Teza Chivulescu4 [309215]

INTRODUCERE

Prezența pădurilor virgine pe teritoriul țării noastre prezintă o [anonimizat]. Azi, [anonimizat]-se în partea de est a continentului (Parviainen, 2005).

[anonimizat] 80% [anonimizat], suprafața aproximativă cu 2000 de ani î. Hr. fiind de 18-19 milioane de hectare (Giurgiu, 2013). În pofida faptului că în urma intervențiilor antropice suprafața ocupată de păduri virgine s-a [anonimizat] a pădurilor virgine/[anonimizat] (Reininger,1997, Giurgiu, 2013). Aceste structuri unice au o [anonimizat] (Wirth et al., 2009; Visnjic et al., 2013, Petrițan et al., 2015).

Dacă în România există suprafețe apreciabile de păduri virgine / [anonimizat], [anonimizat], care, [anonimizat] a [anonimizat], ceea ce în alte țări nu s-a făcut la timpul oportun (Giurgiu, 2012, 2013). [anonimizat], a acestor structuri unice în Europa s-a realizat cu mari eforturi ale personalităților silviculturii românești ([anonimizat], Emil Pop și I. Popescu Zeletin).

Este cunoscut faptul că pădurile virgine au un potențial imens de cercetare și de aceea necesită exploatată la maximum oportunitatea de a avea încă păduri virgine pe teritoriul țării noastre. Istoria ne-a [anonimizat] a altor activități antropice, a dus la o schimbare majoră a climei și a [anonimizat]. Acum, [anonimizat], principalele scopuri fiind acelea de a conserva ultimele păduri virgine rămase și de a studia aceste principii perfecte de funcționare a acestora, în vederea creării unor ecosisteme cât de cât asemănătoare.

SCOPUL ȘI OBIECTIVELE CERCETĂRILOR

Cercetările prezentate în această lucrare au o [anonimizat]. Acestea au drept scop cunoașterea legităților de funcționare a ecosistemelor forestiere virgine în vederea dezvoltării și perfecționării mecanismelor de gestionare durabilă a lor. [anonimizat], se pot elabora soluții complexe și bine susținute științific de gestionare a [anonimizat] a pădurilor virgine.

[anonimizat], [anonimizat] a acestora. Datele istorice cu privire la creșterea arborilor (studierea inelului anual al arborilor), pot reconstrui dinamica pădurii (Agnolleti and Anderson, 2000; Montes et al., 2005; Chapman et al., 2006, Klopcic and Boncica, 2010) care este direct influențată de procesele competiționale și de către diferite perturbații naturale (Franklin et al., 2007; Picket si White, 1985; Popa și Sidor, 2013). De aceea sunt necesare și cercetări de natură auxologică și dendrocronologică.

Obiectivul principal al cercetărilor constă în cunoașterea modului de funcționare a pădurilor virgine, din punct de vedere structural și auxologic, pentru a putea oferi soluții ecologice și modele structurale specifice de gestionare durabilă a pădurilor.

Obiectivele specifice ale cercetărilor se referă în principal la:

Analiza structurii arboretelor virgine și dinamica acestora;

Cunoașterea legităților auxologice specifice arboretelor virgine cercetate și legătura acestora cu condițiile de mediu;

Delimitarea și analiza fazelor de dezvoltare specifice pădurilor virgine;

Determinarea volumului de lemn mort și a nivelului de degradare a acestuia;

STADIUL CUNOȘTINȚELOR

În urma tăierilor masive din secolele trecute și dispariția unor imense suprafețe împădurite, datorită expansiunii activităților umane, s-a născut sentimentul de protejare a acestor valori și scoaterea în evidență a beneficiilor aduse de acestea prin numeroase cercetări menite să contribuie la dezvoltarea cunoașterii în acest domeniu.

Pădurile virgine sunt vitale atât pentru oameni cât și pentru natură, deoarece ele asigură oportunitatea de cercetare a structurilor naturale, a biodiversității și a proceselor naturale ale acestora dar și un model de management pentru pădurile gestionate durabil (Brandli, U-B, et al., 2008).

Stadiul cunoștințelor pe plan internațional

Primele menționări cu privire la pădurile virgine au fost făcute de către de către filozoful Rousseau (1712-1778), dar unul dintre primele studii cu privire la pădurile virgine a fost realizat în 1868 (Goppert, 1868).

Promovarea silviculturii naturale, în contrast cu practicile comune de tăieri rase, a fost dezbătută de către cercetători precum Gayer (1898), Biolley (1901), Gurnaud (1886) și Engler (1900). Aceste cercetări au adus contribuții importante în cunoașterea pădurilor virgine, pregătind ”terenul” pentru noile studii cu privire la aceste ecosisteme primare.

Complexitatea pădurilor virgine, a fost descoperită încă de la începutul secolului trecut (Rubner, 1920), evidențiindu-se faptul că omul prin folosirea tehnicilor sofisticate nu se va putea detașa de natură. Una din primele lucrări cu privire la compoziția și structura pădurilor virgine a fost ” Silvicultural issues in virgin forests” (Cermak, 1910). Mozaicul ciclic din pădurile virgine a fost remarcat pentru prima data, în pădurile tropicale Africane (Aubreville, 1938), ulterior această teorie fiind perfecționată (Remmert, 1991).

După ce de-al doilea Război Mondial, din cauza Cortinei de Fier, cercetările cu privire la pădurile virgine din Estul Europei, de către cercetători vestici, au fost îngreunate de către regimurile politice. Totuși, aceste cercetări nu au încetat, bazându-se pe colaborarea dintre cercetătorii estici cu cei vestici, care au reușit să aducă contribuții importante la cunoașterea și dezvoltarea noțiunilor despre aceste ecosisteme primare (Pintaric, 1959; Mlinsek, 1978,1993; Luibundgut, 1982; Mayer et al., 1989; Korpel, 1995). Totodată, pădurile virgine au prezentat interes pentru cercetătorii din cadrul unor universități de renume precum Oxford (Jones, 1945), studiindu-se structura și reproducerea pădurilor virgine. Universitatea Harvard din Statele Unite ale Americii, prin cercetătorii săi, s-a preocupat de aspectele privind variația dinamicii compoziției pădurilor virgine cauzată de acțiunea factorilor de mediu, încă din 1927, într-o pădure virgină pe care aceasta o deținea (Cline and Spurr, 1942). Aceste cercetări s-au dovedit destul de vagi până în anul 1990 (Brang, 2005), o intensificare a lor realizându-se în următorii ani (Schuck et al., 1994; Diaci, 1999).

În general, din punct de vedere conceptual este acceptat faptul că pădurile naturale sunt un model de bază pentru gestionarea durabilă a pădurilor (Parviainen, 2000) iar cercetarea acestora poate aduce importante cunoștințe privind managementul lor.

Stadiul cunoștințelor pe plan național

În Romania, la sfârșitul secolului al XIX – lea au apărut primele preocupări cu privire la cunoașterea pădurilor virgine, în urma disputelor privind modelul de gestionare a pădurilor țării: modelul german (adept al pădurii echiene) sau modelul francez (adept al pădurii pluriene). Astfel, a apărut în Revista Pădurilor, în anul 1890, un articol care descrie pădurea virgină Piscul Câinelui din cadrul Ocolului silvic Sinaia, de către silvicultorul francez G. Hüffel (Giurgiu, 2001)

Tot printre primele cercetări sumare cu privire la structura pădurilor virgine din România au fost cele realizate de către silvicultorul Petre Antonescu (1911), prin inventarierea arboretelor din cadrul Ocolului silvic Sinaia în vederea amenajării acestora în regimul codrului grădinărit (Giurgiu, 2013). Studii importante de un real interes științific au fost efectuate, de asemenea, de ilustrul silvicultor Mihail Prodan în anul 1940, în cadrul Ocolului silvic Ostra, eforturile sale reprezentând prima cercetare biometrică din țara noastră realizată prin aplicarea unor modele specifice, statistico-matematice. Astfel, prin lucrarea sa “Structura unor arborete exploatabile din zona de munte” a concluzionat că “arboretele virgine sunt structurate în raport cu diametrul după distribuții descrescătoare” (Giurgiu, 2013).

Alți silvicultori care s-au preocupat de structura arboretelor virgine și care au adus imense contribuții la cunoașterea lor au fost: K. Rubner (1934,1960, 1968), A. Rădulescu (1937), J. Fröhlich (1925, 1930, 1937, 1940, 1954), I. Popescu Zeletin (1936), N. Rucăreanu (1939), C. Costea (1957), V. Giurgiu (1967, 1974, 1987, 1982, 1995a, 1995b, 2012, 2013), R. Cenușă (încă din 1986) și alții.

În ceea ce privește cunoștințele științifice acumulate în urma cercetărilor efectuate în zonele studiate și stadiul acestora prezintă în cele ce urmează:

Pentru zona Munților Semenic primele relatări oficiale despre protecția pădurilor din această zonă s-au făcut încă din secolul al XVIII-lea prin intermediul Cărților de păduri oprite (1739) care au mai fost numite și ”braniști” (Veen, 2010). Alte cercetări au fost efectuate de către Smejkal (1995) și Turcu (2006). Însă, cele mai importante cercetări referitoare la structura, dinamica, cauza mortalității și desfășurarea procesului de regenerare au fost realizate de către Tomescu si Turcu (2004-2006) în cadrul unui contract de cercetare finanțat de Ministerul Pădurilor din Wallonia (Belgia). Cercetări de o importanță deosebită, ca o continuare a celor, anterioare au fost efectuate de cercetători din cadrul Institutului National de Cercetare – Dezvoltare în Silvicultură ,, Marin Drăcea” (Tomescu et al. 2013), unele dintre ele referindu-se la lemnul mort (Merce O. et al., 2009 și Tomescu et al.,2011).

Zona Munților Retezat a stârnit un real interes pentru cercetători precum Baumgarsten, Kotschy, Csato și alți cercetători din secolul al XVIII-lea, în principal pentru flora acestora (Giurgiu, 2001). Odată cu înființarea în anul 1935 a Parcului Național Retezat la inițiativa marilor cercetători romani Alexandru Borza și Emil Racoviță, s-au efectuat mai multe studii privind sistematica plantelor și animalelor și studii ecologice de către fondatorii acestei zone ocrotite și de către alți cercetători de elită, precum Emil Pop și N. Boșcaiu. Aceste ample cercetări au fost publicate în 1992, sub titulatura ”Parcul Național Retezat – studii ecologice” sub coordonarea lui I. Popovici.

Cercetări de natură ecologică, în Munții Retezat, au fost efectuate în ultimele decenii și coordonate de către cercetătorul S. Radu. Ele s-au axat pe aspectele ecologice ale regenerării naturale a pădurilor din Rezervația Științifică Gemenele și pe cercetarea de specii rare de plante și animale, prezente în pădurile virgine.

Alte cercetări de o importanță deosebită pe plan internațional, realizate în cadrul Munților Retezat s-au realizat în rețeaua de cercetare ecologică pe termen lung (Long Term Ecological Research – LTER Retezat) de către cercetătorii Institutului Național de Cercetare – Dezvoltare în Silvicultură ”Marin Drăcea” (INCDS) încă din anul 1997 (Bytnerowicz et al., 2005). Aceste cercetări de monitorizare pe termen lung, a ecosistemelor forestiere din Munții Retezat, s-au referit la efectele poluării aerului asupra structurii arboretelor cercetate (Oszlányi, 2004, Badea et al., 2011) și ajustării acestora (Silaghi, 2013).

În zona Munților Făgăraș cercetările privind pădurile virgine din Masivul Făgăraș, Munții Țaga au început relativ mai recent, în urma descoperirii unor relicve de păduri virgine, în zona Șinca Veche, ferite de activitățile antropice, din cauza inaccesibilității acestora. În zona de studiu, pe lângă elementele de biodiversitate și structură specifice arboretelor virgine, s-au semnalat și arbori de dimensiuni impresionante, care pot reprezintă recorduri naționale și europene. Astfel, începând cu anul 2003, au fost prezentate, în urma cercetărilor efectuate de Petrițan, din cadrul Universității ”Transilvania” Brașov, aspecte privind pădurile de amestec de brad și fag, virgine în cadrul unor conferințe internaționale (Internațional Conference in Mukachevo, Transcarpathia, Ukraine și International Conference, IUFRO, Australia). În cadrul acestor cercetări au fost prezentate pădurile virgine de la Șinca, Făgăraș, semnalându-se exemplare de brad cu înălțimi de până la 55m, diametre până la 1,2 m și vârste până la 200 ani (Bolea, 2011). De asemenea a fost confirmată, prin aceste cercetări, stabilitatea pădurilor de amestec (brad – fag) cu un regim de disturbanță scăzut (Motta et al., 2011; Petrițan et al., 2015)

Cercetări recente, de o deosebită importanță, pentru zona Șinca – Făgăraș, inițiate de C. Roibu de la Universitatea Ștefan cel Mare din Suceava, au început din anul 2013, printr-un program finanțat de Word Wide Found for Nature – WWF. Pentru aceste cercetări principalele obiective au fost surprinderea dinamicii structurale și funcționale, caracterizarea prin intermediul parametrilor biometrici și analiza biodiversității acestor păduri virgine. Rezultatele parțiale a acestor cercetări au fost publicate într-un raport anual WWF (Roibu, 2013). De remarcat că în studiile acestea, referitor la arbori excepționali, a fost descoperit un exemplar de Abies alba de 62,5 m înălțime, ceea ce reprezintă unul dintre cele mai înalte exemplare din cadrul speciei de pe teritoriul Europei.

În zona Munților Penteleu primele studii ale acestei regiuni s-au referit la analiza fito-sociologica a acestei zone prin identificare si descrierea orhideei Goody, studii realizate de biologul Ion Serbănescu prin teza sa de doctorat cu titlul “Flora si vegetația Masivului Penteleu” publicată în anul 1939. În 1943 acesta face și o cercetare privind pinul silvestru. Cercetările privind răspândirea naturală a pinului silvestru au fost continuate de A. Haralmab, acesta publicând rezultatele în Analele Institutului de Cercetări Forestiere (Dolocan, 2013).

Alte cercetări importante, de natură biometrică referitoare la structura arboretelor au fost efectuate în Munții Penteleu de către unul din întemeietorii școlii de dendrometrie românești, I. Popescu Zeletin încă din 1943, continuând ulterior (1956, 1958) în arborete virgine de brad, molid și fag (Giurgiu, 2013). În urma acestor cercetări s-au inventariat arbori cu vârste maxime de 460 de ani pentru brad și 320 de ani pentru molid și volume până la 1435 m3 /ha , evidențiindu-se că legătura corelativă dintre vârsta și diametrul de bază al arborilor este puternică la arboretele de molid și relativ slabă la cele de fag. Astfel, s-au inițiat și delimitat doua rezervații destinate cercetării științifice, dintre care doar una (Milea – Viforâta) mai este declarată rezervație științifică, la cea de-a doua (Tisa) renunțându-se, din cauza pagubelor apărute în urma doborâturilor produse de vânt (Dolocan, 2013).

Cercetători de seamă, precum academicianul Emil Pop împreună cu biologul N. Sălăgean, încadrează aceste păduri virgine din Penteleu, alături de mari rezervații ale României (Domogled, Ceahlău, Slătioara, etc.) în lucrarea ”Monumente ale naturii din România” publicată în anul 1965.

Studii mai recente privind pădurile virgine au fost efectuate în anul 2001 prin implementarea proiectului PIN-MATRA și se referă, printre altele, la elaborarea unui set de criterii pentru selectarea pădurilor virgine din Romania, importanta pădurilor virgine si conservarea acestora. Prin acest proiect au fost identificate 826,4 ha de păduri virgine în Masivul Penteleu, fiind incluse în Situl Natura 2000 – ROSCI0190 Penteleu – sit de importanță deosebită pentru protejarea habitatelor forestiere și tufărișurilor alpine, dar și a carnivorelor mari, cât și a altor specii de floră și faună (Inventarul și strategia pentru gestionarea durabila și protecția pădurilor virgine din România – PIN MATRA /2001/018 – Biris, Veen , 2005).

Un set de criterii mai dezvoltat a fost elaborat în anul 2012 de către specialiști ai Academiei Române, ASAS, și INCDS ,, Marin Drăcea” și publicat în Ordinul Ministrului Mediului și Pădurilor nr. 3397/2012, realizându-se astfel, metodologia de identificare și ocrotire a pădurilor virgine și cvasivirgine (viitoarele păduri virgine în viitor) și posibilitatea de încadrare a altor suprafețe de păduri, care până acum nu au fost considerate păduri virgine. Cercetări recente, de real interes, privind structura, biodiversitatea, productivitatea și creșterea arboretelor din pădurea Viforâta din Masivul Penteleu, s-au realizat în anul 2012, de către C. Dolocan, rezultatele acestora au fost publicate în lucrarea “Cu privire la Pădurile Virgine și cvasivirgine din Munții Penteleu”, apărută în colecția de lucrări “Pădurile virgine și cvasivirgine ale României, sub redacția V. Giurgiu, 2013”. În urma acestor cercetări s-a concluzionat că arboretul din cadrul Pădurii Milea – Viforâta este un arboret virgin, cu volume mari, care au fost subestimate în amenajamentele anterioare, și care are o biodiversitate ridicată.

Alte cercetări importate cu privire la înțelegerea principiilor de funcționare a pădurilor virgine și compararea caracteristicilor biometrice dintre arborete echiene și cele virgine (pluriene) s-au făcut în cadrul O.S. Coșna, de către V. Giurgiu, începând cu anul 1963.

În contextul actual, la nivelul comunității europene și internaționale, există o preocupare crescândă pentru menținerea și protejarea pădurilor virgine, deoarece ele constituie un adevărat patrimoniu european și mondial și reprezintă un model de gestionare a pădurii cultivate.

METODA ȘI MATERIALUL DE CERCETARE

Localizarea cercetărilor

Suprafețele de cercetare permanente (SCP) au fost amplasate în zone reprezentative pentru pădurile virgine de pe teritoriul României (Fig. 1), alegerea lor realizându-se în concordanță cu criteriile de identificare a pădurilor virgine și cvasivirgine aprobate prin Ordinul Ministrului Mediului și Pădurilor (OM) nr. 3397/2012. În vederea alegerii acestor suprafețe de cercetare permanente au fost consultate ortofotoplanuri recente, planuri topografice (la scara 1:5 000 și 1:10 000), hărți amenajistice dar și documentații relevante privind situația din teren, precum amenajamente silvice și planuri de management ale zonelor de protecție (Parcuri Naționale, Rezervații Științifice, etc) în care se găsesc suprafețele alese.

