după Schultz):

Fig.4. Proporția elementelor anatomice în alcătuirea lemnului de fag

Sursa: Editura Agro-Silvică București, Fagul, Dr.ing. I. Milescu, Dr. ing. A.Alexe, ing. H. Nicovescu, ing. P.Suciu

Secțiunile fundamentale ale lemnului sunt considerate secțiuni de referință, obligatorii pentru descrierea aspectului natural al elementelor și formațiilor sale anatomice și respectiv pentru cunoașterea structurii lui. Se încadrează în această categorie:

secțiune transversală, rezultată după un plan perpendicular pe axa centrului fiziologic;

secțiune longitudinală radială (secțiune radială), rezultată prin secționare după un plan paralel cu axa centrului fiziologic și este situat la o anumită distanță de aceasta;

secțiunea longitudinală tangențială își datorește numele faptului că este tangentă într-un punct oarecare la unul din inelele de creștere;

Structura microscopică a lemnului de fag pe cele trei secțiuni principale: transversal, radial și tangențial (Fig. 5, Fig. 6, respectiv Fig. 7):

Fig. 5. Aspectul microscopic transversal al lemnului de fag

Sursa: www.woodanatomy.ch

Fig. 6. Aspectul microscopic radial al lemnului de fag

Sursa: www.woodanatomy.ch

Fig.7. Aspectul microscopic tangențial al lemnului de fag

Sursa: www.woodanatomy.ch

Localizarea și materialul investigației

Cercetarea s-a desfășurat în făgetele din cartierul Răcădău (Fig. 8), al Municipiului Brașov, în U.P V, u.a 36-37. Blocul experimental (Fig. 9) se află la circa 250-270 m distanță de strada Jepilor, în dreptul numărului 19; ca și coordonate geografice plasându-se la 45° 37’ latitudine Nordică și 25° 36’ longitudine Estică; cu un azimut de 150°, o panta de 37° și o cotă de circa 670 m. ( conform Google Earth ).

Fig. 8. Localizarea Blocului Experimental (în planul apropiat: Cartierul Răcădău,Municipiul Brașov)

Sursa: www.GoogleEarth.ro

Fig. 9. Blocul Experimental Răcădău. U.P V, u.a 36-37.

Sursa: www.GoogleEarth.ro

2.1 Provienența geografică a materialului investigat

Materialul investigat aparține unei păduri de fag echiene, situată pe dealul Kermen spre Vârful Răcădău,care face parte din Masivul Postăvaru.

Masivul Postăvaru face parte din Carpații de Curbură, alcătuind împreună cu Masivul Piatra Mare grupul de Munți ai Bârsei. Sunt localizați între depresiunea intracarpatică a Brașovului, deasupra căreia se înalță cu peste 1200 m și versantul nordic abrupt al Masivului Bucegi. Munții Postăvaru sunt cuprinși între următoarele coordonate: 45ș 29’ 27” și 45ș 39’ 45” latitudine nordică și între 25ș 39’ 44” și 25ș 26’ 20” longitudine estică.

Pentru studiul întreprins s-au inventariat 3 suprafețe cu intensități diferite ale intervențiilor silvotehnice, inventariate anterior, în anul 1998, de Institutul Național de Cercetare și Dezvoltare în Silvicultură ,,Marin Drăcea’’, Stațiunea Brașov. Cele trei suprafețe au fost denumite astfel: S1-Forte ( suprafață în care intervențiile silvotehnice au avut un grad ridicat ), S2-Moderat ( suprafață în care intervențiile silvotehnice au avut un nivel mediu ) și S3-Martor ( suprafață în care intervențiile silvotehnice au avut grad minim sau chiar deloc ).

De asemenea carotele studiate aparțin categoriei 26 de diametru și au fost extrase un total de 60 de probe, câte două la fiecare arbore, respective câte 10 arbori pe fiecare piață experimentală.

Instalarea și urmărirea blocurilor experimentale

În cadrul B.E Răcădău, constituit ca bază experimentală de aplicare și testare a cercetărilor, s-au amplasat și desfășurat, de-a lungul timpului , un număr remarcabil de experimente științifice, informația științifică rezultată fiind, apoi, valorificată în cadrul temelor și proiectelor de cercetare finalizate la Stațiunea Brașov.

