Comparative analysis of forest stand structure and herblayer in managed and unmanaged sessile and Turkey oak dominated forests  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
105896
Type K
Principal investigator Bölöni, János
Title in Hungarian Kezelt és felhagyott cser- és kocsánytalan tölgy uralta erdők faállományának és gyepszintjének összehasonlító elemzése
Title in English Comparative analysis of forest stand structure and herblayer in managed and unmanaged sessile and Turkey oak dominated forests
Keywords in Hungarian tölgyes, Quercus, faállomány-szerkezet, összetétel, holtfa, gyepszint, változatosság
Keywords in English Oak forest, Quercus, stand structure, composition, deadwood, herb layer, diversity
Discipline
Forestry (Council of Complex Environmental Sciences)80 %
Forestry (Council of Complex Environmental Sciences)20 %
Ortelius classification: Forest biodiversity
Panel Complex agricultural sciences
Department or equivalent Institute of Ecology and Botany, Centre for Ecological Research, Hungarian Academy of Sciences (Centre for Ecological Research, Hungarian Academy of Sciences)
Participants Ádám, Réka
Aszalós, Réka
Ódor, Péter
Somay, László
Starting date 2013-01-01
Closing date 2017-12-31
Funding (in million HUF) 17.031
FTE (full time equivalent) 7.81
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

Mind az erdészeti kezelés alatt álló, mind a felhagyott, ill. őserdő jellegű száraz, cser és kocsánytalan tölgy uralta európai erdőkről hiányos ismeretekkel rendelkezünk. Ezek a hiányok a faállomány-szerkezet változatossága és a különféle állományok összehasonlítása terén a legszembetűnőbbek, de jelentkeznek a gyepszint változatossága terén is. Mindez kihat arra is, hogy keveset tudunk a száraz tölgyesek természetes körülmények közötti újulásáról. A száraz tölgyesek szerkezeti tulajdonságainak megismeréséhez, működésének jobb megértéséhez és ezzel a gazdálkodásuk tudományosan is megalapozottá tételéhez a következő célok elérése szükséges:
• Elemezzük a szerkezeti különbséget a kezelt és a nem kezelt állományok között. A holt faanyagnak nemcsak mennyiségét célunk vizsgálni, hanem a lebomlottsági fokának összetételében található különbségeket.
• A cserjeszint szerepe vélhetően jelentős lesz a felújulás folyamatában, ezért vizsgálnánk borítása, változatossága közötti különbségeket a kezelt és a nem kezelt állományok között.
• Elemezni fogjuk az újulat mennyiségét, összetételét befolyásoló legfontosabb háttérváltozókat. Ezzel egyben alapot is termetünk a továbblépésre, “ötleteket” kapunk a tölgyek újulásának további, részletesebb, pontosabb vizsgálatára.
• Célunk vizsgálni a fényviszonyok szerepét az idősebb, kezelt és nem kezelt cseres-tölgyesek esetében is, összehasonlítva a fiatalabb állományokéval, ill. a vágásterületekével.
• Elemezzük a gyepszint fajainak előfordulását, a gyepszint borítását, változatosságát befolyásoló tényezőket, keressük azokat, amelyek a természetes erdőkhöz kapcsolódnak.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

Hazánk jelenlegi erdőgazdálkodását a vágásos gazdálkodás uralja. A természetes bolygatások során fejlődő erdőképhez képest a gazdasági erdők faállománya jelentősen eltér, mind a fafaj-összetétel, faállomány-szerkezet, és a holtfa viszonyok tekintetében. Hogy bővítsük ismereteinket a kezelt és felhagyott (nem kezelt) cseres-kocsánytalan tölgyesek szerkezetéről, dinamikájáról, hogy megértsük, mi befolyásolja leginkább változatosságukat, a következők a kutatás legfontosabb kérdései:
• Van-e különbség a kezelt és nem kezelt cseres-tölgyesek fafajösszetételében? Mekkora és mi határozza meg leginkább ezt a különbséget (kezelés, kor, termőhely)?
• Mik a kezelt, felhagyott és érintetlen cseres-tölgyesek faállomány-szerkezetében található legfontosabb különbségek? Mennyi a holtfa a természetes száraz tölgyesekben és a gazdasági erdőkben, mennyire alakul hasonlóan az üde erdőkben tapasztaltakhoz képest?
• Milyenek az újulat és a fiatal fák mennyiségi és összetételi viszonyai a különböző állapotú állományokban és milyen külső tényezők határozzák meg ezek mennyiségét, összetételét?
• Milyen eltéréseket találni a nem kezelt csere-kocsánytalan tölgyesek záródásviszonyaiban, ill. ez hogyan hat a gyepszint összetételére, mennyiségére?
• Mik azok a tényezők, amelyek leginkább meghatározzák a cseres-tölgyesek gyepszintjének faji összetételét, változatosságát? A gyepszint fajainak előfordulását befolyásoló háttérváltozók közt kimutathatóak-e olyan állományjellemzők, amelyek a természetes körülmények közt fejlődő erdőkhöz kötődnek?