Fig. 1. Localizarea suprafețelor de cercetare pe harta acoperirii cu vegetație forestieră a României (EEA, 2000).

Suprafețele de cercetare permanente sunt amplasate în zone diferite (Munții Semenic, Munții Retezat, Munții Făgăraș și Munții Penteleu), diversificate din punct de vedere al caracteristicilor staționale și de vegetație ale arboretelor (tabelul 1), care nu au fost influențate de activitățile antropice și care prezintă caracteristici structurale specifice pădurilor virgine.

Principalele date de identificare și caracterizare ale arboretelor virgine cercetate

Tabelul 1

* date preluate din amenajamentele silvice

Fiecare dintre aceste suprafețe sunt unice din punct de vedere al biodiversității structurale și a amplasării acestora, având caracteristici unice, dar specifice pădurilor virgine după cum urmează:

Suprafața de cercetare permanentă (SCP) Semenic P20

În ultimele decenii suprafețele de păduri virgine s-au diminuat, iar cele rămase se regăsesc și în Munții Banatului, care au în componență Munții Semenic. Acești codrii seculari sunt recunoscuți pe plan european ca fiind cea mai compactă și întinsă pădure seculară din Europa (Toader, 2004).

Suprafața de cercetare permanentă Semenic P20 este amplasată în Rezervația Naturală Izvoarele Nerei a Parcului National Semenic – Cheile Carașului din Munții Semenic (Fig. 2). Administrativ, aparține Ocolului silvic Nera, și este situată în Unitatea de producție (U.P) III Negranița, ua 124 A, la limita superioară a acesteia la o altitudine de 1352 m.

Fig. 2 SCP Semenic P20, localizată pe planul topografic de bază scara 1:5000 echipat cu limitele silvice ale U.P. III Negranița, O.S. Nera.

Sub raport climatic Parcul Național Semenic – Cheile Carasului este situat în zona climatului temperat continental, cu influențe puternice mediteraneene. Iernile sunt reci și lungi, cu un strat de zăpadă cuprinsă între 60 și 100 cm, care durează între 80 și 120 de zile (Tomescu, 2013), determinând un sezon scurt de vegetație (3 luni). Vânturile dominante sunt cele de V și NV și ating viteze de până la 8 m/s iarna, determinând frecvente doborâturi răzlețe de vânt. Temperatura medie anuală este de 6˚C, maximul înregistrându-se în luna iulie (16˚C) iar minimul în luna ianuarie (-2˚C). Data medie a primului îngheț este de 1 octombrie iar cea a ultimului îngheț este între 21 aprilie și 5 mai. Toate acestea caracteristici scot în evidență pericolul reprezentat de înghețurile târzii (pot surprinde plantulele nelignificate) și timpurii (pot produce înghețarea mugurilor).

Vegetația forestieră este specifică făgetelor virgine (Foto 1), aceasta fiind încadrată în etajul nemoral al pădurilor de fag. Formația forestieră este cea a făgetelor montane, tipul de stațiune fiind ”Montan de făgete” (4.3.2.3.), dominant pentru întreaga Unitate de Producție, tipul de pădure este ”Făget normal cu flora de mull de bonitate superioară” (411.1) și tipul de sol este districambosolul tipic (3201).

Foto 1. Imagine a peisajului reprezentativă pentru SCP Semenic P20.

Suprafața de cercetare permanentă (SCP) Retezat – Zănoaga

Suprafața de cercetare Retezat – Zănoaga este amplasată în partea de nord a Parcului National Retezat, din Masivul Retezat la o altitudine de 1151 m (Fig. 3). Administrativ, aceasta face parte din u.a. 53 B, Unitatea de Producție V Lăpușnic, din cadrul Ocolului Silvic Retezat.

Fig. 3 SCP Retezat – Zănoaga, localizată pe planul topografic de bază scara 1:5000 echipat cu limitele silvice ale U.P. V Lăpușnic, O.S. Retezat.

Sub raport climatic, Parcul Național Retezat se situează în plină zonă temperat – continentală cu numeroase particularității determinate de altitudine și orientarea culmilor muntoase față de direcția maselor de aer maritim din vest și cel continental din est și nord est (Plan Management PNRRB, 2011). Grosimea stratului de zăpada variază de la 70-80 cm la bază până la 90-100 cm pe culmi, menținându-se până la 200 de zile pe an la 2000 m altitudine. Viteza medie a vântului crește de la 2-3 m/s la altitudinea de 800 m, până la 10-11 m/s pe culmi, iar viteza maximă poate atinge chiar și 40-60 m/s. Înghețul este un fenomen frecvent întâlnit pe raza Parcului Național Retezat, acesta se întâlnește chiar și în lunile de vară, numărul zilelor de îngheț poate ajunge și la 250-275 zile pe an la altitudini mari și 175-200 zile/an la altitudini mai joase. Temperatura medie cea mai coborâtă este a lunii februarie (-11, 8˚C) iar cea mai ridicată este cea a lunii iulie (5, 6˚C). Datorită configurației morfologice și a structurii geologice a Masivului Retezat, s-a păstrat într-o stare naturală multe tipuri de ecosisteme forestiere (circa 45 de tipuri de păduri și peste 50 de fitocenoze în etajul alpin și subalpin) (Foto 2).

Foto 2 Imagine a peisajului reprezentativ pentru SCP Retezat-Zănoaga.

Suprafața de cercetare permanentă Retezat – Zănoaga se situează în tipul de stațiune Montan de amestecuri (3.1.2.0.), de productivitate inferioară, amplasată pe stâncărie fiind predispusă la eroziuni excesive. Tipul de pădure ”Amestec de brad, molid și fag” (134.2) este, datorită substratului de stâncării cristaline pe care se situează , unul de productivitate inferioară, cu litosol distric (0101).

Suprafața de cercetare (SCP) Făgăraș – Șinca

Suprafața de cercetare permanentă Făgăraș – Șinca este situată în apropierea localității Șinca Veche (jud. Brașov), în Masivul Țaga, componentă a Munților Făgăraș situată între culmile Strâmbișoara Mare și Piscul Lat la o altitudine de 1214 m (Fig. 4). În pofida faptului că aceste suprafețe de pădure virgină nu sunt constituite ca rezervație științifică, acești codrii seculari de la Șinca au un grad ridicat de conservare și naturalețe, care ar putea constitui un model pentru alte păduri virgine. Totuși au fost încadrate în rețeaua ecologica Natura 2000 în ROSCI 0122 Munții Făgăraș și ROSPA 0098 Piemontul Făgăraș ( Directiva Uniunii Europene nr. 92/43.

Din punct de vedere administrativ, suprafața de cercetare permanentă Făgăraș – Șinca, aparține Ocolului Silvic Pădurile Șinci, fiind situată în cadrul u.a 38 din Unitatea de Producție VIII Strâmba.

Fig. 4 SCP Făgăraș – Șinca, localizată pe planul pe planul topografic de bază scara 1:5000 echipat cu limitele silvice ale U.P. VII Strâmba, O.S. Pădurile Șincii.

Situată în partea estică a Munților Făgăraș, pe versantul nordic, suprafața de cercetare Făgăraș – Șinca, are configurația terenului predominant ondulată. Influența expoziției asupra vegetației este mică, pe versanții însoriți predomină fagul iar pe cei umbriți molidul. Temperatura medie anuală este de 8,2 ˚C în partea de deal a Unității de Producție și 3,5 ˚C în partea montană. Local se găsesc o serie de topoclimate produse de condițiile locale, de expoziție. Regimul vântului prezintă o serie de particularității, în zona muntoasă vântul bate permanent în timpul anului, calmul înregistrându-se doar în proporție 1,7%. Tipul de stațiune (3.3.3.3) este ”Montan de amestecuri” având ca floră indicatoare Asperula-Dentaria, cu o bonitate a stațiunii superioară, caracteristică tipului de pădure ”brădeto-făget normal” (221.1) iar solul este eutricambosolul tipic (3101) (Foto 3).

Foto 3 Imagine reprezentativă pentru arboretul virgin Făgăraș-Șinca.

Suprafața de cercetare permanentă (SCP) Penteleu – Viforâta

Suprafața de cercetare permanentă Penteleu – Viforâta este situată pe teritoriul Rezervației Naturale Milea Viforâta din Munții Penteleu, din Munții Buzăului, în partea de sud a curburii Carpaților, pe versantul sudic a muntelui Viforâta, munte situat la sud de vârful Penteleu la o altitudine de 1128 m (Fig. 5).

Din punct de vedere administrativ, face parte din u.a. 49 A, Unitatea de Producție V Viforâta a Ocolului Silvic Penteleu, structură silvică destinată să administreze pădurile proprietate privată ale Academiei Române din Munții Penteleu.

Fig. 5 SCP Penteleu – Viforâta, localizată pe planul topografic de bază scara 1:5000 echipat cu limitele silvice ale U.P. V Viforâta, O.S. Penteleu.

Suprafața de cercetare permanentă Penteleu – Viforâta este situată în zona climatică temperat continentală, sectorul de provincie climatică cu influențe oceanice. De menționat faptul că în zona de cercetare și întreaga zonă subcarpatică a Munților Buzău se întâlnește un topoclimat complex, caracteristic Carpaților de Curbură (Foto 4).

Primele ninsori apar la sfârșitul lunii octombrie iar ultimele la sfârșitul lunii aprilie. Grosimea stratului de zăpadă poate ajunge la 200 cm în zona montană. Vânturile dominante bat din direcția NE și E cu o viteză medie anuală de 6-7 m/s. Primul îngheț apare în jurul datei de 1 octombrie iar ultimul la sfârșitul lunii mai, cel din urmă fiind dăunător vegetației forestiere înfrunzite, în special fagului. Numărul zilelor de îngheț variază de la 120 de zile la 220 de zile, în funcție de altitudine. Regimul termic este de asemenea strâns legat de altitudine și circulația maselor de aer, temperatura medie anuală fiind de 6,1 ˚C. Temperatura maximă corespunde lunilor iunie – august (15 ˚C – 16 ˚C) iar temperatura minimă se înregistrează în lunile ianuarie și februarie (-3 ˚C, -4 ˚C).

Foto 4 Imagine reprezentativă pentru SCP Penteleu-Viforâta.

Suprafața de cercetare permanentă Penteleu – Viforâta se situează în tipul de stațiune forestieră ”Montan de amestecuri” cu bonitate superioară (3.3.3.3), având ca tip de pădure ” Amestec normal de rășinoase și fag cu floră de mull” (131.1) iar tipul de sol este eutricambosolul tipic (3101).

Metodologia de cercetare

În cadrul arboretelor selectate, s-au amplasat suprafețe de cercetare permanentă, cu mărimea de 1 ha, de formă dreptunghiulară (80×125 m) sau circulare cu raza de 56,41 m în care s-au inventariat toți arborii cu diametrul de bază mai mare de 80 mm. Această operațiune a constat în măsurarea diametrului de bază al arborilor (d1,3), locul de măsurare marcându-se cu vopsea printr-o linie orizontală pe trunchiul arborilor, măsurarea înălțimii tuturor arborilor și încadrarea acestora pe clase poziționale (etaje). Diametrele au fost măsurate cu panglica gradată în milimetri, iar înălțimile cu ajutorul hipsometrului cu ultrasunete (Vertex IV). Fiecărui arbore inventariat i s-a atribuit un număr de ordine, marcat cu o plăcută din material plastic numerotată, în vederea identificării cât mai rapide în momentul executării următoarelor măsurători și estimări periodice.

Pentru determinarea creșterii radiale, au fost prelevate probe de creștere de la toți arborii cu ajutorul burghiului Pressler, la înălțimea de 1,3 m față de sol, succesiv pe direcția punctelor cardinale (N, E, S, V), în vederea reducerii influenței acesteia asupra formei secțiunii transversale și respectiv a creșterii radiale. Pentru cercetările dendrocronologice au fost recoltate câte 40 de probe de creștere pe întreaga durată ontogenetică a arborilor. În cazul suprafeței de cercetare permanentă Penteleu – Viforâta, au fost recoltate probe de creștere, pentru întreaga durată de viață, de la toți arborii din cuprinsul acesteia.

Prin montarea în prealabil a carotelor de creștere pe suporți speciali de lemn și prin șlefuire cu benzi abrazive de diverse granulații (200-800 mm), s-a realizat punerea în evidență a structurii inelelor anuale în vederea analizării acestora. Pentru măsurarea probelor de creștere radială s-a utilizat programul de măsurare a lățimii inelelor anuale bazat pe tehnici de analiză de imagine CooRecorder 7.4. În urma măsurătorilor au rezultat valori individuale care, ulterior au fost salvate în format Tucson (*.rwl*.*).

Verificarea calității interdatării s-a realizat cu ajutorul aplicației informatice COFECHA (Holmes, 1983; Cook et al., 1997), iar pentru standardizarea seriilor de creștere s-a utilizat programul ASTRANwin (Cook și Krusic, 2006). Analiza și reprezentarea grafică a seriilor dendrocronologice s-a realizat cu ajutorul pachetelor dplR și detrendeR din cadrul programului Rstudio (Bunn, 2008, Campelo, 2012) pentru o perioadă comună de cel puțin 5 probe. Pentru maximizarea raportului semnal – zgomot s-a folosit o standardizare după funcția spline iar anii caracteristici, care sunt un element important al seriilor dendrocronologice, au fost calculați cu ajutorul programului Weiser (Garcia, 2001). Pentru analiza răspunsului creșterilor arborilor din cadrul seriilor dendrocronologice elaborate, a fost folosit aplicația treeclim din cadrul programului Rstudio (Zang și Biondi, 2015). Datele climatice folosite în această corelație au fost CRU TS3.22, pentru intervalul 1901 – 2014 (CEDA, 2014).

Analiza și caracterizarea structurii arboretelor cercetate s-a realizat cu ajutorul metodelor specifice (Giurgiu, 1979), realizându-se astfel principalele distribuții (in raport cu diametrul, cu înălțimea, clasa de calitate, poziția cenotică etc.). Pentru ajustarea distribuțiilor experimentale s-au folosit funcții teoretice precum: Beta (Giurgiu, 1979), Gamma (Giurgiu, 1979), exponențială (Giurgiu, 1979), Weibull (Giurgiu, 1979; Leahu, 1994; Podlaski și Zasada, 2008) și Normală (Giurgiu, 1979; Leahu, 1994). În alegerea funcției teoretice potrivite de descriere a distribuțiilor experimentale s-a avut în vedere flexibilitatea funcției respective, având în vedere valorile împrăștiate ce caracterizează distribuțiile arboretelor naturale pluriene și implicit virgine.

Testarea semnificației diferențelor dintre distribuțiile experimentale și cele teoretice s-a realizat utilizând testele statistice Kolmogorov – Smirnov (KS), Anderson – Darling (AD) și criteriul χ2. Testul Kolmogorov – Smirnov (Stephens, 1979) se utilizează pentru a determina dacă o distribuție experimentală se ajustează după o funcție de distribuție continuă teoretică. Valoarea experimentală a testului K-S (D) se calculează în funcție de cea mai mare diferență verticală absolută între funcția de distribuție teoretică cumulată și distribuția experimentală cumulată:

Ipoteza nulă se respinge dacă Dexp este mai mare decât Dteoretic pentru o probabilitate de transgresiune α=0,05.

Procedeul Anderson – Darling (Anderson și Darling, 1954) reprezintă un test general folosit pentru compararea unei distribuții experimentale cumulate cu o funcție de distribuție teoretică cumulată. Acest test ține cont în mai mare măsură decât K-S de valorile reziduale.

Valoarea experimentală a testului A-D se calculează după formula:

Ipoteza nulă se respinge dacă A2exp este mai mare decât A2teoretic pentru o probabilitate de transgresiune α = 0,05.

Criteriul χ2 (Giurgiu, 1972) este folosit pentru a determina dacă o probă (distribuție experimentală) provine dintr-o populație distribuită după o funcție teoretică specifică. În aplicația EasyFit, numărul de clase s-a calculat după formula:

Datele au fost grupate în clase de “probabilitate egală”. Fiecare clasă conține minimum 5 observații.

Valoarea experimentală a statisticii χ2 se calculează după formula:

Deși, în mod normal, numărul de grade de libertate pentru testul χ2 se calculează după formula , unde c reprezintă numărul de parametri estimați, aplicația EasyFit ia în calcul un număr de grade de libertate .

Ipoteza nulă este respinsă dacă χ2exp este mai mare decât χ2 teoretic pentru o probabilitate de transgresiune α = 0,05.

Prelucrările de natură statistică, pentru analiza structurilor arboretelor virgine, s-au efectuat cu ajutorul aplicațiilor MS Excel, EasyFit și IBM SPSS Statistics.

Determinarea volumului s-a realizat prin aplicarea metodei ecuației de regresie bifactorială pentru volumul arborilor bazată pe stabilirea curbei înălțimilor în raport cu diametrul arborilor (Giurgiu, 2004).

Volumul unui arbore (v) este dat de ecuația de regresie bifactorială:

log v = a0 + a1 log d + a2log2 d +a3 log h + a4log2 h , unde

a0, a1, a2, a3, a4, reprezintă coeficienții de regresie pentru specia respectivă (Giurgiu, 2004).

d – diametrul arborelui;

h – înălțimea arborelui stabilită cu ajutorul ecuației de regresie a înălțimilor în raport cu diametrul, selectată pe baza performanțelor acesteia, aferente suprafețelor permanente de cercetare.

Astfel, volumul total (la hectar) s-a determinat automat, prin cumularea volumelor unitare ale arborilor din cadrul colectivităților respective.

În vederea determinării creșterii în volum s-a utilizat metoda bazată pe o singură inventariere și pe probe de creștere radială extrase de la arbori nedoborâți (Giurgiu, 1979, Leahu, 1994, Badea 2008). Această metodă permite determinarea creșterilor în volum pe categorii de diametre în funcție de creșterile radiale ajustate pe baza probelor prelevate de la arbori, pe categorii de diametre.