În cadrul suprafețelor experimentale se efectuează măsurători periodice, de regulă din 5 în 5 ani, privind principalele caracteristici biometrice ale arborilor: diametrul de bază, clasa de calitate, clasa pozițională (Kraft), clasa de calitate a coroanei, înălțimea ( la 30-50 de arbori ), și de asemenea, se evidențiază prezența ramurilor lacome, oportunitatea efectuării de rărituri, etc.

Pe baza măsurătorilor efectuate pentru fiecare suprafață experimentală, au fost determinate în anii precedenți și cu ocazia prezentelor cercetări, principalele caracteristici biometrice și auxologice ale arboretului, respectiv pe varianta adoptată ( slabă, moderată, forte ): diametrul mediu, diametrul mediu la cioată, înaltimea medie, volumul arborilor, înăltimea primei ramuri a coroanei, cuantificarea defectelor vizibile (la o parte din arbori ).

Instalarea piețelor din B.E Răcădău s-au făcut începănd cu anul 1986, revenindu-se pentru reinventarieri în anii 1994, 1998, 2004 respectiv 2016 pentru îndeplinirea diverselor obiective stabilite.

Pentru studiul de față s-au comparat datele culese în anul 1998 cu datele generate după reinventariere în anul 2016. În ceea ce privește datele referitoare la blocul experimental s-a ținut cont de: numărul blocului, unitatea de producție, unitatea amenajistică și anul inventarierii. De asemenea datele referitoare la fiecare arbore din suprafața de probă au ținut cont de: numărul de ordine al arborelui, specia, clasa de calitate a fusului, clasă pozițională Kraft, defectele vizibile ( la o parte din arbori ) și înălțimea ( la o parte din arbori ).

La inventarierea făcută de I.N.C.D.S ,,Marin Drăcea’’ Stațiunea Brașov în anul 1998 (Fig. 10) se regăseau un total de 176 arbori în S1-Forte, 192 arbori în S2-Moderat și 146 în S3-Martor. După intervențiile silvotehnice făcute, de asemenea punând în balanța și moartea naturală sau intervențiile diverșilor dăunători ai lemnului, s-au regăsit în anul 2016 (Fig. 11) un total de 138 arbori în S1-Forte, 140 arbori în S2-Moderat și 108 arbori în S3-Martor.

Evoluția numărului de arbori în funcție de intensitatea silvotehnica se prezintă astfel:

Fig. 10. Colectivitatea de arbori în cele trei variante ale blocului experimental, la inventarierea din 1998

Fig.11. Colectivitatea de arbori în cele trei variante ale blocului experimental, la inventarierea din 2016

De asemenea un lucru important de menționat este evidențierea caracteristicilor biometrice ale arboretelor; care este dată de distribuția pe categorii de diametre a celor trei piețe: Forte, Moderat și Martor pentru anul 1998, respectiv 2016.

Distribuția pe categorii de diametre pe cele trei piețe de probă, pentru anii 1998 și 2016, este prezentată în urmatoarele figuri (12, 13, 14, 15, 16, 17):

Pentru S1-Forte (Fig. 12) distribuția se prezintă astfel:

Fig. 12. Distribuția arborilor pe categorii de diametre în S1-Forte la inventarierea din 1998

Fig.13. Distribuția arborilor pe categorii de diametre în S1-Forte la inventarierea din 2016

În Fig. 14 și Fig. 15 diametrele se deplasează spre dreapta ca urmare a creșterii arborilor în diametru.

Amplitudinea de variații a diametrelor este de 40 cm în 1998, aceasta crescând la 44 cm în 2016. (în 1998 variază de la categoria 10 până la categoria 50; iar în 2016 variază de la categoria 14 la categoria 58). Acest lucru se explică prin temperamentul de semiumbră al fagului care în anumite condiții rezistă bine la umbrire.

Fig.14. Distribuția arborilor pe categorii de diametre în S2-Moderat la inventarierea din 1998

Fig.15. Distribuția arborilor pe categorii de diametre în S2-Moderat la inventarierea din 2016

Tendința observată la răriturile forte, cu explicația fiziologică ce ține de temperatura speciei se observă și în cazul răriturilor moderate, adică, amplitudinea de variații a diametrelor crește pe măsură ce arboretul înaintează în vârstă. Astfel, se observa o amplitudine de la categoria 8 la categoria 48 în anul 1998 , care crește la o amplitudine cuprinsă între categoria 12 și categoria 60 în 2016.