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A természetes száraz tölgyesek szerkezetéről, holtfaviszonyiról és természetes körülmények közötti felújulásukról kevés adatot találni. A hazai erdőkben nem történt még vizsgálat, amely összehasonlította volna a gazdasági kezelés alatt álló és felhagyott cseres-tölgyesek szerkezettét, faji összetételét, fényviszonyait. A több évtizede nem kezelt száraz tölgyesek kutatása már megkezdődött az erdőrezervátumokban, de publikálásuk még hiányos és jelenleg a gazdasági erdőket sem vizsgálják. Így a kutatás összekapcsolja a felhagyott és a kezelt erdőkben történő kutatásokat, eredményeit a gazdálkodásban és a természetvédelemben is hasznosítani lehet. Hazánkban ugyan az erdők többségét vágásos üzemmódban kezelik, de egyre több helyen és területen térnek át a természetszerű erdőgazdálkodási módokra (először átalkító, majd szálaló üzemmód). Ez a módszer kimondottan a természeti folyamatokra alapozza a gazdálkodást és ezáltal a vágásos gazdálkodásnál is jobba igényli a természeti folyamatok, ill. hatásuk ismeretét. A tervezett kutatás egyes eredményei alapján a gazdálkodói gyakorlatban közvetlenül felhasználható ajánlásokat tudunk tenni.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

Hazánk természetszerű erdeinek mintegy ötödét (120 000 ha) teszik ki a cser- és kocsánytalan tölgy uralta száraz erdők. Ezeknek természetvédelmi és gazdasági jelentőségük is nagy. Különös módon szerkezetükről, működésükről meglehetősen hiányosak az ismereteink. Bár őserdő jellegű állományuk nincs már hazánkban, elsősorban erdőrezervátumokban olyan több is akad, ahol az elmúlt néhány évtizedben semmilyen közvetlen emberi tevékenység nem történt. Ezek jó alapot teremtenek arra, hogy a gazdálkodás alatt álló és a felhagyott állományok természetesség és gazdálkodás szempontjából egyaránt fontos tulajdonságait összehasonlítsuk. Ilyen elsősorban a lombszint fajgazdagsága, a fák méreteloszlása, a holtfa mennyisége és minősége, a cserjeszint változatossága. Szintén fontos lenne tudni, hogy az újulatra és a gyepszintre hogyan hatnak a faállomány tulajdonságai, befolyásolja-e pl. az újulat mennyiségét a cserjeszint, a lágyszárú fajok változatosságát az állomány kora vagy a fényviszonyok. A természeti folyamatok és az általuk létrehozott, a kutatás során vizsgálni kívánt szerkezeti elemek ismeretétől a jelenleg még uralkodó vágásos erdőgazdálkodásban sem célszerű eltekinteni. Másrészt a hazai erdőgazdálkodás is változóban van, egyre inkább előtérbe kerülnek a természetközeli módszerek, mint folyamatos erdőborítással történő gazdálkodás, vagy a szálalás, ahol a természetes erdő tulajdonságainak ismerete még fontosabbá válik. Ezeknek a gazdálkodási módoknak a fokozott alkalmazása így hozzájárulhat erdeink fenntartásához, állapotának javulásához.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

Knowledge is lacking both from unmanaged and virgin-forest-like dry Quercus cerris and Qu. petraea dominated forests. This lack of knowlege is much prevalied in the comparison of the variety of stand structure and different kinds of stands, but it is also present in the variety of understorey layer. As a consequence, knowledge on the regeneration and renewal of dry forests under natural conditons is limited. For the understanding of the structural characteristics and processes of dry oak forests and thus for the scientific grounding of forest management, the following steps are needed to be made:
• Analysis of the difference in structure of managed and unmanaged stands. Comparison of quantity and decay status of deadwood.
• The role of sapling layer including trees and shrubs is hypothetised to be important in the renewal processes, and therefore the differences in cover and heterogeneity of it in managed and unmanaged forests will be analysed.
• Factors affecting the quantity and composition of seedlings will be identified. This will serve as a basis for further detailed research of the renewal and regeneration processes.
• Effect of light conditions will be analysed and compared in younger and older and managed and unmanaged stands and clear cut areas.
• Occurence of understorey spercies, cover and heterogeneity of understorey layer will be analysed and those linked to natural forests will be identified.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