Pentru determinarea creșterii în volum s-a utilizat relația:

(Giurgiu, 1979)

unde: reprezintă procentul creșterii în volum pe categorii de diametre;

– procentul creșterii în suprafața de bază pe categorii de diametre;

– procentul creșterii în înălțimea medie redusă.

Procentul creșterii în suprafața de bază pe categorii de diametre s-a obținut cu ajutorul expresiei:

(Giurgiu, 1979)

unde: reprezintă creșterea medie radială;

d – categoria de diametre.

Procentul creșterii în înălțime redusă se obține cu relația:

(Giurgiu, 1979)

unde: reprezintă numărul de ani din perioada pentru care s-a determinat media

creșterilor radiale;

– procentul anual al creșterii în înălțime redusă.

Procentul anual al creșterii în înălțime redusă (), se determină din tabele de producție în funcție de specie, clasa de producție și în raport cu vârsta arboretelor (Giurgiu, 1972).

În continuare s-a determinat creșterea în volum:

(Giurgiu, 1979)

unde: reprezintă volumul categoriei de diametre.

Biodiversitatea structurală a arboretelor naturale virgine este de asemenea o componentă specifică de mare importanță în ceea ce privește funcționalitatea și stabilitatea pădurilor virgine, ea fiind “rezultatul unor îndelungate și complexe procese evolutive care s-au desfășurat de-a lungul erelor geologice ” (Giurgiu, 2013). Importanța biodiversității este însemnată deoarece, în cadrul unui ecosistem, elementele interacționează între ele iar lipsa unora dintre acestea ar duce la transformarea ecosistemului (pădurea) într-un ecosistem vulnerabil la acțiunea factorilor dereglatori (atacuri de insecte, furtuni, secete, schimbări climatice, etc.). De menționat că biodiversitatea este strâns legată și de efectul estetic (biodiversitate landșaftică) (Foto 5).

Foto 5 Ecosistem din suprafața de cercetare Retezat-Zănoaga.

Științific, se pot distinge patru niveluri ale biodiversității: biodiversitate genetică, biodiversitate specifică (al speciilor), biodiversitate landșaftică (peisagistic) și biodiversitate ecosistemică (Giurgiu, 2013). Datorită faptului că arboretul elementar este un ecosistem elementar, în lucrarea de față vom trata partea ecosistemică a biodiversității structurale dar și referiri la partea landșaftică.

Astfel, pentru testarea omogenității structurale s-au folosit indicii Camino și Gini, reprezentarea grafică realizându-se cu ajutorul Curbei Lorenz.

Indicele Camino a fost determinat cu ajutorul relației :

unde: H – indicele Camino

SN% – numărul de arbori din categoria i;

SG% – suprafața de bază cumulată până la categoria i;

n – categoria maximă de diametre la care SN% = 1.

Coeficientul Gini cuantifică deviația diametrelor de la egalitate perfectă, fiind o măsură a heterogenității diametrelor.

Cu ajutorul curbei Lorenz se poate exprima grafic gradul de heterogenitate și totodată se poate calcula coeficientul Gini, el fiind raportul dintre aria situată între curba Lorenz și prima diagonală și suma dintre suprafața de sub Curba Lorenz și aria dintre curba Lorenz și prima diagonală (Fig. 6).

Fig. 6 Modul de calcul al indicelui Gini

Coeficientul Gini s-a dovedit a fi un bun estimator al structurii arboretelor în funcție de diametrul de bază (Duduman, 2011, Silaghi, 2013).

Valorile acestui coeficient variază, între 0 (diversitate inexistentă) și 1 (diversitate maximă).

Lemnul mort ("pe picior" sau ”căzuți la pământ”) are o importanță deosebită cu privire la conservarea biodiversității. Prezența unui volum de până la 20 m3 în arborete este absolut necesară pentru a menține balanța entomologică între prădători și paraziții lor (Tomescu, 2011). Astfel cu cât cantitatea de lemn mort este mai mare cu atât stabilitatea arboretului respectiv este mai ridicată. Arborii morți în picioare și cei căzuți reprezintă habitat pentru diferite specii de insecte, ciuperci, mamifere, etc (Foto 6).

Foto 6. Prezența lemnului mort în suprafața de cercetare Penteleu-Viforâta în diferite stadii de degradare.

De asemenea arborii morți sunt mari înmagazinatori de carbon, acest lucru fiind deosebit de important pentru reducerea încălzirii climei.

Pentru evaluarea lemnului mort s-a elaborat o metodologie specifică privind recoltarea probelor din teren, iar informațiile au fost înscrise într-un formular tipizat. Astfel, s-a inventariat lemnul mort cu diametrul ≥ 8cm măsurat la 1,3 m de sol pentru arborii în picioare și cu diametrul la capătul subțire ≥8cm pentru arborii căzuți la sol. Aceștia au fost numerotați, montându-se o plăcută din material plastic cu numărul de identificare a piesei de lemn mort inscripționat (pentru o eventuală reinventariere). Au mai fost culese date privind grupa de specii (rășinoase, foioase, diverse tari, etc.) și categoria de lemn mort în funcție de gradul de degradare (Tabelul 2).

Tabelul 2

Categoriile lemnului mort în funcție de gradul de degradare

De asemenea, au fost înregistrate și date cu privire la diametrul acestora astfel:

– pentru arborii morți pe picior diametrul s-a măsurat la 1,3 m de la sol în amonte, cu panglica gradată în mm;

– la arborii căzuți la pământ, diametrul s-a măsurat pe secțiuni de maxim 2 m lungime, la jumătatea lungimii piesei cu ajutorul clupei forestiere.

Înălțimea arborilor morți pe picior sa măsurat cu hipsometrul Vertex IV, asemănător arborilor vii iar la arborii căzuți la pământ s-a măsurat lungimea piesei cu ajutorul panglicii gradate în cm.

Un caz particular privind metodologia de culegere a datelor de teren privind lemnul mort, au fost cioatele înalte (peste 2 m). Pentru determinarea corectă a volumului, a fost necesar măsurarea diametrelor pe secțiuni, folosindu-se metoda fotografiei măsurându-se diametrul la 1 m de la sol și înălțimea cu hipsometrul Vertex IV (Fig. 7). Ulterior, la birou, au fost utilizate programe informatice specializate pe măsurători precise precum Autocad – Raster Design, rezultând diametrele calculate din metru în metru.

Fig. 7 Măsurarea lemn mort pe picior cu vârful rupt.

Pentru arborii morți pe picior volumul s-a determinat cu ajutorul ecuației de regresie dublu logaritmice (Giurgiu, 2004), iar în cazul celor căzuți la pământ și al cioatelor mari în picioare s-a determinat cu ajutorul formulei compuse a lui Huber pe tronsoane de 2 m (Giurgiu, 1979): unde d1, d2, d3, …, dn reprezintă diametrele la înălțimea secțiunilor 1,2,3, …, n

Pentru estimarea cantității de biomasă uscată și a stocului de carbon din lemnul mort s-au folosit metode diferențiate de categoria de lemn mort (pe picior sau la sol), după cum urmează:

A. Pentru Lemn mort pe picior

A.1. Transformarea volumului în biomasă

DB = V * WD (Goslee, 2014)

unde: DB reprezintă biomasa uscată (tone/ha)

V – volumul lemnului mort (m3/ha)

WD – densitatea lemnului (g/cm3)

Valorile medii ale densității lemnului au fost preluate din tabele (Tabelul 3) pentru fiecare grupă de specii (Giurgiu, 2004), la acestea aplicându-se un factor de reducere al densității în funcție de gradul de deteriorare a lemnului mort respectiv categoria de lemn mort (UNFCC,2013) astfel:

– Lemn tare (sound): 1,00

– Lemn putred (rotten): 0,45

Tabelul 3

Valori medii ale densității lemnului pentru principalele specii forestiere din România (Giurgiu et al., 2004)

A.2. Transformarea biomasei uscate în carbon

CSDW = DB * CF (Goslee, 2014)

unde: CSDW reprezintă stocul de carbon al lemnului mort pe picior (tone/ha)

DB – biomasa uscată (tone/ha)

CF – fracțiunea de carbon. Pentru lemn mort fracțiunea de carbon din literatura de specialitate este de 0,47 t/ha (IPCC 2006 GL, V4, CH4, Table 4.3)

B. Pentru lemnul mort la sol

B.1. Calculul biomasei lemnului mort la sol

BM = V * Dc (Goslee, 2014)

unde: BM reprezintă biomasa lemnului mort la sol (tone/ha)

V – volumul lemnului mort la sol (m3/ha)

Dc – clasa de densitate medie

B.2. Calculul stocului de carbon al lemnului mort la sol

CLDW = BM * CF (Goslee, 2014)

unde: CLDW reprezintă stocul de carbon al lemnului mort la sol (tone/ha)

BM – biomasa lemnului mort la sol (tone/ha)

CF – fracțiunea de carbon. Pentru lemn mort fracțiunea de carbon din literatura de specialitate este de 0,47 t/ha (IPCC 2006 GL, V4, CH4, Table 4.3)

Ca un rezultat al proceselor evolutive din cadrul acestora, pădurile virgine au o structură dinamică (Luibundgut, 1959). Caracterizarea acestora prin intermediul fazelor de dezvoltare se face prin intermediul unor procedee de investigare specifice (Cenușă, 1996).

Fazele de dezvoltare au fost determinate cu ajutorul metodologiei specifice în care sunt prezentate principalele caracteristici de recunoaștere și delimitare a fazelor de dezvoltare (Mayer, 1976; Cenușă, 1996; Roibu, 2010) (Tabelul 4).

Tabelul 4

Fazele de dezvoltare ale arboretelor virgine (Cenușă, 1996; Roibu, 2010)

În cadrul suprafeței de cercetare permanente Penteleu – Viforâta s-au folosit și date cu privire la poziția spațială a arborilor, obținute cu ajutorul echipamentului FieldMAp. Aceste date împreună cu datele de teren rezultate în urma inventarierii efectuate în suprafețe de cercetare dar și cu datele rezultate în urma analizei auxologice, au fost unite într-o bază de date comună și reprezentată grafic cu ajutorul programului ArcMap. În acest mod a fost posibilă prelucrarea și analiza diferitelor aspecte structurale din cadrul fazelor de dezvoltare a arboretelor.

REZULTATE OBȚINUTE

Analiza structurii arboretelor virgine cercetate

Structura arboretelor în raport cu diametrul

În trecut, distribuția arborilor în raport cu diametrul a fost folosită pentru descrierea structurală a pădurilor virgine (Roibu, 2010), aceasta reprezentând un indicator de caracterizare a arboretului, care se bazează pe analiza cantitativă și calitativă a parametrilor biometrici ai ecosistemelor forestiere (Leca, 2014).

Statistic, suprafețele de cercetare alese, sunt reprezentative pentru arboretele virgine datorită numărului relativ suficient de mare al observațiilor (între 385 și 475 arbori), cu un coeficient de variație (sd%) de peste 56 %, ce denotă o variabilitate relativ ridicată. În general, la arboretele echiene acest procedeu statistic are valori cuprinse între 20 și 30% (Giurgiu, 1972).

Variabilitata accentuată este explicată de neomogenitatea populațiilor, scoasă în evidență de valoarea abaterii standard (sd), specifică arboretelor virgine (Tabelul 5), și de dimensiunile variate de la cele mai mici până la cele mai mari (Veen, 2010), variind de la 7,40 cm (Penteleu-Viforâta) la 181,79 cm (Retezat-Zănoaga) cu o medie cuprinsă între 28,89 cm și 33,37 cm. Cercetările anterioare ale altor cercetători europeni indică faptul că aceste valori se situează peste media înregistrată alte păduri virgine europene, diametrul mediu al acestora fiind cuprins între 15,5 și 56,2 cm iar cel maxim cuprins între 80 și 150 cm (Calamini, 2011).

Tabelul 5

Principalii indicatori ai distribuției experimentale

Structural, arboretele pluriene și implicit cele virgine se deosebesc de cele echiene printr-o aglomerare semnificativă a mai multor arbori din categoriile de diametre inferioare. Astfel reprezentarea grafică a acestor distribuții este de tipul exponențial negativ, cu o formă de "J" întors, care este în cele mai multe cazuri un model specific pădurilor virgine din sud-estul Europei, dar aplicabile și în alte părți ale lumii (Westphal et al., 2006). Această formă a distribuției arborilor, ce caracterizează arboretele virgine, este dată de mecanismele de autoreglare a biocenozei (Giurgiu, 1979). Aceste ecosisteme primare sunt caracterizate de un echilibru dinamic între procesele de regenerare și mortalitate (numărul arborilor cu diametre mici este mare și a celor cu diametre mari este mic) realizându-se astfel, o continuitate a stării de masiv a acestor arborete (Fig. 8).

Fig. 8. Distribuția numărului de arbori în raport cu diametrul.

Rareori, se poate observa imperfecțiunea acestui model al distribuției experimentale a diametrelor în pădurile virgine, aceasta fiind dată de diverse influențe naturale. Un astfel de caz este și suprafața de cercetare Semenic P20, care se situează într-o zonă cu vânturi puternice și condiții extreme care influențează creșterea în diametru a arborilor (Tomescu, 2013). O altă cauză a imperfecțiunii formei curbei de distribuției diametrelor arborilor poate fi explicată prin variația mortalității lor (Westphal et al., 2006).

În urma analizei distribuțiilor experimentale experimentale a numărului de arbori pe categorii de diametre specifice arboretelor virgine din suprafețele de cercetare permanente s-a trecut în continuare la compararea și ajustarea lor cu diferite funcții teoretice de frecvență. Cele mai potrivite funcții de caracterizare a frecvențelor s-au dovedit funcțiile Beta, Gamma și Weibull (Fig. 9).Acestea au fost aplicate în majoritatea cazurilor, exceptând suprafața de cercetare permanentă Făgăraș – Șinca, unde, cele mai potrivite funcții de descriere a legităților urmate de arboretul virgin cercetat au fost Beta, Gamma 3P și Weibull 3P.

Fig. 9 Ajustarea distribuției experimentale prin aplicarea funcțiilor teoretice de repartiție Beta, Gamma și Weibull.

Compararea distribuțiilor experimentale cu cele teoretice obținute prin aplicarea funcțiilor teoretice de frecvență a fost realizată utilizând teste de verificare a semnificației Anderson – Darling (AD), Kolmogorov – Smirnov (KS) și a criteriului χ2(Tabelul 6). Astfel, pentru suprafața de cercetare permanentă Semenic P20, doar testul de verificare Anderson – Darling (AD) a arătat că arboretul urmează legile distribuțiilor teoretice Beta, Gamma 3P și Weibull. Arboretul virgin Retezat – Zănoaga, este structurat după legea distribuției Beta, conform verificării cu ajutorul criteriului χ2, celelalte teste de conformitate (KS și AD) înregistrând diferențe semnificative prin compararea valorilor teoretice cu cele experimentale. În cazul suprafeței de cercetare permanentă Făgăraș – Șinca, doar testul de conformitate Kolmogorov – Smirnov (KS) a arătat că nu există diferențe semnificative prin compararea distribuțiilor experimentale cu cele teoretice (Gamma 3P și Weibull 3P). În restul cazurilor arboretele virgine nu urmează legile distribuțiilor teoretice cunoscute.

Tabelul 6

Principalii indicatori ai distribuțiilor teoretice

În urma aplicării tuturor testelor de conformitate, în suprafața de cercetare permanentă Penteleu – Viforâta, s-au găsit diferențe semnificative între valorile experimentale și cele teoretice, concluzionându-se că arboretul virgin nu urmează nici o lege a distribuțiilor teoretice cercetate (Beta, Gamma, Weibull). Acest aspect se datorează neomogenității mărimii suprafețelor ocupate de diferitele faze de dezvoltare întâlnite, specifice arboretelor virgine.

Diferențele existente între structurile arboretelor virgine cercetate se datorează, în mod logic, existenței fazelor de dezvoltare, caracteristice pădurilor virgine și a condițiilor de mediu care au influențat arboretelor respective de-a lungul timpului, confirmând astfel complexitatea structurală pe care o au pădurile virgine.

Structura arboretelor în raport cu înălțimea

Arboretele din cadrul suprafețelor de cercetare analizate au o variabilitate foarte mare în raport cu înălțimea arborilor, aceasta variind de la 2,10 m (Semenic P20) la 56,80 m (Penteleu-Viforâta). Înălțimea medie a acestor arborete variază de la 19,32 m (Făgăraș-Șinca) la 22,60 m (Semenic P20). De remarcat faptul că înălțimea maximă, care înregistrează valori între 37,10 m și 56,80 m, are valori mai ridicate ( 32,4 m – 44,8 m) decât în alte păduri virgine din Europa (Calamini, 2011). Valorile abaterii standard (sh) a înălțimilor pentru toate suprafețele de cercetare studiate indică faptul că, din punct de vedere statistic, sunt colectivități neomogene, aspect specific arboretelor virgine (Tabelul 7).

Tabelul 7

Principalii indicatori ai distribuției experimentale ale înălțimilor

Variabilitatea accentuată a arboretelor virgine studiate, determină o alură descrescătoare a curbei de frecvențe, caracterizată prin prezența a unui număr foarte mare de arbori în clasele inferioare de înălțimi, exceptând suprafața de cercetare Semenic P20 care are o distribuție bimodală, fapt ce vine în sprijinul afirmațiilor din literatura de specialitate în cazul arboretelor de fag, conform cărora, distribuția înălțimilor arborilor din cadrul arboretelor virgine formează două până la 4 maxime (Giurgiu, 1979, Giurgiu, 2013), (Fig. 10). Înclinarea curbei de frecvențe a înălțimilor este mai mică decât a diametrelor, aceasta datorându-se amestecului neomogen dintre generații, unele dintre categoriile de înălțimi fiind mai bine reprezentate numeric decât altele.

Fig. 10 Distribuția numărului de arborilor în raport cu înălțimea.

În vederea stabilirii legităților pe care le urmează arboretele virgine studiate, s-a trecut în continuare la compararea și ajustarea distribuțiilor experimentale în raport cu înălțimea arborilor cu ajutorul funcțiilor de frecvențe teoretice cunoscute (Fig. 11). Pentru a caracteriza cât mai bine arboretele studiate s-au folosit funcții teoretice cu elasticitate mare (Giurgiu, 1979), cum ar fi funcțiile: Beta, Exponențială cu 2 parametri și Weibull cu 2 și 3 parametri.