Fig.16. Distribuția arborilor pe categorii de diametre în S3-Martor la inventarierea din 1998

Fig. 17. Distribuția arborilor pe categorii de diametre în S3-Martorla inventarierea din 2016

Și în cazul răriturilor martor se observă aceeași tendință de creștere, amplitudine a variației diametrelor, respectiv o amplitudine de 44 cm în anul 1998 și o amplitudine de 48 cm în 2016.

Din grafice se observă faptul că în cazul răriturii forte amplitudinea de variații este mai mică în comparație cu suprafețele unde s-au făcut rărituri moderate sau suprafața martor unde nu s-a intervenit.

Eșantionajul

Studiul de față a presupus selectarea a 30 de arbori, câte 10 arbori pe fiecare variantă adoptată, care pe lângă determinarea caracteristicilor biometrice (clasa Kraft, clasa calitate, diametrul mediu la 1.30 m, diametrul mediu la 0.30 m, h-prima ramură a coroanei, h-arbore, înălțimea cancerului, procent coroană din înălțimea arborelui, prezența curburii, h-curbură, h-curburii, lungimea curburii, lungime gelivură, procent gelivură din înălțimea arborelui, prezența ramurilor lacome, h-prima ramură lacomă, adâncime canelură, înălțime canelură ), s-a extras probe de creștere ( câte două eșantioane la fiecare arbore de-alungul curbei de nivel, stânga-dreapta ) și s-au determinat defectele de forma (curbura, lăbărțarea, canelura, ovalitatea, înfurcirea ), respectiv defectele de rănire ( cancerul ).

Din totalul de 60 de eșantioane s-au prelucrat 30, câte un eșantion pentru fiecare arbore, restul de eșantioane au rămas să constituie bază de date pentru cercetările viitoare.

Inventarierea făcută în anul 2016, Blocul Experimental Răcădău, U.P V, este prezentată în tabelul de mai jos ( Tabelul 1 ) :

Metoda de lucru

Diversitatea aspectelor prevăzute a fi abordate a necesitat adoptarea unei metode de cercetare complexe.

Metodele de cercetare utilizate au fost:

documentarea bibliografică, în formă tradițională și prin internet, pentru aprofundarea cunoștințelor în ceea ce privește structura lemnului, densitatea convențională a lemnului; respectiv referitor la defectele vizibile ale lemnului de fag.

observația, în baza experimentală, asupra prezenței și frecvenței defectelor vizibile ale lemnului de fag.

măsurători biometrice, în vederea realizării unor corelații între caracteristicile biometrice, densitate și frecvența defectelor vizibile ale lemnului de fag.

prelucrări statistice: regresia polinomială

3.1 Lucrări de teren

Faza de teren a presupus identificarea Bazei Experimentale Răcădău, U.P V, u.a. 36-37 și inventarierea fiecărui arbore din cele trei variante adoptate.

După identificarea piețelor experimentale s-a determinat și măsurat: diametrul mediu la 0.30 m pentru a putea determina valorile ovalității și lăbărțării, înalțimea arborilor din cele trei variante pentru a determina atât volumul masei lemnoase cât și procentul coroanei din înălțimea arborelui, lungimea gelivurii pentru a determina procent gelivură din înălțimea arborelui, înălțimea curburii, lungimea curburii, adâncime canelură, lățime canelură, prezența cancerului, înălțimea cancerului și s-a determinat vizual prezența ramurilor lacome, claselor Kraft și calitate.

Pentru extragerea eșantioanelor s-a folosit Burghiul Pressler iar pentru ceilalți parametrii s-a utilizat: fișă teren, ruletă forestieră, creion forestier, clupa forestieră pentru stabilirea diametrelor, Vertexul și mira dendrometrică pentru stabilirea înălțimilor.

Toți arborii din suprafața experimentală au fost numerotați cu vopsea de culoare albă și s-a determinat două diametre perpendiculare la 1.30 m, respectiv la 0.30 m; măsurătorile la 0.30 m făcându-se doar arborilor selectați pentru studiu, din categoria 26 de diametru.