Fig. 11. Ajustarea distribuțiilor experimentale ale înălțimilor folosind funcțiile teoretice Beta, Exponențială și Weibull.

Compararea distribuțiilor experimentale cu cele teoretice obținute prin aplicarea funcțiilor teoretice de frecvență a înălțimilor a fost realizată utilizându-se testele de verificare a semnificației χ2, Anderson – Darling (A-D) și Kolmogorov – Smirnov (K-S). Astfel, s-a evidențiat că arboretele virgine cercetate nu urmează legile distribuțiilor teoretice Beta, Weibull 2P și Weibull 3P, cu excepția suprafeței de cercetare Retezat-Zănoaga, care în urma testării cu testul de semnificație K-S, nu a înregistrat diferențe semnificative dintre valorile experimentale și cele teoretice ale funcției teoretice Beta, (Tabelul 7). De asemenea, și în urma testării cu testul de semnificație A-D, nu s-au înregistrat diferențe semnificative dintre valorile experimentale și cele teoretice ale funcțiilor Beta și Weibull 2P.

Tabelul 7

Principalii indicatori ai distribuțiilor teoretice

Funcțiile teoretice utilizate nu surprind distribuțiile experimentale ale suprafețelor de cercetare permanente Semenic P20, Făgăraș – Șinca și Penteleu-Viforâta, datorită gradului de destructurare și de complexitate ale acestor arborete virgine.

Legătura dintre diametru și înălțimea arborilor

Relația dintre diametru și înălțime este un important element de descriere a arboretelor și a fost studiată, împreună cu intensitatea corelației și forma curbei înălțimilor de mari cercetători români din domeniul biometriei forestiere precum Mihail Prodan, Ion Popescu-Zeletin și Victor Giurgiu.

Pentru caracterizarea structurii arboretelor studiate, prin intermediul acestei relații corelative dintre diametru și înălțime, s-au măsurat principalele caracteristici ale arborilor (d și h) și s-a trecut ulterior, la prelucrări grafice și statistice pentru fiecare specie în parte. Astfel, pentru trasarea curbei înălțimilor s-au folosit mai multe ecuații de regresie care exprimă forma legăturilor corelative dintre diametru și înălțime și s-a ales ecuația care descrie cel mai bine această relație (Giurgiu, 1999), avându-se în vedere valoarea coeficientului de determinație și a coeficientului de corelație dintre cele doua caracteristici ale arboretului.

Ecuația de regresie folosită pentru reprezentarea grafică a relației diametru – înălțime, pentru toate suprafețele de cercetare permanente specifică arboretelor pluriene, folosită și în cercetări anterioare, are următoarea expresie matematică:

(Giurgiu, 1999)

unde: d – diametrul arborelui

h – înălțimea arborelui

a0, a1, a2, a3 – coeficienți de regresie determinați prin calcule pe baza măsurătorilor (tabelul 8)

Tabelul 8

Coeficienții de regresie folosiți la trasarea curbei înălțimilor

Forma curbei înălțimilor respectă legitățile de structurare a arboretelor virgine, având o formă tipică, în care înălțimile cresc de la categoriile de diametre mici la cele superioare într-un ritm din ce în ce mai redus, urmând apoi ca această creștere să se liniarizeze, fără ca în acest interval să se formeze vreun maxim (Giurgiu, 2004).

Pentru arboretele studiate curba înălțimilor are o formă normală, biologic motivată, care reflectă cât mai bine relația corelativă dintre diametrele și înălțimile arborilor, exceptând suprafața de cercetare permanentă Retezat-Zănoaga, care are mici abateri de la forma normală, datorate neomogenității mărimii suprafețelor ocupate de diferitele fazele de dezvoltare întâlnite, specifice arboretelor virgine (Fig. 12).

Fig. 12. Distribuția înălțimii în raport cu diametrul arborilor în suprafețele de cercetare permanente.

Fig. 12. Distribuția înălțimii în raport cu diametrul arborilor în suprafețele de cercetare permanente (continuare).

Strânsa legătură dintre cele două caracteristici dendrometrice (d și h), specifică arboretelor virgine, este evidențiată de valorile coeficientului de corelație (r) (0,84 – 0,92) confirmându-se în acest mod complexitatea acestor tipuri de ecosisteme (Tabelul 9). În alegerea curbei de descriere a legăturii dintre diametre (d) și înălțimi (h), s-a avut în vedere și valoarea coeficientului de determinație care exprimă gradul de apropiere al curbei de distribuție adoptată față de valorile experimentale. Valorile ridicate ale coeficientului de determinație (0,803-0,929) confirmă că alegerea acestui tip de curbă este cea mai potrivită pentru descrierea arboretelor cu structura naturală plurienă din cadrul cercetărilor prezente.

Tabelul 9

Legătura corelativă dintre diametru și înălțime în arboretelor virgine studiate

Se observă de asemenea, prin intermediul valorilor acestor indicatori statistici că legătura dintre cele două caracteristici ale arboretului, amintite anterior, au valori mai mici la suprafețele de cercetare Retezat-Zănoaga și Semenic P20, vizibil si din reprezentarea grafică (Fig. 12). Totuși, aceste valori sunt apropiate de cele din literatura de specialitate (0,85 -0,90) (Giurgiu, 1978).

După cum este bine cunoscut, variabilitatea înălțimilor în arboret este strâns legată de temperamentul speciei, vârsta arboretului, consistența arboretului (Giurgiu, 1999). De asemenea, vârsta influențează diametrul mediu și înălțimea medie, de unde reiese că cele două caracteristici ale arboretului influențează și coeficientul de variație al înălțimii (sh%).

Valorile diferite ale coeficientului de variație total pentru suprafețele de probă permanente cercetate care variază de la 40,62% (Semenic P20) până la 59,20% (Făgăraș – Șinca), fapt ce poate fi explicat prin aceea că ponderea arborilor de vârste mici din cadrul suprafeței de cercetare permanente Semenic P20 este mai mică decât cea din suprafața de cercetare permanentă Făgăraș – Șinca, unde predomină fazele de dezvoltare tinere (faza de tineret, faza inițială și faza de regenerare), caracteristice arboretelor virgine (Tabelul 10). De asemenea, se confirmă ipoteza potrivit căreia, coeficientul de variație al înălțimii scade odată cu creșterea categoriei de diametre (Ichim, 1968; Assman, 1970; Roibu, 2010), diametrele mici și arborii groși ajunși la maturitate prezentând o variabilitate mai mare a înălțimii (Fig. 13).

Tabelul 10

Distribuția coeficientului de variație al înălțimii pe categorii de diametre

Astfel, suprafețele de cercetare permanente prezintă o zonă de stabilitate maximă (corespunzătoare intervalelor de diametre cuprinse între 40 – 70 cm), unde variabilitatea este redusă, cu excepția suprafeței Făgăraș – Șinca, unde, în acest interval variabilitatea începe să scadă de la categoriile de diametre cuprinse între 50 – 60 cm.

Fig. 13. Distribuția coeficientului de variație al înălțimii s%h pe categorii de diametre.

Referitor la zona maximă de stabilitate ale arboretelor studiate, aceasta diferă de la o suprafață de cercetare la alta, variind de la diametrul de 60 cm (Semenic P20) la 90 cm (Făgăraș – Șinca). Gradul mare de complexitate al structurării acestor arborete virgine, explică variația zonei de stabilitate din jurul diametrului de 50 cm (d50), care este considerat diametrul de referință pentru înălțimea indicatoare (h50), specifică arboretelor pluriene și inclusiv virgine.

Distribuția arborilor în raport cu specia, clasa de calitate și poziția cenotică

Datorită zonelor reprezentative pentru pădurile virgine în care au fost amplasate suprafețele de cercetare permanente, acestea sunt caracterizate în același timp și de o diversificare a compoziției, constituită din specii native și reprezentative pentru zona bio-geografică în care acestea sunt localizate (Veen, 2010).

Astfel numărul de arbori la hectar variază de la 385 de arbori ( Semenic P20) la 475 de arbori (Făgăraș – Șinca), valori care se încadrează în limite întâlnite în păduri virgine din alte zone ale Europei (177 – 675 arbori) (Calamini, 2011). Compoziția în raport cu numărul de arbori diferă de la o suprafață de cercetare permanentă la alta astfel: suprafața de cercetare Semenic P20 are în compoziție numai fag, în suprafețele de cercetare Retezat – Zănoaga și Penteleu – Viforâta predomină fagul urmat de molid și respectiv brad iar în suprafața de cercetare Făgăraș – Șinca, majoritar este bradul urmat imediat de fag (Tabelul 11).

Tabelul 11

Compoziția în raport cu numărul de arbori a arboretelor din cadrul suprafețelor cercetate

Clasa de calitate s-a apreciat în raport cu proporția lemnului de lucru din înălțimea totală a arborelui, în funcție de grupa de specii (rășinoase sau foioase) (Giurgiu, 2004), realizându-se astfel distribuțiile numărului de arbori în raport cu clasele de calitate pentru toate suprafețele de cercetare (Fig. 14).

Fig. 14. Distribuția numărului de arbori pe clase de calitate în arboretele virgine cercetate.

În pofida afirmațiilor din literatura de specialitate, conform cărora în pădurile pluriene calitatea arborilor scade odată cu înaintarea în vârstă (Guiman, 2007), majoritatea arborilor din suprafețele de cercetare permanente studiate sunt situați în clase superioare și medii de calitate (Tabelul 12).

Tabelul 12

Distribuția procentuală a arborilor pe clase de calitate în arboretele virgine cercetate

Pentru arboretele virgine și pluriene, arborii pot fi reprezentați în plan vertical în: plafonul inferior (în care se găsesc de regulă arborii dominați), plafonul mijlociu (caracterizat de arborii dominanți) și cel superior (caracterizat de prezența arborilor dominanți). Proporția participării acestora într-un arboret este determinată de faza de dezvoltare în care se află acesta și de temperamentul speciilor componente.

În suprafețele de cercetare Semenic P20 și Retezat-Zănoaga cei mai mulți arbori se găsesc în plafonul superior iar în plafoanele mijlociu și inferior competiția este mai mică, stabilitatea distribuțiilor arborilor în raport cu înălțimea fiind astfel mai mare. Raporturile competiționale în suprafețele de cercetare Făgăraș – Șinca și Penteleu – Viforâta sunt mai mari în plafonul inferior și se reduc treptat în plafonul mijlociu și superior.

Acest tip de repartiție a arborilor în raport cu poziția lor poziția cenotică, se datorează procentului de participare a arborilor în fazele terminale și respectiv inițiale de dezvoltare (Fig. 15).

Fig. 15. Repartiția arborilor în raport cu poziția lor cenotică (etajul) în arboretele cercetate.

Structura arboretelor în raport cu volumul arborilor

Comparativ cu arboretele echiene, arboretele pluriene și inclusiv cele virgine, au un volum la hectar mult mai mare, datorită prezenței arborilor de dimensiuni mari si foarte mari (Tabelul 13). Proporția de participare a acestora și automat și volumul de lemn care se regăsește în arboret sunt dependente de mărimea și prezența fazelor terminale de dezvoltare a acestor arborete virgine.

Tabelul 13

Volumul arboretelor virgine studiate

Pentru suprafețele cercetate volumul total variază de la 677,64 m3 (Semenic P20) la 869,80 m3 (Retezat – Zănoaga). Cel mai mic volum se înregistrează în suprafața de cercetare permanentă Semenic P20, din cauza numărului mic de arbori existenți în suprafață și de prezența redusă a arborilor de mari dimensiuni. Suprafața de cercetare permanentă Făgăraș – Șinca, în ciuda faptului că, are cel mai mare număr de arbori, volumul este mai mic față de celelalte suprafețe de cercetare din cauza faptului că sunt întâlnite preponderent, în cadrul arboretului, fazele de dezvoltare inițială și optimală, caracterizate prin existența arborilor cu dimensiuni mai mici și în număr redus.

În urma determinării volumelor cu ajutorul ecuației bifactoriale, și prin reprezentarea curbelor de distribuție a numărului de arbori în raport cu volumul lor, se confirmă legitatea conform căreia, în cazul arboretelor pluriene, curba de frecvențe are o formă de tip exponențial, descrescător (Giurgiu, 1979) în care cei mai mulți arbori se regăsesc în categoriile de volume inferioare (Fig. 16).

Fig. 16. Distribuția arborilor pe clase de volume în arboretele virgine cercetate.

Pentru ajustarea distribuțiilor experimentale, la alegerea funcțiilor teoretice de frecvențe s-au utilizat testele de verificare a semnificației Kolmogorov-Smirnov, Anderson-Darlig și a criteriul χ2 pentru probabilitatea de acoperire de 95% (Tabelul 14). Funcțiile teoretice de descriere a distribuțiilor experimentale, Gamma și Weibull, cu 2 sau 3 parametri, au surprins cel mai bine legitățile de structurare a arboretelor cercetate (Fig. 17).

Fig. 17. Ajustarea distribuțiilor experimentale a numărului de arbori în raport cu volumul acestora folosind funcțiile teoretice Gamma, Weibull 2P și Weibull 3P.

Comparând cele două tipuri de distribuții (experimentale și teoretice) cu ajutorul testului de conformitate A-D s-a constatat că în cazul suprafeței de cercetare Semenic P20, distribuția numărului de arbori pe clase de volume, urmează doar legile distribuțiilor Weibull cu 2 și 3 parametri. În cazul suprafeței de cercetare permanentă Retezat-Zănoaga, nu s-au înregistrat diferențe semnificative decât în urma testării cu ajutorul criteriului χ2 pentru distribuția teoretică Weibull cu 2 și 3 parametri, celelalte teste de verificare a semnificației (K-S și A-D) înregistrând diferențe mari între valorile teoretice și cele experimentale.

Tabelul 14

Principalii indicatori ai distribuțiilor teoretice

În cazul suprafeței de cercetare permanentă Făgăraș-Șinca, pe baza valorilor teoretice și experimentale foarte apropiate ale testului de verificare a semnificației Kolmogorov-Smirnov, s-a putut observa că arboretul urmează legile distribuțiilor Weibull 2P și Gamma 2P. În arboretul din suprafața de cercetare permanentă Penteleu-Viforâta distribuția experimentală nu urmează nici o lege teoretică cunoscută, acesta aflându-se în diferite etape ale fazelor de dezvoltare și nu se structurează după legitățile cunoscute.

După cum este bine cunoscut, volumul arborelui este influențat de specie, înălțime, diametru și condiții staționale. Astfel, în cadrul arboretelor virgine studiate, se constată de asemenea, o strânsă legătură între volum și diametru, valoarea coeficientului de corelație depășind în majoritatea cazurilor intervalul din literatura de specialitate (0,90-0,99) (Giurgiu, 1979) (Tabelul 15).

Tabelul 15

Legătura corelativă dintre diametru și volum în arboretelor virgine studiate

Curba volumelor este de tip exponențial, foarte prelungită, trasarea ei realizându-se cu ajutorul relației (Giurgiu, 1979) pentru elementul de arboret fag, în suprafețele de cercetare permanentă Retezat-Zănoaga și Făgăraș-Șinca (Fig. 18). Pentru restul speciilor și suprafețelor de cercetare, cea mai potrivită relație de descriere a acestei legături corelative este (Giurgiu, 1979). Alegerea acestor tipuri de curbe este demonstrată de valorile, ridicate, ale coeficientului de determinație. Stabilirea valorilor coeficienților ecuațiilor folosite s-a realizat prin utilizarea unor aplicații statistice (IMB SPSS) cu un grad mare de precizie în scopul obținerii de rezultate cât mai precise, în vederea surprinderii formei naturale a curbei de descriere a acestei legături diametru – volum (Tabelul 16).

Tabelul 16

Coeficienții de regresie utilizați la trasarea curbei volumelor

Relația de calcul (Giurgiu, 1979) a fost folosită în trecut cu succes, pentru reprezentarea grafică a relației volum – diametru, pentru arboretele de brad și molid. Prin utilizarea acesteia și la arboretele de fag, și-a demonstrat aplicabilitatea și pentru acest tip de arborete.

Fig. 18. Curba volumelor pe specii pentru suprafețele de cercetare amplasate în arboretele virgine studiate.

Fig. 18. Curba volumelor pe specii pentru suprafețele de cercetare amplasate în arboretele virgine studiate (continuare).

În ceea ce privește repartiția volumului pe clase dimensionale, în raport cu grosimea, pentru condițiile optime de producție, acestea sunt în proporție de 20% pentru lemnul subțire (20-35cm), 30% pentru lemnul mijlociu (35-50 cm) și 50% pentru lemnul gros ( > 50%) (Popescu-Zeletin, Amzărescu, 1953a, b, c, Guiman, 2007).

Arboretele virgine studiate din cadrul suprafețelor de probă permanente prezintă o distribuție diferită față de cea amintită mai sus, în care volumul este repartizat preponderent în categoriile superioare de diametre (Tabelul 17), din cauza faptului că procesul de optimizare a structurii fondului de producție nu a fost realizat (Guiman, 2007), arboretele trecând prin diferite faze de dezvoltare, și demonstrând încă o dată gradul mare de complexitate pe carte îl au structurile arboretelor virgine și implicit arboretele cercetate.

Tabelul 17

Structura fondului de producție pe clase de grosimi

Analiza auxologică a arboretelor virgine cercetate

Structura arboretelor în raport cu creșterea în diametru

Pentru caracterizarea structurii arboretelor în raport cu creșterea în diametru a arborilor din cadrul suprafețelor de cercetare virgine, s-a procedat la o stratificare a valorilor pe clase de creșteri în diametru. Astfel s-a putut observa o alură asemănătoare cu distribuțiile numărului de arbori pe categorii de diametre, de tip exponențial descrescător, cele mai multe valori înregistrându-se în categoriile inferioare de creșteri în diametru și prezentând asimetrie pozitivă de stânga (Fig. 19).

Fig. 19 Distribuția numărului de arbori pe clase de creștere în diametru.

Fig. 19 Distribuția numărului de arbori pe clase de creștere în diametru (continuare).

Variația creșterilor radiale în raport cu diametrul arborilor

Pe baza informațiilor obținute prin citirea probelor de creștere radială prelevate din suprafețele de cercetare permanente amplasate în păduri virgine, au fost reprezentate variațiile creșterilor radiale în raport cu diametrul arborilor pentru perioada 2005 – 2014.

Câmpul de împrăștiere al valorilor experimentale se distribuie în jurul unei parabole de gradul al doilea, legitate specifică arboretelor pluriene și, cu atât mai mult, celor virgine (Giurgiu, 1979) (Fig. 20).

Fig. 20 Variabilitatea creșterii radiale în raport cu diametrul arborilor.

Fig. 20 Variabilitatea creșterii radiale în raport cu diametrul arborilor (continuare).

Fig. 20 Variabilitatea creșterii radiale în raport cu diametrul arborilor (continuare).

Fig. 20 Variabilitatea creșterii radiale în raport cu diametrul arborilor (continuare).

Legătura corelativă dintre diametre și creșterile în diametru este mai slabă (Giurgiu, 1979) la arboretele virgine în antiteză cu cele echiene, fapt demonstrat și de valorile coeficientului de corelație din cadrul suprafețelor virgine cercetate (Tabelul 18), cu excepția suprafețelor de cercetare permanente Penteleu – Viforâta BRAD și Făgăraș – Șinca BRAD care au o legătură de intensitate medie. Valoare cea mai mică a coeficientului de corelație r este de 0,38 (Făgăraș – Șinca FAG) iar cea mai mare este de 0,56 (Făgăraș – Șinca BRAD).

În alegerea curbelor de descriere a legăturii dintre diametre și media creșterilor radiale din ultimii 10 ani, s-a avut în vedere și valorile coeficientului de determinație (R2). Aceste valori au o intensitate slabă, nereușind să descrie optim legătura dintre curba adoptată și valorile experimentale. Acest fapt se datorează complexității de structurare a arboretelor virgine. Cea mai mică valoare a raportului de determinație o are, la fel ca în cazul coeficientului de corelație, suprafața de cercetare permanentă Făgăraș – Șinca FAG (R2 = 0,189) iar cea mai mare o are suprafața Penteleu – Viforâta FAG (R2 = 0,437).

Tabelul 18

Legătura corelativă dintre diametre și creșterea radială medie pentru perioada 2005 – 2014

Datorită puterii de autoreglare a acestor ecosisteme virgine, creșterea radială se intensifică până în jurul diametrului de 50 cm (d50), diametru indicator înălțimii (h50) – reprezentativ arboretelor pluriene. După atingerea stabilității maxime, indicate de diametrul de 50 – 60 cm, creșterea radială scade pentru exemplarele cu diametre mai mari.

Structura arboretelor în raport cu creșterea radială

Asemănător distribuției arborilor pe categorii de diametre, în arboretele virgine cercetate, distribuția acestora în raport cu creșterile radiale este de tipul exponențial descrescător (Fig. 21), de forma unui ”J” întors, unde creșterile cele mai intense sunt înregistrate de arborii situați în categoriile inferioare de creșteri radiale.

Pentru a surprinde legitățile de funcționare a arboretelor, s-au folosit funcții teoretice de frecvență cum ar fi funcția Beta, Exponențială 2P, Gamma, Gamma 3P, Normală, Weibull și Weibull 3P, caracterizate de o elasticitate ridicată si care pot caracteriza din punct de vedere structural acest tip de arborete.

Fig. 21 Distribuția numărului de arbori în raport cu creșterea radială pe o perioadă de 10 ani.

Fig. 21 Distribuția numărului de arbori în raport cu creșterea radială pe o perioadă de 10 ani (continuare).

Fig. 21 Distribuția numărului de arbori în raport cu creșterea radială pe o perioadă de 10 ani (continuare).

Fig. 21 Distribuția numărului de arbori în raport cu creșterea radială pe o perioadă de 10 ani (continuare).

Fig. 21 Distribuția numărului de arbori în raport cu creșterea radială pe o perioadă de 10 ani (continuare).

Se poate observa că distribuția creșterilor radiale medii pentru perioada 2005 – 2014, urmează în cele mai multe cazuri, prezentate în figura 21, o alură asemănătoare cu cea a curbelor teoretice de frecvență cercetate (Beta, Exponențială 2P, Gamma, Gamma 3P, Normală, Weibull și Weibull 3P).

Pentru compararea distribuțiilor experimentale cu cele teoretice obținute prin aplicarea funcțiilor teoretice de frecvență (Tabelul 19) au fost utilizate teste specifice de verificare a semnificației cum ar fi: χ2, Anderson – Darling (AD) și Kolmogorov – Smirnov (KS).

Tabelul 19

Principalii indicatori ai distribuțiilor teoretice

Prin aplicarea testelor de verificare a semnificației Kolmogorov-Smirnov (K-S), Anderson-Darling (A-D) și a criteriului χ2 se observă că arboretele virgine din cadrul suprafețelor de cercetare permanentă Retezat – Zănoaga MOLID și Făgăraș – Șinca FAG sunt structurate, în raport cu creșterea radială, după legile distribuțiilor teoretice Beta, Weibull 3P și Gamma 3P. De asemenea, nu au fost găsite diferențe semnificative, în urma verificării cu aceleași teste de conformitate, între valorile experimentale și cele teoretice (Gamma, Gamma 3P și Weibull 3P ale suprafeței de cercetare permanent Retezat – Zănoaga FAG.

Un caz asemănător este și suprafața de cercetare permanentă Penteleu – Viforâta BRAD, în care arboretul urmează legile distribuțiilor teoretice Exponențială 2P, Weibull și Weibull 3P în urma aplicării celor trei teste de verificare a semnificației folosite.

În cadrul suprafețelor de cercetare permanente Semenic P20 FAG, Penteleu – Viforâta FAG și Penteleu – Viforâta MOLID s-au înregistrat diferențe semnificative dintre valorile experimentale și cele teoretice studiate, evidențiindu-se încă o dată complexitatea structurii arboretelor virgine în raport cu caracteristicile auxologice ale acestora, de structurare pe care o au arboretele virgine.

Arboretul virgin din cadrul suprafeței Făgăraș – Șinca BRAD este structurat, potrivit testului Kolmogorov-Smirnov (K-S), corespunzător celor trei legi adoptate (Exponențială 2P, Gamma 3P și Weibull 3P). Totuși în urma aplicării testului de conformitate Anderson-Darling (A-D) și a criteriului χ2 se observă că arboretul virgin urmează, în raport cu creșterea radială a arborilor, legea distribuției teoretice Exponențială 2P.

Aceste diferențe dintre valorile teoretice și cele experimentale sunt datorate procentului de participare a fazelor de dezvoltare întâlnite arboretele respective dar și influenței factorilor de mediu naturali firești (relațiile competiționale) și cei naturali accidentali (vânt, zăpadă, atacuri de insecte, secetă), demonstrându-se încă odată complexitatea și diversitatea structurală pe care o au aceste ecosisteme primare și capacitatea lor de adaptare la aceste schimbări datorită influențelor respective.

Cunoașterea dinamicii din trecut a structurii pădurilor are o importanță deosebită în cunoașterea mecanismelor de structurare în prezent și viitor (Swetnam et al., 1999; Klopcic, 2010) iar prin cercetări de natură dendrocronologică este posibilă reconstrucția structurii din trecut a arboretelor (Schweingruber, 1996; Popa, 2004; Klopcic, 2010).

În cadrul suprafețelor de cercetare permanente se observă o variabilitate ridicată, datorată rapoartelor competiționale precum și a anumitor factori biotici sau abiotici (Leca, 2014). Astfel, valorile coeficienților de variație ai creșterii radiale, au tendință descrescătoare odată cu creșterea în diametru (Fig. 22), datorită acestei competiții inter si intra specifice, care ulterior se diminuează în urma ocupării unor poziții stabile în arboret (Giurgiu, 1979; Leca, 2014).

Fig. 22 Distribuția coeficientului de variație al creșterii radiale în raport cu diametrul.

Fig. 22 Distribuția coeficientului de variație al creșterii radiale în raport cu diametrul (continuare).

Fig. 22 Distribuția coeficientului de variație al creșterii radiale în raport cu diametrul (continuare).

Fig. 22 Distribuția coeficientului de variație al creșterii radiale în raport cu diametrul (continuare).

Câmpul de împrăștiere al valorilor experimentale s-a distribuit în cele mai multe cazuri în jurul unei parabole de gradul al II-lea, cu mici excepții în care acestea s-au grupat în jurul unei curbe de tip exponențial (Făgăraș – Șinca FAG, Retezat – Zănoaga MOLID, Penteleu – Viforâta MOLID). Folosirea unei expresii diferite decât cea de tip linear, se justifică deoarece corelațiile lineare nu surprind adevărata intensitate a legăturii dintre caracteristici (Giurgiu, 1972).

Legătura dintre coeficientul de variație al creșterii radiale și diametre a fost evidențiată prin calculul coeficientului de corelație (r) iar legătura dintre curba de distribuție adoptată și valorile experimentale s-a evidențiat cu ajutorul coeficientului de determinație (R2) (Tabelul 20).

Tabelul 20

Analiza semnificației dintre coeficientul de corelație și coeficientul de determinație

Cu privire la coeficientul de corelație, dintre diametru (d) și coeficientul de variație al creșterii radiale (s%ir), determinat după regresie liniară, se poate afirma că în majoritatea cazurilor legătura este una slabă sau chiar inexistentă (Făgăraș – Șinca BRAD și Penteleu Viforâta BRAD). Excepție fac suprafețele de cercetare Retezat – Zănoaga MOLID și Semenic P20 FAG care au legături între variabile de intensitate medie și respectiv puternică. Cea mai slabă legătură dintre coeficientul de variație al creșterii radiale și diametrul arborilor a fost 0,10 (Făgăraș – Șinca BRAD) iar cea mai mare a fost 0,80 (Semenic P20 FAG).

Indicatorul folosit pentru descrierea intensității legăturii dintre modelul matematic de ajustare a valorilor experimentale (curba de descriere) și datele experimentale propriu-zise a fost coeficientul de determinație (R2). Acesta are în majoritatea cazurilor valori scăzute, indicând o legătură de intensitate slabă, cu excepția SCP Semenic P20 FAG care are legătură de intensitate medie în raport cu valorile experimentale. Valoarea minimă a fost 0,044 (Penteleu – Viforâta BRAD) și cea maximă 0,645 (Semenic P20 FAG).

Legăturile în general slabe dintre cele doua variabile (d și s%ir) se datorează doborâturilor locale de vânt sau zăpadă dar și ratei ridicate a mortalității arborilor cauzată de atingerea limitei fiziologice specifice pădurile virgine.

Valorile coeficienților de variație al creșterilor radiale sunt în strânsă legătură cu structura arboretelor, vârsta acestora și condițiile staționale. Astfel, pentru arboretele pluriene și implicit virgine, valorile coeficienților de variație ai creșterii radiale au valori superioare în comparație cu cele echiene (Roibu, 2010) evidențiind încă o dată superioritatea pădurilor virgine față de cele gospodărite.

Structura arboretelor virgine cercetate în raport cu creșterea în volum

Pentru determinarea creșterii în volum a arboretului s-a procedat mai întâi la stabilirea volumului arborilor (v) și a procentului creșterii în volum (piv), elemente necesare determinării creșterii în volum a arborilor și arboretelor prin metoda bazată pe o singură inventariere și pe probe de creștere radială extrase cu burghiul. Astfel, a fost determinată creșterea în volum pentru fiecare arbore în parte și în continuare prin însumarea acestor creșteri s-a determinat creșterea în volum pentru întreg arboretul (Iv) din cadrul suprafețelor de cercetare pentru perioada 2005-2013 (Tabelul 21). Media creșterilor anuale în volum în raport cu specia variază de la 0,673 m3 an-1 ha-1 (Retezat – Zănoaga BRAD) la 5,595 m3 an-1 ha-1 (Semenic P20). La nivel de suprafață de cercetare creșterea în volum fluctuează de la 5,595 m3 an-1 ha-1 (Semenic P20) până la 8,452 m3 an-1 ha-1 (Penteleu – Viforâta).

Tabelul 21

Creșterea în volum a arborilor și arboretelor în cadrul suprafețelor de cercetare permanente

La nivel de suprafață de cercetare creșterea în volum variază de la 5,595 m3 an-1 ha-1 (Semenic P20) până la 8,452 m3 an-1 ha-1 (Penteleu – Viforâta).

Comparativ cu arboretele gospodărite în regimul codrului grădinărit, unde, pentru arborete similare, creșterea în volum este cuprinsă între 4,2 și 6,7 m3 an-1 ha-1 (Guiman, 2007), arboretele virgine studiate prezintă caracteristicile unor arborete ce realizează creșteri în volum mai mari (chiar și pentru arboretele virgine), în ciuda influenței pe care o au asupra lui factorii de mediu și climatici dar și a influenței pe care o are vârsta înaintată a acestor arborete asupra creșterii în volum.

În pofida faptului că suprafața de cercetare permanentă Semenic P20 are cea mai mica creștere în volum (5,595 m3 an-1 ha-1), acesta este mare comparativ cu arboretele gospodărite. Aceasta se datorează poziționării arboretului la o altitudine mare (1532 m), cu un sezon scurt de vegetație (sub 3 luni), cu vânturi puternice și condiții extreme de vegetație.

În cazul suprafeței de cercetare permanentă Penteleu – Viforâta, unde arboretul înregistrează cea mai mare creștere în volum (8,452 m3 an-1 ha-1), aceasta se situează la o altitudine mai joasă (1128 m), cu o climă mai blândă iar proporția arborilor trecuți de vârsta maturității fiziologice este mai mica.

Serii dendrocronologice

În vederea elaborării seriilor dendrocronologice au fost prelevate probe de creștere radială pentru întreaga perioadă ontogenetică a arborilor, cu ajutorul burghiului Pressler, iar în urma prelucrărilor primare au fost analizate 725 carote de (182 pentru specia brad, 447 pentru specia fag și 96 pentru specia molid).

În continuare s-a trecut la elaborarea a unui număr de 8 serii dendrocronologice (2 pentru specia brad, 4 pentru fag și 2 pentru molid) din cadrul celor patru suprafețe de cercetare permanente virgine, situate în zone diferite din punct de vedere geografic și climatic din Carpații Sudici (Munții Semenic, Munții Retezat, Munții Făgăraș și Munții Buzăului).

Reprezentarea grafică a acestor serii dendrocronologice s-a realizat cu ajutorul pachetelor dplR și detrendeR din cadrul programului Rstudio pentru o perioadă comună de cel puțin 5 probe. Pentru maximizarea raportului semnal – zgomot s-a folosit o standardizare după funcția spline.

Serii dendrocronologice elaborate pentru BRAD

Seria dendrocronologică pentru brad Făgăraș – Șinca (fagaBR) are o lungime de 227 ani, fiind cuprinsă în intervalul 1778 și 2014. Creșterea radială medie (IR) a seriilor individuale este cuprinsă între 0,240 mm și 2,802 mm, cu o medie de 0,815 mm (Fig. 23).

Fig. 23 Seria dendocronologică Făgăraș – Șinca BRAD (fagaBR) standardizată după modelul spline (roșu).

Corelația dintre seriile individuale și seria medie de creștere este de 0,433 (Corr), cu o abatere standard (SD) de 0,495. Referitor la încrederea statistică a seriei dendrocronologice fagaBR, semnalul populațional comun (EPS) are o valoare de 0,576. Influența factorilor perturbatori exprimată prin valoarea sensibilității medii (Sens) este de 0,31. Coeficientul de corelație dintre creșterile consecutive exprimat prin autocorelația de ordinul I (AR1) are o valoare de 0,735. Variația comună dintre arbori, reprezentată de către raportul semnal – zgomot (SNR) are o valoare de 1,357 (Tabelul 22).

Tabelul 22

Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice fagaBR

Anii pozitivi și negativi extremi oferă informații asupra condițiilor de mediu la care au fost supuse arboretele în trecut (Sidor, 2011). Datorită vechimii interdatării seriilor dendrocronologice, s-au găsit informații cu privire la condițiile de mediu numai în câteva cazuri. Astfel, anii pozitivi extremi, pentru seria dendrocronologică fagaBR au fost: 1713, 1715, 1719, 1721, 1728, 1729, 1732, 1734, 1737, 1740, 1742, 1744, 1745, 1746, 1752, 1757, 1764, 1771, 1780, 1784, 1788, 1792, 1800, 1809, 1812, 1814, 2014 (an ploios – Sandu,2015).

Cu privire la anii negativi extremi, aceștia sunt: 1712, 1714, 1717, 1720, 1724, 1727, 1730, 1731, 1735, 1736, 1741, 1743, 1747, 1753, 1754, 1756, 1761, 1766, 1779, 1782, 1789, 1808, 1826.

Seria dendrocronologică pentru brad Penteleu – Viforâta (vifoBR) are o lungime de 273 de ani, cuprinzând perioada dintre 1742 și 2014. Creșterea radială medie (IR) este cuprinsă între 0,910 mm și 1,095 mm, cu o medie de 0,979 mm (Fig. 24).

Fig. 24 Seria dendrocronologică Penteleu – Viforâta (vifoBR) standardizată după modelul spline (roșu).

Corelația dintre seriile individuale și seria medie de creștere este de 0,275 (Corr), cu o abatere standard (SD) de 0,683. Semnalul populațional comun (EPS) are o valoare de 0,657 iar influența factorilor perturbatori, exprimată prin valoarea sensibilității medii (Sens), este de 0,267. Coeficientul de corelație dintre creșterile consecutive, exprimat prin autocorelația de gradul I (AR1) are o valoare de 0,794. Variația comună dintre arbori, reprezentată de către raportul semnal – zgomot (SNR), indică o valoare de 1,917 (Tabelul 23).

Tabelul 23

Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice vifoBR

Seria dendrocronologică vifoBR se caracterizează prin următorii ani extremi pozitivi: 1682, 1683, 1685, 1688, 1690, 1693, 1699, 1701, 1705, 1724, 1729, 1734, 1738, 1744, 1775, 1804 (anul 1803 an ploios – Topor, 1964), 1816, 1831, 2014 (an ploios – Sandu,2015).