Lucrări de laborator

Lucrările de laborator au presupus depozitarea eșantioanelor în cornete de hârtie numerotate corespunzător fiecărui arbore studiat și s-a recurs la numărarea inelelor de creștere din intervalul anilor 1998-2016 ( 18 ani = 18 inele ).

Determinarea valorii densității convenționale a necesitat:

Fierberea eșantioanelor pe parcursul a 12 ore;

Cântărirea eșantioanelor după finalizarea procesului de fierbere;

Uscarea eșantioanelor tot într-un interval orar de 12 ore;

Recântărirea eșantioanelor după finalizarea procesului de uscare;

Pregătirea eșantioanelor pentru fierbere a constat în: marcarea eșantionului printr-o plăcuță de plastic perforată cu numărul corespunzător arborelui de provienență; înfășurarea carotei, alături de placuța de identificare, într-un tifon legat foarte bine cu ața la ambele capete astfel încât sa reziste procesului de fierbere.

Procesul de uscare a eșantioanelor a fost realizat cu ajutorul etuvei cu ventilație circulară a aerului.

Lucrări de birou

Lucrările de birou au constat în prelucrarea și interpretarea datelor culese din teren, în conformitate cu obiectivele de cercetare stabilite.

În vederea determinării volumului arborilor s-a procedat la măsurarea tuturor diametrelor și a câte două înălțimi pentru fiecare categorie de diametru . Această metodă bazată pe construirea curbei înăltimilor a fost folosită în trecut cu succes (Giurgiu 1979), dar are și aplicabilitate în zilele noastre.

Pentru trasarea curbei înălțimilor s-a folosit ecuația de regresie ln h = a0+a1*da2 (Giurgiu 1999, Badea 2007) unde :

h-înălțimea arborelui stabilită cu ajutorul ecuației de regresie;

d-diametrul arborelui măsurat;

a0, a1, a2-coeficienții ecuației de regresie;

Astfel au fost determinate toate înălțimile arborilor din toate suprafețele experimentale (S1, S2, S3) , atât pentru anul 1998 cât și pentru anul 2016.

Ulterior a fost determinat volumul unitar pentru fiecare categorie de diametru și apoi volumul total pentru anul 1998, respectiv 2016; având în vedere desigur variantele adoptate.

Pentru aceasta s-a folosit următoarea ecuație de regresie (Giurgiu, Decei, Drăghiciu 2004) : log v = a0 + a1*log d + a2 * log d²+a3*log h+a4*log h4, unde:

v- volumul arborelui;

d-diametrul masurat;

h-înăltime arbore;

a0, a1, a2, a3, a4,-coeficienții ecuației de regresie;

Pentru determinărea densității convenționale s-a utilizat metoda saturației. Aceasta permite determinarea mărimii densității convenționale numai prin cântărirea eșantioanelor (au fost înlăturate astfel neajunsurile măsurării volumului la eșantioanele de formă neregulată).

Se pornește de la următorul raționament:

Masa lemnului anhidru se cunoaște după uscarea probelor;

Volumul la saturație este volumul maxim pe care poate sa îl atingă eșantionul de lemn, cand toate golurile din structura sa sunt acoperite integral cu apă (starea de saturație se obține în laborator prind fierbere pâna la imersia completă a probelor). Acesta este alcătuit din volumul substanței lemnoase (Vsl) și volumul apei (Va): Vmax = Vsl +Va;

Termenii necunoscuți se exprimă cu ajutorul densității astfel:

Vmax = mo*+ mmax-m0, în care sl este densitatea substanței lemnoase (constantă, de la o specie la alta: 1,53g/cm3), iar mmax este masa probei saturate.

Procedeul de calcul permite determinarea densitatii cu urmatoarea relatie:

g/cm3;

Aceasta devine:

c = ;

Rezultatele investigațiilor

După finalizarea lucrărilor de laborator și birou s-au obținut rezultate concludente în ceea ce privește intervențiile silvotehnice asupra: calității exterioare a arborilor, a cantității masei lemnoase cumulate; dar care nu influențează valorile densității convenționale de la o suprafață la alta.