În ceea ce privește extremele negative (ani caracteristici negativi), acestea au fost: 1684, 1686, 1687, 1696, 1700, 1706, 1715, 1718, 1727, 1740, 1741, 1745, 1874 (toamna anului 1873 a fost foarte secetoasă iar vara lui 1874 a fost de asemenea secetoasă – Topor, 1964).

Serii dendrocronologice elaborate pentru FAG

Seria dendrocronologică pentru fag Semenic P20 (semeFA) are o lungime de 273 ani, fiind cuprinsă în intervalul 1741 și 2013. Creșterea radială medie (IR) a seriilor individuale este cuprinsă între 0,970 mm și 1,013 mm, cu o medie de 0,993 mm (Fig.25).

Fig. 25 Seria dendocronologică Semenic P20 FAG (semeFA) standardizată după modelul spline (roșu).

Corelația dintre seriile individuale și seria medie de creștere este de 0,335 (Corr), cu o abatere standard (SD) de 0,557. Referitor la încrederea statistică a seriei dendrocronologice semeFA, semnalul populațional comun (EPS) are o valoare de 0,497. Influența factorilor perturbatori exprimată prin valoarea sensibilității medii (Sens) este de 0,390. Coeficientul de corelație dintre creșterile consecutive exprimat prin autocorelația de ordinul I (AR1) are o valoare de 0,512. Variația comună dintre arbori, reprezentată de către raportul semnal – zgomot () are o valoare de 0,989 (Tabelul 24).

Tabelul 24

Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice semeFA

Anii caracteristici, în care arboretul a avut un aport auxologic (ani pozitivi) au fost: 1653, 1656, 1657, 1660, 1667, 1668, 1669, 1671, 1672, 1675, 1676, 1678, 1680, 1684, 1686, 1688, 1690, 1694, 1706, 1708, 1709, 1716, 1726, 1730, 1735, 1740, 1751, 1761. Iar anii în care arboretul a fost perturbat de la creșterea auxologică firească au fost: 1652, 1654, 1655, 1659, 1661, 1662, 1663, 1665, 1666, 1670, 1673, 1674, 1677, 1679, 1681, 1682, 1687, 1689, 1695, 1712, 1719, 1725, 1750, 1777, 1780, 1791.

Seria dendrocronologică pentru fag Retezat – Zănoaga (reteFA) are o lungime de 240 ani, fiind cuprinsă în intervalul 1775 și 2014. Creșterea radială medie (IR) a seriilor individuale este cuprinsă între 0,459 mm și 2,921 mm, cu o medie de 1,000 mm (Fig. 26).

Fig. 26 Seria dendocronologică Retezat – Zănoaga FAG (reteFA) standardizată după modelul spline (roșu).

Corelația dintre seriile individuale și seria medie de creștere este de 0,250 (Corr), cu o abatere standard (SD) de 0,576. Referitor la încrederea statistică a seriei dendrocronologice reteFA, semnalul populațional comun (EPS) are o valoare de 0,454. Influența factorilor perturbatori exprimată prin valoarea sensibilității medii (Sens) este de 0,356. Coeficientul de corelație dintre creșterile consecutive exprimat prin autocorelația de ordinul I (AR1) are o valoare de 0,620. Variația comună dintre arbori, reprezentată de către raportul semnal – zgomot (SNR) are o valoare de 0,833 (Tabelul 25).

Tabelul 25

Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice reteFA

Ani caracteristici pozitivi: 1912 (anii 1911 și 1912 au fost ploioși – Sandu, 2015), 1915 ( an ploios – Sandu, 2015), 1918, 1919 (an foarte ploios – Sandu, 2015), 1920 (anul 1919 an ploios – Sandu, 2015), 1922, 1932, 1935, 1941 (an ploios – Sandu, 2015), 1943, 1947, 1948, 1950, 1954 (vara anului 1954 ”a fost ploioasă și răcoroasă, iar iarna a fost rece și cu ninsori abundente” – Topor, 1964; Sandu, 2015), 1955 ( an ploios – Sandu, 2015), 1966, 1974 (an ploios – Sandu, 2015), 1983, 1987, 2014 (an ploios – Sandu, 2015).

De remarcat aspectul potrivit căruia în anii cu precipitații reduse (1947, 1948, 1950, 1983, 1987 – Sandu, 2015, Topor, 1964) au fost înregistrate creșteri radiale însemnate. Aceste creșteri se datorează prezenței topoclimatelor din zona cercetată (Munții Retezat) dar și puterii de autoreglare pe care o au aceste arborete virgine.

Anii caracteristici negativi au fost influențați de condițiile climatice în diferite moduri. Pentru seria dendrocronologică reteFA anii caracteristici negativi sunt: 1913 (vegetația a suferind în urma lapoviței, ninsorilor, înghețurilor și brumei căzute în luna aprilie – Topor, 1964; Sidor, 2011), 1916, 1917 (an secetos – Sandu, 2015), 1923 (an secetos – Sandu, 2015), 1928 (prima parte a anului a fost ”timp rece, vântos și secetos” – Topor, 1964, Sandu, 2015), 1929 (anul 1928 a fost secetos – Sandu, 2015), 1930, 1931, 1936, 1939, 1949 (an secetos – Sandu, 2015), 1952 ( an secetos – Sandu, 2015), 1993 (an secetos – Sandu, 2015), 1999 (an secetos – Sandu, 2015), 2000 (an secetos – Sandu, 2015), 2006 (an secetos – Sandu, 2015), 2012 (an secetos – Sandu, 2015, Mateescu, 2015, EEA, 2013).

Seria dendrocronologică pentru fag Făgăraș – Șinca (fagaFA) are o lungime de 260 ani, fiind cuprinsă în intervalul 1755 și 2014. Creșterea radială medie (IR) a seriilor individuale este cuprinsă între 0,375 mm și 1,281 mm, cu o medie de 0,706 mm (Fig. 27).

Fig. 27 Seria dendocronologică Făgăraș – Șinca FAG (fagaFA) standardizată după modelul spline (roșu).

Corelația dintre seriile individuale și seria medie de creștere este de 0,354 (Corr), cu o abatere standard (SD) de 0,366. Referitor la asigurarea statistică a seriei dendrocronologice fagaFA, semnalul populațional comun (EPS) are o valoare de 0,261. Influența factorilor perturbatori exprimată prin valoarea sensibilității medii (Sens) este de 0,352. Coeficientul de corelație dintre creșterile consecutive exprimat prin autocorelația de ordinul I (AR1) are o valoare de 0,569. Variația comună dintre arbori, reprezentată de către raportul semnal – zgomot (SNR) are o valoare de 0,353 (Tabelul 26).

Tabelul 26

Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice fagaFA

Anii în care au fost creșteri importante (ani pozitivi) au fost: 1711, 1713, 1715, 1717, 1722, 1723, 1724, 1726, 1727, 1730, 1736, 1745, 1779, 1799, 1823, 1853, 1856, 1868, 1919 (an ploios – Sandu, 2015).

Datorită puterii de autoreglare a pădurilor virgine, seceta anului 1867 (Topor, 1964) nu a reușit să influențeze creșterea arboretului, evidențiind încă odată superioritatea ecosistemelor naturale în comparație cu cele gospodărite.

Datorită condițiilor climatice, care au reprezentat factori limitativi pentru procesele auxologice a arborilor de fag din această zonă, anii care se evidențiază ca și ani negativi au fost: 1710, 1714, 1716, 1721, 1725, 1728, 1732, 1738, 1749, 1753, 1769, 1785, 1797 (an secetos – Topor, 1964), 1827, 1839, 1870.

Seria dendrocronologică pentru fag Penteleu – Viforâta FAG (vifoFA) are o lungime de 304 ani, fiind cuprinsă în intervalul 1711 și 2014. Creșterea radială medie (IR) a seriilor individuale este cuprinsă între 0,935 mm și 1,040 mm, cu o medie de 0,987 mm (Fig. 28).

Fig. 28 Seria dendocronologică Penteleu – Viforâta FAG (vifoFA) standardizată după modelul spline (roșu).

Corelația dintre seriile individuale și seria medie de creștere este de 0,305 (Corr), cu o abatere standard (SD) de 0,547. Referitor la încrederea statistică a seriei dendrocronologice vifoFA, semnalul populațional comun (EPS) are o valoare de 0,763. Influența factorilor perturbatori exprimată prin valoarea sensibilității medii (Sens) este de 0,320. Coeficientul de corelație dintre creșterile consecutive exprimat prin autocorelația de ordinul I (AR1) are o valoare de 0,674. Variația comună dintre arbori, reprezentată de către raportul semnal – zgomot (SNR) are o valoare de 3,227 (Tabelul 27).

Tabelul 27

Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice vifoFA

Din analiza realizată se pot remarca anii pozitivi extremi după cum urmează: 1651, 1653, 1656, 1662, 1665, 1666, 1667, 1669, 1670, 1674, 1676, 1677, 1679, 1682, 1687, 1693, 1696, 1700, 1726, 1749, 1752.

Anii negativi extremi sunt: 1652, 1654, 1655, 1657, 1658, 1660, 1664, 1668, 1675, 1680, 1681, 1683, 1685, 1717.

Serii dendrocronologice pentru MOLID

Seria dendrocronologică pentru molid Retezat – Zănoaga (reteMO) are o lungime de 95 ani, fiind cuprinsă în intervalul 1920 și 2014. Creșterea radială medie (IR) a seriilor individuale este cuprinsă între 0,960 mm și 1,086 mm, cu o medie de 0,993 mm (Fig. 29).

Fig. 29 Seria dendocronologică Retezat – Zănoaga MOLID (reteMO) standardizată după modelul spline (roșu).

Corelația dintre seriile individuale și seria medie de creștere este de 0,532 (Corr), cu o abatere standard (SD) de 1,023. Referitor la încrederea statistică a seriei dendrocronologice reteMO, semnalul populațional comun (EPS) are o valoare de 0,624. Influența factorilor perturbatori exprimată prin valoarea sensibilității medii (Sens) este de 0,271. Coeficientul de corelație dintre creșterile consecutive exprimat prin autocorelația de ordinul I (AR1) are o valoare de 0,740. Variația comună dintre arbori, reprezentată de către raportul semnal – zgomot (SNR) are o valoare de 1,662 (Tabelul 28).

Tabelul 28

Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice reteMO

Influența pe care o au precipitațiile în creșterea arborilor, este importantă în cele mai multe cazuri. Astfel anii extremi pozitivi sunt următorii: 1913 (an ploios – Topor, 1964), 1918, 1920, 1923, 1924, 1926, 1929, 1934, 1944, 1948, 1949, 1965, 1972, 1975, 2014 (an ploios – Sandu, 2015). Se remarcă încă odată influența topoclimatelor din Munții Retezat dar și caracteristicile de autoreglare a pădurilor virgine prin faptul că în perioade în care climatul a fost secetos în restul țării, conform analizei istoricului climei, în anumiți ani (1918, 1920, 1923, 1924, 1926, 1948, 1949, 1965 – Topor, 1964; Sandu, 2014) auxologice normale nu au fost influențate negativ de deficitul de precipitații.

Anii în care creșterea arborilor din cadrul seriei dendrocronologice reteMO a fost redusă (ani caracteristici negativi) sunt: 1904 (an extrem de secetos – Topor, 1964), 1908 (an secetos – Sandu, 2015), 1911, 1917 (an secetos – Sandu, 2015), 1919, 1922, 1927 (an secetos – Sandu, 2015), 1928 ( începutul anului temperaturi scăzute iar cea de-a doua parte secetoasă – Topor, 1964), 1933, 1935 (an secetos – Sandu, 2015), 1940, 1941, 1946 (an secetos – Sandu, 2015), 1952 (an extrem de secetos – Topor, 1964; Sandu, 2015), 1956, 1961, 1962 (an secetos – Sandu, 2015), 1963 (an secetos – Sandu, 2015), 1978, 1984, 1988 (an secetos – Sandu, 2015), 1999 (an secetos – Sandu, 2015), 2003 (iarna și primăvara anului 2003 fiind extrem de secetoase – Barbu și Popa, 2004; Mateescu si Sandu, 2015; EEA, 2013; Sandu, 2015), 2010 (an secetos – Mateescu si Sandu, 2015; EEA, 2013; Sandu, 2015), 2012 (an secetos – Mateescu si Sandu, 2015; EEA, 2013; Sandu, 2015).

Seria dendrocronologică pentru molid Penteleu – Viforâta (vifoMO) are o lungime de 245 ani, fiind cuprinsă în intervalul 1770 și 2014. Creșterea radială medie (IR) a seriilor individuale este cuprinsă între 0,930 mm și 1,788 mm, cu o medie de 0,999 mm (Fig. 30).

Fig. 30 Seria dendocronologică Penteleu – Viforâta MOLID (vifoMO) standardizată după modelul spline (roșu).

Corelația dintre seriile individuale și seria medie de creștere este de 0,437 (Corr), cu o abatere standard (SD) de 0,855. Referitor la încrederea statistică a seriei dendrocronologice vifoMO, semnalul populațional comun (EPS) are o valoare de 0,694. Influența factorilor perturbatori exprimată prin valoarea sensibilității medii (Sens) este de 0,268. Coeficientul de corelație dintre creșterile consecutive exprimat prin autocorelația de ordinul I (AR1) are o valoare de 0,824. Variația comună dintre arbori, reprezentată de către raportul semnal – zgomot (SNR) are o valoare de 2,271 (Tabelul 29).

Tabelul 29

Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice vifoMO

Anii caracteristici pozitivi: 1694, 1695, 1697, 1698, 1701, 1705, 1713, 1715, 1717, 1720, 1722, 1725, 1727, 1728, 1729, 1731, 1732, 1733, 1737, 1739, 1750, 1752, 1788, 1800, 2014 (an ploios – Sandu, 2014)

Ani caracteristici negativi: 1693, 1696, 1699, 1704, 1708, 1709, 1710, 1716, 1718, 1719, 1721, 1726, 1730, 1734, 1736, 1740, 1743, 1747, 1756, 1769, 1782, 1783, 1786, 1795, 1797 (an secetos – Topor, 1964), 2012 (an secetos – Mateescu si Sandu, 2015; EEA, 2013; Sandu, 2015).

Pe baza rezultatelor obținute și prezentate privind seriile dendrocronologice se poate evidenția faptul că au fost elaborate cele 8 serii dendrocronologice ( 2 pentu specia brad, 4 pentru fag și 2 pentru molid) din cadrul unor păduri virgine din Carpații Sudici. Lungimea acestor serii dendrocronologice variază de la 95 ani (reteMO) până la 304 ani (vifoFA), majoritatea seriilor dedrocronologice sunt mai mari de 227 ani. Pentru realizarea acestor serii dendrocronologice au fost prelevate 725 de probe de creștere radială, lățimea inelului anual variind de la 0,240 mm • an -1 (fagaBR) până la 2,921 mm • an -1(reteFA). Indicii de creștere analizați grafic prezintă o dinamică uniformă, fără variații prea mari de creștere. În general corelațiile dintre seriile individuale și seria medie de creștere (Corr) au valori acceptabile cu excepția seriilor dendrocronologice reteFA (0,250) și vifoBR (0,275). Legături corelative mai mari se întâlnesc la seriile dendrocronologice făgaBR (0,433), reteMO (0,532) și vifoMO (0,437). Gradul de abatere a valorilor individuale de la media aritmetică, exprimat prin abaterea standard (SD) are valori cuprinse între 0,366 (fagaFA) și 1,023 (reteMO). Asigurarea statistică a seriilor, este reprezentată de către semnalul populațional comun (EPS) care are valori cuprinse între 0,261 (fagaFA) și 0,763 (vifoFA).

Cele mai multe dintre seriile dendrocronologice analizate, au valori ale semnalului populațional comun (EPS) mai mari de 0,497, valori caracterizate de o legătură medie și puternică între variabile. Sensibilitatea medie (Sens) identificată prin variațiile anuale ale inelului și implicit de potențialul dendrocronologic al probei (Popa, 2004) are valori mai mici de 0,390, ceea ce denotă că influența factorilor limitativi de creștere asupra formării inelului anual este scăzută. Coeficientul de corelație dintre creșterile consecutive, exprimat prin autocorelația de ordinul I (AR1) indică legături de intensitate medie și puternică, având valori cuprinse între 0,512 (semFA) și 0,824 (vifoMO). Cu privire la relația semnal – zgomot (SNR), care redă variația comună dintre arbori, are valori cuprinse între 0,353 (fagaFA) și 3,227 (vifoFA), majoritatea dintre seriile dendrocronologice analizate au valori mai mari de 0,833. Anii caracteristici pozitivi pozitivi si negativi nu au coincis întotdeauna cu anii climatici extremi (an de secetă și ani cu precipitații extreme), datorită puterii de autoreglare pe care o au ecosistemelor virgine și datorită topoclimatelor din zonele unde sunt amplasate suprafețele de cercetare permanente.

Arbori cu vârste înaintate din cadrul suprafețelor de cercetare permanente

În arboretele virgine, în mod logic, se regăsesc arbori din toate categoriile de vârstă, de la cei cu vârste fragede până la cei cu vârste foarte înaintate. Analiza creșterii arborilor individuali este deasemenea importantă în analiza dinamicii acesteia. În acest scop, au fost aleși arborii cu vârsta cea mai înaintată din cadrul suprafețelor de cercetare permanente virgine și s-a reprezentat grafic creșterea lor până la momentul actual cu o medie aritmetică a creșterilor (Fig. 31).

Fig. 31 Creșterile radiale ale celor mai vârstnici arbori din cadrul suprafețelor de cercetare permanente virgine.

Fig. 31 Variația creșterile radiale ale celor mai vârstnici arbori din cadrul suprafețelor de cercetare permanente virgine (continuare).

Fig. 31 Variația creșterile radiale ale celor mai vârstnici arbori din cadrul suprafețelor de cercetare permanente virgine (continuare).

Fig. 31 Variația creșterile radiale ale celor mai vârstnici arbori din cadrul suprafețelor de cercetare permanente virgine (continuare).

Se observă o variabilitate individuală a creșterilor specifică fiecărui arbore analizat, cu perioade alternante de creștere, datorate în principal de relația dintre arbori (de natură competițională) dar și de factori externi precum evenimente majore (secetă prelungită, precipitații în exces, înghețuri târzii etc.). La majoritatea arborilor se evidențiază un regres auxologic în perioada 1947 – 1949 sau 2000-2003, cunoscute ca perioade secetoase (Sandu, 2015).