În subcapitolele 4.1, 4.2 și 4.3 se prezintă: masa lemnoasă cumulata în 18 ani pe fiecare variantă adoptată, variația mărimii unor caracteristici calitative ale arborilor la ultimele două inventarieri, se prezintă o stratificare a densității convenționale dupa variantele experimentale și indicatorii statistici descriptivi ai distribuției nestratificate a densității convenționale.

4.1 Dinamica bioacumulării (masa lemnoasă din blocurile experimentale)

Volumul masei lemnoase pe fiecare piață experimentală se prezintă astfel:

Volumul masei lemnoase (m3) din piețele experimentale (S1, S2, S3) alături de ecuațiile de regresie aferente pentru anul 1998 (Fig. 18, Fig. 19, Fig. 20).

Fig. 18. Distribuția înălțimilor pe categorii de diametre pentru S1 Forte.

Fig. 19. Distribuția înălțimilor pe categorii de diametre pentru S2 Moderat.

Fig. 20. Distribuția înălțimilor pe categorii de diametre pentru S3 Martor.

Volumul masei lemnoase ( m3 ) din piețele experimentale ( S1, S2, S3) alături de ecuațiile de regresie aferente pentru anul 2016 (Fig. 21, Fig. 22, Fig. 23).

Fig. 21. Distribuția înălțimilor pe categorii de diametre pentru S1 Forte.

Fig. 22. Distribuția înălțimilor pe categorii de diametre pentru S2 Moderat.

Fig. 23. Distribuția înălțimilor pe categorii de diametre pentru S3 Martor.

În urma interpretării rezultatelor reiese faptul că în S3 Martor, cu un număr mai mic de arbori, volumul de masă lemnoasă este mai mare decât în S1 Forte și S2 Moderat.

Cu toate acestea creșterea cea mai semnifivativă a masei lemnoase în intervalul 1998-2016 se înregistrează în S1 Forte, urmată de S2 Moderat și S3 Martor. Acest lucru subliniază faptul că intervențiile silvotehnice care s-au efectuat în S1, S2 au contribuit într-o oarecare măsură în accentuarea rapidității creșterii masei lemnoase (Fig. 24 ).

Fig. 24. Volumul masei lemnoase bioacumulate în blocul experimental în intervalul 1998-2016, în funcție de intensitatea intervențiilor

În schimb dacă se face o raportare a suprafeței S3 Martor la celelalte două, în cadrul aceluiași an, se obține o diferență de masă lemnoasă între Martor-Moderat = 10,727 m3, Martor-Forte = 25, 957 m3 , pentru 1998 și Martor-Moderat = 9,265 m3, Martor-Forte = 20,973 m3, pentru anul 2016 (Fig. 25). Făcându-se diferența diferențelor Martor-Moderat și Martor-Forte se observă o scădere a masei lemnoase între piețe în intervalul celor două inventarieri de: 1,462 m3 pentru diferența Martor-Moderat și 4, 984 m3 Martor-Forte.

Fig. 25. Raportarea S3 Martor la S2 Moderat și S1 Forte în funcție de anul inventarierii

Având în vedere creșterea mai accentuată a masei lemnoase în S1 Forte, indică de altfel și o creștere mai mare în diametru a arborilor din această piată (Fig. 26 ).

Fig. 26. Diferență creștere în diametru al arborilor în intervalul 1998-2016

În Fig. 26, se observă o creștere în diametru mai pronunțată pe S1 Forte și S2 Moderat față de S3 Martor; deși, cea mai mare creștere înregistrată în intervalul studiat se regăsește în suprafața experimentală S3.

Dinamica calității exterioare a arborilor

Se prezintă variația mărimii unor caracteristici calitative ale arborilor la ultimele două inventarieri pe fiecare piață experimentală. Principalele caracteristici calitative ce au putut fi interpretate sunt reprezentate de ovalitate și clasele de calitate. De asemenea s-a determinat abaterea standard a ovalității, coeficientul de variație al ovalității și s-a evidențiat media diametrelor, a înălțimilor respectiv claselor de calitate ( Tabelul 2 ).

În studiul de față nu s-a reușit raportarea tuturor factorilor calitativi cuantificați și măsurați în anul 2016 întrucât inventarierea făcută în 1998 nu a pus accent pe cuantificarea defectelor vizibile; lucru ce a împiedicat interpretarea tuturor datelor.