Unii din acești arbori au intrat în procesul de regres auxologic (260 FA-Semenic P20, 132 BR-Penteleu – Viforâta , 353 MO- Penteleu – Viforâta, 345 MO-Retezat – Zănoaga, 187 FA-Făgăraș – Șinca ) iar ceilalți înregistrând încă o creștere radială ascendentă (373 FA- Viforâta – Penteleu, 305 BR-Făgăraș – Șinca și 271 FA-Retezat –Zănoaga). Cu privire la creșterea radială a acestora minimul este de 0,08 mm (Penteleu -Viforâta 132BR) iar maximul este de 5,38 mm (Făgăraș -Șinca 187FA). Media creșterilor radiale ale arboretelor cuprinse în suprafețelor de cercetare permanente variază de la 0,97 mm (Penteleu – Viforâta 353MO) până la 1,69 mm(Retezat -Zănoaga 271FA). Vârstele arborilor din care au fost extrase probele de creștere radială sunt înaintate (Tabelul 30), specifice pădurilor virgine, acestea variind de la 104 ani (Retezat -Zănoaga 271FA) până la 365 ani (Penteleu -Viforâta 273FA).

Tabelul 30

Parametrii arborilor cu vârste înaintate

Acești arbori vârstnici, au valori ale elementelor taxatorice ridicate iar volumul acestora înregistrează , valori ridicate cuprinse între 1,17 m3 (Retezat -Zănoaga 271FA) și 11,11 m3 (Făgăraș -Șinca 187FA).

Relația climat – creștere radială a arborilor din cadrul suprafețelor de cercetare permanente virgine

Creșterea arborilor este determinată de mai mulți factori, în mod diferit unul față de celălalt, iar variabilitatea climatului este unul dintre acești factori. Climatul, odată ce a fost reconstruit prin tehnici de dendroclimatologie, permite cunoașterea variabilității naturale a sistemului climă (Sidor, 2011). Analiza dinamicii creșterilor radiale în raport cu climatul s-a realizat cu ajutorul pachetului treeclim (Zang, 2015), din cadrul programului Rstudio (Fig. 32). Datele climatice folosite (temperaturi și precipitații) pentru intervalul 1901 – 2014 au fost de tipul CRU TS3.22 (CEDA, 2014).

Fig. 32 Corelația creșterilor radiale cu temperatura și precipitațiile înregistrate în perioada 1901 – 2014 în suprafețele de cercetare permanente.

Fig. 32 Corelația creșterilor radiale cu temperatura și precipitațiile înregistrate în perioada 1901 – 2014 în suprafețele de cercetare permanente (continuare).

Fig. 32 Corelația creșterilor radiale cu temperatura și precipitațiile înregistrate în perioada 1901 – 2014 în suprafețele de cercetare permanente (continuare).

Fig. 32 Corelația creșterilor radiale cu temperatura și precipitațiile înregistrate în perioada 1901 – 2014 în suprafețele de cercetare permanente (continuare).

Fig. 32 Corelația creșterilor radiale cu temperatura și precipitațiile înregistrate în perioada 1901 – 2014 în suprafețele de cercetare permanente (continuare).

Corelația dintre creșterea radială și valorile temperaturii și precipitațiilor a fost realizată pe o perioadă de 114 ani, creșterea radială a arborilor nefiind influențată de temperatură și de precipitații, o posibilă explicație fiind variabilitatea foarte mare prezentă în arboretele virgine, demonstrându-se astfel că acest tip de ecosisteme au o stabilitate ridicată la variațiile climatice. Excepție fac arboretele din cadrul suprafețelor de cercetare permanente Retezat –Zănoaga FAG și Semenic P20 FAG în care creșterea radială este influențată de temperatură. De asemenea, în suprafața de cercetare permanentă Retezat – Zănoaga MOLID, se poate observa o influență redusă a precipitaților asupra creșterilor radiale.

Descrierea fazelor de dezvoltare identificate în cuprinsul suprafețelor virgine cercetate

Pădurea reprezintă un sistem ecologic complex cu o structură dinamică fiind un rezultat al multiplelor procese organice și anorganice, cu o evoluție sinuoasă în timp și spațiu (Leibundgut, 1959; Cenușă, 1996; Roibu, 2013). Pornind de la această realitate, se poate afirma că pădurile virgine au o dinamică specifică, determinată în principal de succedarea mai multor etape de evoluție (Cenușă, 1996). Pentru caracterizarea arboretelor virgine cercetate, cu ocazia elaborării prezentei teze de doctorat la identificarea, delimitarea și descrierea fazelor de dezvoltare au fost utilizate aspecte metodologice specifice bazate pe definiția ”o fază de dezvoltare reprezintă o etapă de dezvoltare evident diferită structural în cadrul unei anumite asociații forestiere ” (Cenușă, 1996).

În cele ce urmează vor fi descrise fazele de dezvoltare surprinse în cadrul arboretelor cuprinse în suprafețele de cercetare permanente.

Suprafața de cercetare permanentă Retezat – Zănoaga

Delimitarea în cadrul arboretului studiat a suprafețelor situate în diferite faze de dezvoltare s-a realizat în teren cu ajutorul sistemului de poziționare globală (GPS), avându-se în vedere metodologia specifică delimitării acestor arii de pădure (Fig.33).

În faza de tinerețe se găsesc mulți arbori de dimensiuni reduse, la care creșterea în suprafața de bază și volum este mare. Etajarea arboretului este optimă cu un început de diferențiere, unde vitalitatea arborilor este ridicată iar mortalitatea redusă, ducând la o stabilitate foarte mare a structurii și capacității de creștere. Această fază de dezvoltare reprezintă 6 % din suprafața de cercetare permanentă Retezat – Zănoaga.

Fig. 33. Fazele de dezvoltare întâlnite și delimitate în cadrul arboretului din suprafața de cercetare permanentă Retezat – Zănoaga.

Porțiunea de pădure aflată în faza inițială este caracterizată de asemenea, de un număr mare de arbori, dar cu dimensiuni mai mari decât în faza de tinerețe, valorile creșterilor scad în intensitate, dar sunt încă relativ ridicate. Se observă anumite tendințe de bietajare sau chiar multietajare, arborii având o vitalitate ridicată în etajele mijlociu și inferior generându-se o mortalitate ridicată în etajul inferior, cauzată de procesele competiționale și lipsa regenerării. Suprafața ocupată de această fază reprezintă 8 % din totalul suprafeței de cercetare.

Comparativ cu celelalte faze de dezvoltare descrise anterior, faza optimală, are încă un număr mare de arbori, dar de dimensiuni mai mari. Creșterea în diametru scade, dar în schimb creșterea în volum atinge cote mari. Volumul înregistrează valori ridicate si apare tendința de unietajare. Mortalitatea crește în etajele inferior și mijlociu în detrimentul vitalității, care este în scădere iar regenerarea este prezentă doar în golurile din arboret. Ocupă o suprafață importantă din cadrul suprafeței de cercetare, respectiv 50 %.

Faza terminală ocupă 26 % din aria totală a suprafeței de cercetare permanentă Retezat – Zănoaga și are în componență un număr redus de arbori, predominant groși. Creșterea este redusă iar volumul este ridicat, iar arborii din cauza vârstei înaintate se apropie de maturitatea fiziologică. Mortalitatea este încă redusă în plafonul superior, dar ridicată în cele inferioare, vitalitatea fiind în regres continuu iar regenerarea, încă redusă.

Suprafața de arboret aflată faza de degradare are un număr foarte redus de arbori de dimensiuni mari, creșterea se accentuează, datorită apariției arborilor tineri de dimensiuni mai mici. Volumul este într-o scădere rapidă, declanșându-se regenerarea. Suprafața ocupată este de 3 % din suprafața de cercetare permanentă.

Faza de regenerare care ocupă 7 % din cuprinsul suprafeței de cercetare permanentă Retezat – Zănoaga, se caracterizează printr-un numărul redus de arbori, predominând arborii subțiri iar creșterea în diametru tinde din nou către maxim. Datorită intensității proceselor fiziologice vitalitatea este din nou scăzută în etajul superior iar mortalitatea este ridicată în etajele mijlociu și inferior. Regenerarea atinge cote maxime cu competiție foarte ridicată între arbori.

În suprafața de cercetare permanentă Penteleu – Viforâta, comparativ cu suprafața de cercetare Retezat – Zănoaga, au fost colectate și date privind poziția fiecărui arbore, care ulterior au fost unite cu celelalte elemente de descriere a arborilor și arboretului, creându-se astfel, oportunitatea de analiză și reprezentare mai în detaliu a acestora. Pentru reprezentarea și analiza fazelor de dezvoltare ale arboretelor surprinse în cadrul suprafeței de cercetare au fost folosite echipamente de teren și aplicații informatice moderne (Fig. 34), precum FieldMap și ArcGis, dar în alegerea soluției optime cea mai mare pondere decizională au avut-o datele din teren.

Fig. 34. Fazele de dezvoltare întâlnite și delimitate în cadrul arboretului din suprafața de cercetare permanentă Penteleu – Viforâta.

Se poate observa că suprafața de cercetare cuprinde toate fazele de dezvoltare specifice pădurilor virgine, dar cu o proporție de participare diferită (Tabelul 31). Pentru a surprinde cât mai bine fazele de dezvoltare în pădurile virgine este necesar ca suprafața cercetată să fie mai mare de un hectar. Valorile unitare calculate sunt direct influențate de suprafața ocupată de fazele de dezvoltare specifice pădurilor virgine din cadrul suprafeței de cercetare.

Tabelul 31

Parametrii de caracterizare a fazelor de dezvoltare din cuprinsul arboretului virgin din SCP Penteleu – Viforâta

* Numărul de arbori cu dbh ≥ 8cm

Faza de tineret conține un număr mare de arbori cu diametre mici (dbh < 8 cm) , numărul arborilor cu diametrul de bază mai mare de 8 cm fiind redus (4 arbori). Suprafața ocupată de această fază fiind de 1% din suprafața de cercetare Penteleu – Viforâta. Creșterea în diametru și suprafața de bază are valori ridicate iar vârsta arborilor este redusă, cu excepția câtorva arbori foarte bătrâni care au o medie de vârstă de 245 ani. Acești arbori în vârstă au un volum mediu unitar de 2,60 m3.

Faza inițială este caracteriză de un număr mare de arbori de dimensiuni mici și un număr redus de arbori cu diametrul mai mare de 8 cm (13 arbori). Ocupă 2 % din suprafața de cercetare. Creșterea radială medie este de 0,97 mm iar procentul creșterii în suprafața de bază (dbh ≥ 8 cm) variază de la 16,88 la 42,99 cu un maxim de 28,81. Vârsta arborilor cu diametrul de bază mai mare de 8 cm variază de la 32 ani la 127 ani cu o medie de 76 ani. Volumul mediu unitar este mai mic decât cel înregistrat de suprafața de arboret aflat în faza de tineret, înregistrând o valoare de 0,11 m3.

În faza optimală se regăsesc un număr mare de arbori (112), de dimensiuni mijlocii iar suprafața ocupată este 21 % din suprafața de cercetare. Creșterea radială în diametru are o medie de 1,06 mm iar procentul creșterii în suprafața de bază are de asemenea, o medie ridicată, datorită prezenței mare de arbori cu dimensiuni mijlocii, având o valoare medie de 23,90.Vârsta, variază de la 11ani la 365 ani, cu o medie de 89 ani. Volumul mediu unitar începe să crească, fapt specific acestei faze de dezvoltare, atingând valoarea de 0,86 m3.

Faza terminală cuprinde o suprafață din arboretul cercetat ocupată de un număr de 178 arbori cu diametrul de bază mai mare de 8 cm și ocupă 41 % din suprafața de cercetare Penteleu – Viforâta. Creșterea radială în diametru variază de la 0,14 mm la 9,71 mm cu o medie de 1,13 mm. Procentul mediu al creșterii în volum este de asemenea mare, datorat suprafeței relativ mai mare ocupată de această fază, în ciuda particularităților specifice acestei faze, conform cărora creșterea este mai redusă, înregistrând valoarea de 16,94. Conform metodologiei specifice de delimitare a fazelor de dezvoltare, arborii din cadrul acestei faze au vârste înaintate, fapt confirmat și în cazul suprafeței de cercetare permanent Penteleu – Viforâta, în care arborii ajung și până la vârsta de 328 de ani iar vârsta medie este de 112 ani. Cu privire la volum, se confirmă ipoteza, că volumul arborilor cuprinși în această fază de dezvoltare, înregistrează valori ridicate, volumul mediu unitar având valoarea de 1,74 m3.

Caracteristic fazei de dezagregare este prezența arborilor de dimensiuni mari, care au ajuns la maturitatea fiziologică, iar eliminarea lor atinge cote maxime. În cadrul aceste faze de dezvoltare sunt prezenți 28 de arbori cu diametru de bază mai mare de 8 cm iar suprafața ocupată atingând valoarea de 5 % din suprafața de cercetare. Creșterea radială (pentru arborii inventariați) are un minim de 0,15 mm și un maxim de 4,21 mm. Creșterea radială medie este de 0,99 mm. Cum este caracteristic fazei de dezagregare, creșterea în suprafața de bază este în scădere, procentul de creștere în suprafața de bază variind de la 2,90 la 24,11 cu o medie de 12,52. Vârsta arborilor din cadrul aceste faze de dezvoltare are valori apropiate de cele din literatura de specialitate (Cenușă, 1996), având o medie de 120 de ani. Cu la volumul mediu unitar, acesta are valori ridicate, înregistrând valoarea de 1,82 m3.

Faza de regenerare este asemănătoare cu faza de dezagregare, doar că numărul arborilor vârstnici, de mari dimensiuni scade. În cazul acestei faze au fost inventariați un număr de 62 de arbori cu diametrul de bază mai mare de 8 cm, numărul acestora fiind direct proporțional cu suprafața ocupată (30%). Creșterea radială medie are valoarea de 1,62 mm iar procentul mediu al creșterii în suprafața de bază este de 18,20. Cu privire la vârsta arborilor din cadrul acestei faze, aceasta crește, atingând valoarea medie de 158 de ani. Volumul unitar este de asemenea ridicat cu o valoare de 3,28 m3.

Rezultatele cercetărilor sunt preliminare, extinderea acestora și la categoriilor de diametre de bază mai mici de 8 cm, ar putea crea oportunitatea de a surprinde mecanismele de funcționare a fazelor de dezvoltare și implicit a pădurilor virgine din care fac parte.

Biodiversitatea structurală, lemnul mort și aspecte privind biomasa și stocul de carbon ale acestuia din suprafețele de cercetare permanente virgine

Deoarece biodiversitatea este suma proceselor îndelungate și complexe de natură evolutivă (Giurgiu, 2013), este necesară o cunoaștere științifică mai amănunțită a acesteia în pădurile virgine. Din punct de vedere științific, se poate vorbi de biodiversitate genetică, biodiversitate specifică (a speciilor), biodiversitate landșaftică (peisagistică) și biodiversitate ecosistemică (Giurgiu, 2013). În cadrul cercetărilor efectuate a fost tratată mai mult latura ecosistemică a biodiversității structurale. Măsurarea intensității diversității structurale s-a realizat prin intermediul Curbei Lorenz dar și prin intermediul indicilor Camino și Gini.

Importanța lemnului mort în conservarea biodiversității în ecosistemele forestiere este recunoscută pe plan internațional (Duduman, 2009). Lemnul mort reprezintă adăpost și hrană pentru diferite specii, care au dispărut din pădurile cultivate. Pe lângă acestea, el mai are un rol important în stocarea carbonului, ajutând la încetinirea procesului de încălzire globală.

5.4.1 Analiza biodiversității structurale. Curba Lorenz, indicii de testare a biodiversității structurale Camino și Gini

Pentru testarea heterogenității arboretelor virgine studiate (Tabelul 32) s-au calculat indicii Camino (H) și Gini (G), iar reprezentarea grafică s-a realizat prin construirea curbei Lorenz (Fig. 35).

Fig. 35 Curba Lorenz.

Reprezentarea grafică indică o mare diversitate structurală, pentru toate suprafețele de probă permanente cercetate, specifică acestor tipuri de ecosisteme forestiere, suprafața dintre linia egalității și curba Lorenz fiind destul de mare, fapt demonstrat și de valorile indicelui Gini (G), care este foarte apropiat de valoare 1, valoare maximă a biodiversității.

Tabelul 32

Valorile indicilor Gini (G) și Camino (H) pentru suprafețele de probă permanentă Semenic P20, Retezat-Zănoaga, Făgăraș-Șinca și Penteleu-Viforâta

Indicele Gini (G) pentru toate suprafețele de cercetare permanentă are valori mai mari decât valoarea 0,51, regăsită în alte studii de specialitate pentru arboretele virgine (Duduman, 2011), evidențiind astfel gradul ridicat al diversității structurale. De apreciat este că și valorile indicelui Camino (mai mici decât 2,00), demonstrează o lipsă a omogenității structurale. Potrivit literaturii de specialitate, valoarea 10, a indicelui Camino, reprezintă o omogenitate mare, iar valoarea 2 o lipsă a omogenității (Barbu, Cenușă, 2001, Guiman, 2007). Alte cercetări anterioare au demonstrat că pentru arboretele virgine valoarea indicelui Camino (H) ar trebui să fie în jurul valorii 2 (Roibu, 2010), arboretele din cadrul suprafețelor de probă cercetate înregistrând astfel de valori, evidențiindu-se pe această cale gradul mare de heterogenitate al acestor arborete în comparație cu alte păduri virgine.

Toate aceste cercetări, demonstrează că arboretele cuprinse în suprafețele de probă permanente Semenic P20, Retezat – Zănoaga, Făgăraș – Șinca și Penteleu – Viforâta au însușirile pădurilor virgine, caracterizate printr-un grad avansat de integritate, autoreglare, stabilitate și autoconservare (Giurgiu, 1988). Acestea au ca efect, rezistența, acestor ecosisteme primare, la diferiți factori naturali sau antropici, fiind în același timp un model demn de urmat pentru pădurile cultivate.