Tabelul 2. Indicatori statistici descriptivi ai ovalității secțiunii de bază, diametrului acesteia și înalțimea arborilor

În Tabelul 2 se observă clar o disproporționalitate a ovalității medii în suprafața S3 Martor, în comparație cu S1 Forte și S2 Moderat. Descreșterea ovalității în suprafețele în care s-a intervenit, de la penultima inventariere, demonstrează efectul pozitiv pe care intervențiile l-au avut asupra calității formei trunchiului.

O altă mărime a caracteristicii ovalității, care accentuează gradul de neomogenitate în S3 Martor, îl reprezintă coeficientul de variație. Tendința de creștere a coeficientului se manifestă printr-o valoare de 101,30 % în anul 1998, până la valoarea de 130, 64 % în anul 2016.

Dacă se face raportarea ovalității medii la clasa de calitate medii se observă o tendință de îmbunătățire a celor doi parametri pe suprafețe; excepția de la regulă înregistrăndu-se în S3 Martor, în care deși clasa de calitate medii scade, ovalitatea crește (Fig. 27, Fig.28).

Fig. 27. Tendința ovalității medii pe suprafețe în intervalul studiat

Fig. 28. Tendința claselor de calitate medii pe suprafețe în intervalul studiat

Prezentarea raportului ovalitate-clasă de calitate și evoluția acestora în timp este reprezentată grafic (Fig. 29, Fig. 30).

Fig.29. Tendința raportului ovalitate-clasă de calitate pentru anul 1998

Fig. 30. Tendința raportului ovalitate-clasă de calitate pentru anul 2016

Variabilitatea densității convenționale

Pentru o evidențiere cât mai bună a rezultatelor și o interpretare căt mai concisă s-a recurs la o stratificare a densității convenționale după variantele experimentale urmărindu-se principalii indici statistici descriptivii: media aritmetică, mediana, minimul, maximul și coeficientul de variație ( Tabelul 3, Tabelul 4, Tabelul 5).

Tabelul 3. Variația densității Tabelul 4. Variația densității

convenționale la arborii convenționale la arborii

din S1 Forte din S2 Moderat

Tabelul 5. Variația densității convenționale

la arborii din S3 Moderat

Pe baza rezultatelor obținute se fac următoarele observații:

Comparând valorile densității convenționale din suprafețele experimentale nu se observă o variație a mediei densității acesteia, în concluzie se poate spune că intervențiile silvotehnice nu influențează în mod semnificativ marimea densității convenționale.

În ceea ce privește valorile coeficientului de variație al suprafețelor experimentale, acesta reliefează caracterul mult mai omogen al S1 Forte, în comparație cu profilul S2 Moderat și S3 Martor, unde gradul de neomogenitate este mult mai mare.

Printr-o distribuție mai omogenă a densității, putem afirma faptul că: calitatea și rezistența lemnului, folosit ca și lemn de lucru, este mult mai bună în suprafața experimentală S1 Forte.

De asemenea se testează prin intermediul regresiei polinomiale legătura corelativă între densitate și celelalte caractere măsurate ale arborilor din suprafețe ( Cls. Calitate, Cls. Kraft, Ovalitate, Lăbărțare ).

Raportarea valorilor densității la clasele de calitate generează graficele:

Fig. 31. Densitatea pe clase de calitate în S1 Forte

Valoarea mică a densităților se concentrează în jurul clasei I și II de calitate, existând de altfel valori și pe clasa a-III-a de calitate.

Fig. 32. Densitatea pe clase de calitate în S2 Moderat

În S2 Moderat valorile densitățiilor sunt mai mari decât în S1 Forte, concentrându-se doar pe clasele II și III de calitate.

Fig. 33. Densitatea pe clase de calitate în S3 Martor

În S3 Martor valorile densitățiilor se concentrează pe clasele I, II și III de calitate; valorile densitățiilor sunt mai mari pe fiecare clasă de calitate. Excepțional, în S3 Martor se înregistrează cea mai mică valoare a densității. Această variație a valorilor conturează gradul de neomogenitate al mărimi studiate.