Lemnul mort din cadrul suprafețelor de cercetare permanente

Una dintre caracteristicile cele mai importante ale pădurilor virgine este prezența lemnului mort în diferite forme și stadii de descompunere. În pofida importanței deosebite, în păstrarea biodiversității naturale, cantitatea de lemn mort este în medie de 5% în pădurile gospodărite din Europa (Merce, 2009). Prezența lemnului mort are importanță deosebită pentru ecosistemul din care face parte deoarece reprezintă sursă de hrană pentru diverse viețuitoare ale pădurii (ciuperci, insecte, etc.), protejând astfel arborii vii, o sursă de energie regenerabilă, de nutrienți ai solului (prin descompunerea lemnului mort rezultând elemente minerale, nutrienți și azot) și nu în ultimul rând lemnul mort are un rol important în absorbția de CO2 (Tomescu, 2011). Toate acestea, denotă faptul că prezența lemnului mort în cantități cât mai mari este imperativă pentru funcționarea tuturor ecosistemelor forestiere și implicit ale celor virgine.

Pentru a analiza distribuția necromasei în raport cu categoria de lemn mort, acesta a fost împărțit în două categorii: lemn mort pe picior (S) și lemn mort căzut la pământ (L) iar mai departe, în raport cu gradul de descompunere, aceste categorii au fost împărțite în două subcategorii (S1 – lemn pe picior, mort recent; S2 – lemn mort pe picior cu o existență îndelungată; L1 – lemn căzut la pământ, mort recent; L2 – lemn mort căzut la pământ, cu o existență îndelungată). În cadrul tuturor suprafețelor de cercetare permanentă se poate observa, cu privire la categoria din care face parte, că majoritatea sunt arbori morți, căzuți la pământ, cu lemn moale și fără coajă (Fig. 36). Drept urmare, arboretele cercetate, nu au fost influențate de-a lungul timpului de activități antropice, din acest punct de vedere ele pot fi considerate virgine. În acest mod, acestea, au reușit să stabilizeze de-a lungul timpului ecosistemele în care sunt încadrate, prin furnizarea de hrană și habitate pentru multe specii, asigurând echilibrul rețelelor trofice (Tomescu, 2011). Se mai poate observa că procentul de lemn mort pe picior este mic pentru toate suprafețele, rezultând că arboretele respective nu au fost afectate în ultimii ani de factori naturali accidentali (vânt, zăpadă, foc, secetă prelungită, atacuri de insecte, etc.) ci doar de factori naturali firești (competiția intra- și inter-specifică, bătrânețea și alții), excepție făcând suprafața de cercetare permanentă Semenic P20, unde procentul de lemn mort pe picior, dar cu o existență îndelungată (S2), este mai mare. Aceasta se datorează vânturilor și zăpezilor abundente, de lungă durată, caracteristice zonei și altitudinii în care se regăsește suprafața de cercetare (Munții Semenic).

Fig. 36 Distribuția lemnului mort în funcție de categoria din care face parte

În vederea analizei distribuției lemnului mort în raport cu grupa de specii, se pornește de la biodiversitatea specifică (speciilor) lemnului mort și implicit a arboretelor virgine din face parte, aceasta demonstrând încă o dată că pădurea virgină este perfect adaptată la condițiile de mediu fiind o formă ideală de organizare (Bândiu, 2013). Astfel, în toate suprafețele de cercetare permanentă, în care apare diversitatea speciilor componente, se observă că rășinoasele, ca și grupă de specii, au o pondere mai mare de participare (Fig. 37) față de fag sau alte specii de esență tare, datorită diferenței de longevitate fiziologică dintre specii și vulnerabilității mai mari a rășinoaselor la factori naturali accidentali (vânt, zăpadă, etc).

Fig. 37 Distribuția lemnului mort în raport cu grupa de specii pentru suprafețele de cercetare permanente.

Pentru evidențierea volumului de lemn mort determinat în raport specia, suprafețele de cercetare permanente studiate au fost selectate ca reprezentative pentru arboretele virgine, ținându-se cont de faptul că lemnul mort în cantități mari este un indicator important al biodiversității ecosistemice. S-a constatat că ponderea lemnului mort de rășinoase este mai mare decât al celui de fag, proporția de participare a rășinoaselor în arboretele cercetate, este apropiată de cea a fagului (Fig. 38). Excepție face suprafața de cercetare permanentă Semenic P20, unde singura specie este fagul. Astfel este demonstrată încă odată vulnerabilitatea ridicată a rășinoaselor la factori naturali accidentali (vânt, zăpadă, etc), care este una din principalele cauze a prezenței lemnului mort în pădurile virgine alături de mortalitatea fiziologică.

Fig. 38 Volumul lemnului mort în raport cu grupa de specii din care face parte pentru arboretele virgine cercetate.

Volumul lemnului mort la hectar în raport cu grupa de specii (Tabelul 33) variază astfel:

– pentru rășinoase de la 61,238 m3 (Retezat – Zănoaga) până la 114, 888 m3 (Făgăraș – Șinca) având o medie de 91,006 m3;

– pentru fag de la 26,458 m3 (Penteleu – Viforâta) până la 48, 954 m3 (Semenic P20), având o medie de 34,175 m3;

– diversele tari (mesteacăn, paltin de munte, ulm de munte) au un volum 8,128 m3, dar sunt prezente doar în suprafața de cercetare Retezat – Zănoaga și nu pot fi comparate cu alte suprafețe de cercetare;

-volumul total al lemnului mort variază de la 48,954 m3 (Semenic P20) la 48, 954 m3 (Făgăraș – Șinca) cu o medie de 104,460 m3.

Astfel, volumul total de lemn mort din cadrul suprafețelor de probă permanente este considerat, potrivit unor clasificări existente (Prietzel, 1994), ca o cantitate apreciabilă iar, conform altor cercetări, volumul mediu este apropiat de valoarea de 130 m3/ha confirmată de alți specialiști ca o valoare medie (Cristensen, 2005). Cercetări realizate în suprafețe de păduri virgine, apropiate de cele abordate în prezenta teză de doctorat, au indicat că volumul de lemn mort din Munții Semenic se încadrează între 50 și 223 m3 / ha (Tomescu, 2011). Volumul de lemn mort obținut în cercetările prezente, din cadrul suprafeței de cercetare permanentă Semenic P20, este de 61,238 m3 / ha, încadrându-se astfel, în limitele amintite anterior.

Tabelul 33

Volumul de lemn mort și viu în raport cu grupa de specii determinat în arboretele cercetate din

pentru suprafețele de probă permanente

Proporția lemnului mort în raport cu cel viu variază de la 20 % până la 34% la rășinoase, având o medie de 25 % iar la fag aceasta variază de la 7 la 12%, cu o medie 9%. Aceste valori confirmă rezultatele anterioare, potrivit cărora volumul arborilor vii (76%) este predominant în raport cu cel al arborilor morți din volumul total (Petrițan, 2005). În concluzie, mortalitatea este mai mare la rășinoase decât la fag, din punct de vedere al volumului și al proporției de lemn mort în raport cu lemnul viu.

Volumul necromasei în raport cu categoria de lemn mort, prezintă o deosebită importanță dacă se ia în vedere că fiecare grad de descompunere este important pentru conservarea biodiversității, deoarece toate categoriile de lemn mort oferă, individual, un habitat și sursă de hrană pentru anumite specii de ciuperci, insecte, păsări și alte organisme. Astfel este foarte importantă prezența lemnului mort, având diferite stadii de descompunere, în cantități cat mai mari. În suprafețele de cercetare permanente studiate, cea mai mare cantitate de lemn mort se găsește în categoria de descompunere a lemnului mort, căzut la pământ, moale și fără coajă (L2), urmată de categoria lemnului mort în picioare, care are vârful rupt, fără coajă sau cu puțină coajă rămasă (S2) (Fig. 39). Se observă că, lemnul mort recent, cu vârful și majoritatea ramurilor intacte (S1), este slab reprezentat, indicând faptul ca nu au avut loc moarte recentă a arborilor.

Fig. 39 Volumul lemnului mort în raport cu categoria de descompunere din care face parte pentru arboretele virgine cercetate.

Volumul de lemn mort variază de la o suprafață la alta și de la o categorie de descompunere la alta după cum urmează (Tabelul 34):

– lemnul mort căzut la pământ încă tare (L1), variază de la 13,658 m3 (Penteleu – Viforâta) la 38,293 m3 (Retezat – Zănoaga) având o medie de 25,976 m3. Această categorie de descompunere a lemnului mort lipsește în suprafețele de cercetare permanente Semenic P20 și Făgăraș – Șinca;

– lemnul mort căzut la pământ moale și fără coajă (L1), se găsește în cea mai mare cantitate în toate suprafețele de cercetare permanentă, ea, variază de la 30,950 m3 (Semenic P20) la 101,160 m3 (Făgăraș – Șinca), iar media este de 66,470 m3; De precizat că, în trecut, din cauza vânturilor puternice, caracteristice Munților Semenic, s-au înregistrat mai multe doborâturi de vânt răzlețe.

– lemnul mort provenit din arborii morți recent, aproape intacți (S1) lipsește în suprafețele de cercetare permanente Semenic P20 și Penteleu – Viforâta, pentru celelalte suprafețe de cercetare înregistrându-se un minim de 3,286 m3 (Făgăraș – Șinca) și un maxim de 12,228 m3 (Retezat – Zănoaga), iar media este de 7,757 m3;

– lemnul mort pe picior mort cu o vechime mare, cu vârful rupt și cu puțină coajă rămasă sau chiar deloc (S2), este de asemenea slab reprezentat în suprafețele permanente cercetate, fluctuează de la 4,363 m3 (Retezat – Zănoaga) până la 43,952 m3 (Făgăraș – Șinca), având o medie 21,124 m3.

Tabelul 34

Volumul lemnului mort în raport cu categoria de descompunere a acestuia pentru suprafețele de probă permanentă Semenic P20, Retezat-Zănoaga, Făgăraș-Șinca și Penteleu-Viforâta

Prezența lemnului mort în suprafețele de cercetare este consistentă, volumul acestuia având o medie de 104,461 m3/ ha. Suprafețele de cercetare fiind amplasate în zone diferite ale țării și având faze de dezvoltare ale arboretului și compoziții diferite, se poate afirma că această medie poate fi considerată reprezentativă pentru arboretele virgine, mai ales că este foarte apropiată de valorile din literatura de specialitate (Colak, 2010).

Estimarea biomasei supraterane și a stocului de carbon a lemnului mort

Prezența lemnului mort este foarte importantă, în absorbția emisiilor de carbon din atmosferă (Weggler, 2012) și de aceea este necesară estimarea stocului de carbon din lemnul mort în vederea unei gestionări durabile a pădurilor. Astfel pentru fiecare suprafață de cercetare permanentă din cadrul pădurilor virgine studiate s-a estimat stocul de carbon din lemnul mort în funcție de volumul, densitatea, biomasa supraterană și fracțiunea de carbon a lemnului mort (Tabelul 35).

Tabelul 35

Principalii indicatori utilizați pentru calculul stocului de carbon din lemnul mort existent în arboretele virgine cercetate

Cantitatea de biomasă variază de la 17,940 t/ha (Semenic P20) până la 30,511 t/ha (Retezat-Zănoaga) iar stocul de carbon variază de la 8,171 t/ha (Semenic P20) până la 14,339 t (Retezat-Zănoaga) cu o medie de 11,586 t/ha, care este sub media din literatura de specialitate de 17 t/ha (Krankina, 1995). Mărimea stocului de carbon este dependentă de volum, gradul de depreciere a lemnului mort și nu în ultimul rând de grupa de specii din care face parte lemnul mort, observându-se că fagul în comparație cu rășinoasele stochează mai mult carbon. De asemenea legătura dintre stocul de carbon și volumul lemnului mort este strânsă, coeficientul de corelație înregistrând valoarea de 0,62, ceea ce statistic este considerată o legătură de intensitate medie. Referitor la cantitatea de carbon stocată de lemnul mort este una estimativă și în cadrul cercetărilor ulterioare ar putea fi determinată mai precis dacă ar avea la bază măsurători directe.

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

Krankina, 1995

Weggler, 2012

Tomescu (2011

Prietzel, 1994

Bândiu, 2013

Barbu, Cenușă, 2001, Guiman, 2007

Giurgiu, 1988

Duduman, G., 2009. Cercetări cu privire la modalitățile de stabilire a recoltelor de lemn în

arboretele cu structură grădinărită. Teză de doctorat. Universitatea ”Ștefan cel Mare” Suceava, 354 p.

Giurgiu, V., 2013. Biodiversitatea pădurilor virgine și cvasivirgine ale României. Pădurile

virgine și cvasivirgine ale României, redactor Acad. Victor Giurgiu, Editura Academiei Române, București, pp. 74-80.

Campelo, F., García-González, I., Nabais, C., 2012. detrendeR–a graphical user interface

to process and visualize tree-ring data using R. Dendrochronologia, 30(1), pp.57-60.

Zang, C., Biondi, F., 2015. treeclim: an R packge for the numerical calibration of proxy –

climate relationships. Ecography, 38 (4), pp. 431- 436.

Popa, 2004

Topor, 1964 ––- Topor, N., 1964. Ani ploiosi si secetosi in Republica Populara Romania. Ed. Institutului Meteorologic, Bucuresti, 304 p.

Sandu,2015 –– – Sandu, I., 2015. Schimbari climatice observate si viitoare, conferinta: Ziua Mondiala a Meteorologiei cu tematica " Cunoasterea climei pentru prevenirea schimbarilor climatice, ASAS, Bucuresti, 40p.

Sidor, 2011 –– – Sidor, C. ,2011. Relația dintre climat și creșterea radială a arborilor din zona montană superioară. București, Editura Silvică, 196 p.

Mateescu, 2015 –––- Mateescu, E., Sandu, I., 2015. Seceta in Romania – provocari si oportunitati de prevenire si combatere a efectelor in agricultura, din volumul: Schimbari climatice globale. Grija pentru resurse naturale, Editor: Cristian Hera, Editura Academiei Romane, Bucuresti, pp. 257 – 277.

EEA, 2013 –––- EEA Raport No 2, 2013 – Adaptation in Europe. Addressing risks and opportunities for climate change in context of socio-economic developments, EEA Copenhagen 2013, Danmark, ISBN 978-92-9213-385-6, ISSN 1725-9177, doi: 10.2800/50924, 132p.

CEDA,2014 ce estea

Giurgiu, 1972

Leca, 2014

Schweingruber, 1996;

Popa, 2004;

Klopcic, 2010

Swetnam et al., 1999;

Klopcic, 2010

Popescu-Zeletin, Amzărescu, 1953a, b, c,

Guiman, 2007

Giurgiu, 1979

Giurgiu, 1988

Guiman, 2007

Calamini, 2011

Veen, 2010

Ichim, 1968;

Assman, 1970;

Roibu, 2010

Giurgiu, 1978

Giurgiu, 2013

Giurgiu, 2004

Tomescu, 2013

Giurgiu, 1979

Parviainen, 2005

Calamini, 2011

Giurgiu, 2013

Reininger,1997,

Wirth et al., 2009;

Visnjic et al., 2013,

Petrițan et al., 2015

Giurgiu, 2012,

Agnolleti and Anderson, 2000; Montes et al., 2005; Chapman et al., 2006, Klopcic and Boncica, 2010

Franklin et al., 2007; Picket si White, 1985; Popa și Sidor, 2013

Brandli, U-B, et al., 2008

Gayer (1898),

Biolley (1901),

Gurnaud (1886) și

Engler (1900)

Rubner, 1920

Cermak, 1910

Aubreville, 1938

Remmert, 1991

Pintaric, 1959;

Mlinsek, 1978,1993;

Luibundgut, 1982;

Mayer et al., 1989;

Korpel, 1995

Jones, 1945

Cline and Spurr, 1942

Brang, 2005

Schuck et al., 1994; Diaci, 1999,

Parviainen, 2000

Giurgiu, 2001

Veen, 2010

Smejkal (1995

Tomescu (2006

Tomescu si Turcu (2004-2006

Tomescu et al. 2013

Merce O. et al., 2009 și Tomescu et al.,2011

Giurgiu, 2001

Giurgiu, 1999

Oszlányi, 2004

Silaghi, 2013

Popovici 1992 – retezat cercetari – Parcul Național Retezat – studii ecologice

Bolea, 2011

Motta et al., 2011; Petrițan et al., 2015

Dolocan, 2013

Emil Pop, ”Monumente ale naturii din România” publicată în anul 1965. Vezi dolocan

Biris, Veen , 2005 PIN MATRA

Bytnerowicz, A., Badea, O., Popescu, F., Musselman, R., Tanase, M., Barbu, I., … & Postelnicu, D. , 2005, Air pollution, precipitation chemistry and forest health in the Retezat Mountains, Southern Carpathians, Romania. Environmental Pollution, 137(3), 546-567.

OM 3397/2012

EEA, 2000

Plan Mangement PNRRB, 2011

Giurgiu, 2004

Holmes, 1983; Cook et al., 1997

Cook și Krusic, 2006

Bunn, 2008

Garcia, 2001

Zang și Biondi, 2015

CEDA, 2014

Giurgiu, 1979

Giurgiu, 1979

(Giurgiu, 1979; Leahu, 1994; Podlaski și Zasada, 2008

Stephens, 1979

Anderson și Darling, 1954

Giurgiu, 1972

Badea 2008

Giurgiu, 2013

Duduman (2011) și

Silaghi (2013).

Tomescu, 2011

Goslee, 2014

UNFCC,2013

IPCC 2006 GL, V4, CH4, Table 4.3

IPCC 2006 GL, V4, CH4, Table 4.3

Cenușă, 1996

Mayer, 1976; Cenușă, 1996; Roibu, 2010

Roibu, 2010

Leca, 2014

Veen, 2010

Giurgiu, 1972

Westphal et al., 2006

Badea, O., Neagu, S., Bytnerowicz, A., Silaghi, D., Barbu, I., Iacoban, C., … & Dumitru, I. (2011). Long-term monitoring of air pollution effects on selected forest ecosystems in the Bucegi-Piatra Craiului and Retezat Mountains, southern Carpathians (Romania). iForest-Biogeosciences and Forestry, 4(2), 49.

Roibu C-C, 2013 (coord.) Set up four trial markets in OGF for WWF demonstration areas, aiming to emphasis the

unique values of OGF and importance of the dead trees in forest ecosystems, FY14 project.