Dacă observăm tendința claselor de calitate în funcție de valoarea densității se observă o declasare a acestora, de la S1 Forte către S2 Moderat.

Raportarea valorii densității la clasa Kraft generează urmatoarele grafice:

Fig. 34. Densitatea pe clase Kraft în S1 Forte

Valorile densității convenționale sunt concentrate doar pe clasa a II-a și a III-a Kraft ( arbori Dominanți și Codominanți ), iar cele mai mici valori înregistrandu-se la clasa a III-a Kraft.

Fig. 35. Densitatea pe clase Kraft în S2 Moderat

Spre deosebire de S1 Forte, valorile densitățiilor se distribuie pe trei clase Kraft ( arbori Dominanți, Codominanți și Dominați ) iar valorile înregistrate fiind mai mari.

Fig. 36. Densitatea pe clase Kraft în S3 Martor.

În S3 Martor se înregistrează valori doar la clasele III și IV ( arbori Codominanți și arbori Dominați ).

În graficele claselor Kraft se observă declasarea acestora, ca și în cazul claselor de calitate. Declasarea se face de la S1 Forte către S3 Martor.

Raportarea valorii densității la valorile ovalității generează următoarele grafice:

Fig. 37. Corelația valorilor densității cu valorile ovalității în S1 Forte

Fig. 38. Corelația valorilor densității cu valorile ovalității în S2 Moderat

Fig. 39. Corelația valorilor densității cu valorile ovalității în S3 Martor

În raportul densitate-ovalitate se observă valori ale densității mai mari la arborii cu valori ale ovalității mari. Astfel, ovalitatea crește odată cu densitatea de la S1 Forte câtre S3 Moderat.

Din punct de vedere al coeficientului de determinare ( R2 ) se observă clar o necorelație ale celor două variabile. R 2 aparține [ -1, 1], iar cu cât R2 se apropie de valoarea 1, cu atât mai mult variabilele sunt în strânsă corelație.

Fig. 40. Raportul densitate-ovalitate pe cele trei variante adoptate

Raportul valorilor densității la valorile lăbărțării generează următoarele grafice:

Fig. 41. Corelația valorilor densității cu valorile lăbărțării în S1 Forte

Fig. 42. Corelația valorilor densității cu valorile lăbărțării în S2 Moderat

Fig. 43. Corelația valorilor densității cu valorile lăbărțării în S3 Martor

Raportul densitate-lăbărțare se prezintă la fel ca și în cazul raportului densitate-ovalitate. Coeficientul de determinare tinde spre valoarea 0, fapt ce indică un nivel foarte scăzut al corelației variabilelor (Fig. 44).

Fig. 44. Raportul densitate-lăbărțare pe cele trei variante adoptate

După interpretarea tuturor rezultatelor tragem concluzia ca defectele de formă (ovalitate, lăbărțare), caracterele biometrice (clase Kraft și clase calitate) nu influențează semnificativ valoarea densității convenționale. Se poate spune însă, că intervențiile silvotehnice, cu grade diferite de intensitate a rariturilor, pe suprafețele experimentale, prezintă unele efecte în gradul de omogenitate al celulelor lemnoase.

Concluzii

În contextul actual privind schimbările globale de mediu, necesitatea monitorizării și a propagării populațiilor valoroase pentru speciile de interes major, așa cum este fagul (31.04% din suprafața împădurită) trebuie să constituie o prioritate națională. Datorită cercetărilor de durată relativ mare (18 ani) și a suprafeței mari pe care se regăsește fagul în țara noastră aceste cercetări au o importanță deosebită privind cunoașterea particularităților din cadrul tratamentelor silviculturale specifice acestei specii.

Suprafețele de cercetare permanente au fost amplasate în zone staționale caracteristice fagului; aceste cercetări reprezentând astfel, un aport important la dezvoltarea cunoașterii privind densitatea specifică a fagului.

Cele trei piețe experimentale au ținut cont de gradul intensității de aplicare al răriturilor și s-au inventariat un total de 386 arbori, din care s-au eșantionat un număr de 60 carote (pentru categoria de diametru 26), 30 dintre acestea fiind analizate în laborator, diferența constituind o bază de date pentru cercetările viitoare.

Referitor la bioacumularea masei lemnoase, volumul cel mai mare se înregistrează pe S3 Martor, atât la inventarierea din anul 1998, cât și la cea din 2016. Cu toate acestea, bioacumularea masei lemnoase este mai mare cantitativ în S1 Forte pe intervalul studiat (18 ani).

Raportarea S1 Forte și S2 Moderat la S3 Martor evidențiază o tendință de scădere a masei lemnoase între piețe de la ultima, până la actuala inventariere. Între Martor și Moderat se pierd 1,462 m,3 iar între Martor și Forte 4,984 m3.

Comparând valorile densității convenționale din suprafețele experimentale, se observă o variație nesemnificativă a mediei acestui parametru, reliefănd astfel influența redusă a intervențiilor silvotehnice.

În ceea ce privește valorile coeficientului de variație al suprafețelor experimentale, acesta reliefează caracterul mult mai omogen al S1 Forte, în comparație cu profilul S2 Moderat și S3 Martor,unde gradul de neomogenitate este mult mai mare.

Printr-o distribuție mai omogenă a densității medii la nivelul suprafețelor experimentale, putem afirma că: rezistența și calitatea lemnului, folosit ca și lemn de lucru, este mult mai bună în suprafața experimentală S1 Forte.

Din punct de vedere al legăturii corelative între valoarea determinată și celelalte caractere biometrice măsurate la nivel de arbore, reiese faptul că atât defectele de formă (ovalitate și lăbărțare) cât și clasă Kraft sau cea de calitate nu influențează semnificativ valoarea densității convenționale.

Bibliografie

Popa, I., 2004, Fundamente metodologice și aplicații de dendrocronologie;

Al. Beldie, 1951, Făgetele montane superioare dintre Valea Ialomiței și Valea Buzăului, Editura Academiei Române

Dinulică, F., 2008, Estimarea calității lemnului pe picior. Metode de teren și laborator, 48 pag.;

Dumitriu-Tătăranu, I., Ghelmeziu, N.-Coord., 1983, Estimarea calității lemnului prin metoda carotelor de sondaj. Editura Tehnică, București, pp. 128-135;

Eugen C. Beldeanu, Produse forestiere și studiul lemnului I, Ediția a-II-a, , 2001, Editura Universității ,,Transilvania” Brașov;

Decei, I., 1981, Cercetări privind calitatea arborilor de fag ( III-3843 );

Decei, I., 1981, Cercetări privind calitatea arboretelor de fag și modul de gospodărire în făgete, în raport cu factorii naturali, seria a-II-a,Editura Redacția de propagandă tehnică agricolă;

Vasile Răzvan Câmpu, 2009, Defectele vizibile și calitatea arborilor în făgete, Editura Universității Transilvania din Brașov;

Mihaela Păucă-Comănescu (1989), Făgetele din România, Cercetări Ecologice; Editura Academiei Române;

Milescu, A. Alexe, H. Nicovescu și P. Suciu (1967), Fagul; Editura Agro-Silvică București;

Giurgiu, V., (1979), Dendrologie și Auxologie Forestieră, Editura Ceres, 691 pag.;

Giurgiu, V., (1999), Corelația dintre înălțimile și diametrele arborilor în arboretele echiene și pluriene din România, din Silvobiologie vol. II, Editura Academiei Române, pag. 9-64;

Badea,O. 2007 Studiul creșterilor arborilor și arboretelor în sistem de supraveghere intensivă a ecosistemelor forestiere (nivel II), manuscris ICAS, 39 pag.;

Giurgiu,V., Decei, I., Drăghiciu, D. (2004), Metode și tabele dendrometrice, Editura Ceres, 575 pag.;

www.woodanatomy.ch;

www.reserchgate.net, șef lucrări drd.ing. Sergiu HORODNIC Metoda originală de determinare a densității convenționale a lemnului, Analele Universității ”Stefan cel Mare” Succeava-Secția Silvicultură,vol.III, 1997;

Anexe

Foto 3. Suprafața S1 Forte

Foto 4. Suprafața S1 Forte

Foto 5. S2 Moderat

Foto 6. S2 Moderat

Foto 7. S3 Martor

Foto 8. S3 Martor

Foto 9. Lucrări de laborator

Foto 10. Lucrări de laborator

Foto 11. Lucrări de laborator