In Hungary shelterwood system are general in forestry. Forest structure developed under natural processes is significantly different from the structure of stands under management. We test in this proposal the following hypotheses for Central-European dry, Quercus cerris and Qu. petraea dominated forests:
• The stand structure of managed stands is more homogenous than that of abandoned and natural stands
• In managed forest the amount of dead wood is lower, the proportion of fine woody debris is higher and the proportion of well decayed stages is lower than in unmanaged ones.
• In unmanaged forests the proportion of large-sized trees is higher.
• In natural stands the horizontal pattern of canopy closure is more heterogenous than in managed ones, because of the presence of gaps and broader tree size distribution.
• Unmanaged oak forests have denser and more heterogeneous shrub layer than managed stands.
• The stand structural differences are indicated in the structure, diversity and functional composition of herb layer.
According to the hypothesis, the following variables will be compared between managed, abandoned and natural stands of Quercus cerris-Qu. petraea forests:
• tree species composition, proportion of mixing species
• tree size distribution and heterogeneity
• quantity and quality of dead wood
• density and pattern of shurb layer
• amount and pattern of canopy closure (light conditions)
• diversity, structure and functional composition of herb layer
Beside comparative studies of the three management types, relationships will be explored among stand structure, tree species composition, shrub layer and herb layer.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

There are few data published on the structure, the quantity and quality of dead wood and natural renewal and regeneration processes. There have been no such studies in Hungarian forests which have compared the structure, species composition and light conditions of managed and unmanaged Quercus cerris and Qu. petraea forests. Studies of dry oak forests of strict reserves unmanaged for several decades have been started yet but the publication of the results is imperfect, and the study of managed forest is missing. Thus the proposed research links the studies of managed and abandoned forests and the result of it is applicable in forestry practice and nature conservation as well.
Most of the Hungarian forests are managed by shelterwood system but in more and more places more natural-like management practices have been started first “transitional” system and then selection system. This latter grounds management to natural processes and therefore it needs and uses more knowledge on natural processes and the effect on them. Based on the results of the planned study recommendations applicable directly in practice can be given.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

One fifth of the area of Hungarian forests (120 thousand hectares) is covered by dry Quercus cerris and Qu. petraea forests. Both nature conservation and commercial importance of these kinds of forests is high. Curiuosly enogh, our knowledge on the structure and processes of these forests is very limited. Although in Hungary there are no virgin-forest-like forest stands any longer, there are many stands abandoned since a few decades now in strict forest reserves having no direct human impact. This stands could serve as a good basis for the comparison of naturallness and characteristics important for practice of managed and unmanaged stands. These characteristics are species richness of canopy layer, the size distribution of trees, the quantity and quality of deadwood and the variety of shrub layer. It is important to get knowledge on the effects of stands structural and compositional characteristics on the understory layer and the seedlings. Do the characteristics of shrub layer affect the quantity of seedlings? Do the age of stand or the light conditions affect the variety of forb layer? Knowledge on the natural processes and stuctural elements formed by them should not be disregarded in convential forest management. On the other hand Hungarian forest management is changing towards the wider use of more natural management techiques as contuous cover forestry and selection system, where the knowledge of natural forests becomes more important. Wider application of these methods contribute to the long term maintenance and improvement of Hungarian forests.





 

Final report

 
Results in Hungarian
40-119 éves, erdészetileg kezelt és 120-165 éves, legalább 30 éve nem kezelt félszáraz kocsánytalan és csertölgy uralta erdőket vizsgáltuk az Északi-középhegységben. Az állományok összetételét és szerkezetét vizsgáltuk a kor, a fény- és a talajviszonyok függvényében. A vizsgált állományok lombszintjében az elegyfák mennyisége jóval alacsonyabbnak bizonyult, mint a természetes félszáraz tölgyesekben. A kezelt állományok szerkezete sokkal homogénebb, mint a 120 év feletti, felhagyott állományoké. Különösen szembetűnő a nagy méretű élő és holtfa szinte teljes hiánya a kezelt állományokból. A 40-99 éves állományok hasonlóan kevés (átlagosan 15 m3/ha alatti) holtfát tartalmaznak, mint a kezelt félszáraz tölgyesek Európa más részein. A holtfa mennyisége 120 éves kor felett, 30 év felhagyás után megközelítheti az őserdő jellegű félszáraz tölgyesekben található mennyiséget. Ugyanakkor a faállomány-szerkezet változatossága a felhagyott állományokban is jelentősen alatta marad a félszáraz őserdő jellegű tölgyesekben tapasztalhatónál. Az 50 cm-nél alacsonyabb fás szárúak (újulat) előfordulását a fák mérete, a faállomány szerkezete, összetétele, valamint a cserjeszint mennyisége befolyásolta legjobban. A kocsánytalan tölgy szinte kizárólag azokban az állományokban volt képes jelentősebb újulatot létrehozni, ahol a lombszintben uralkodó szerepe volt. A lágyszárú fajok előfordulását elsősorban a bejutó fény mennyisége, a talaj pH-ja és a faállomány-szerkezet változatossága határozta meg.
Results in English
We studied 40-119 years old managed and at least for 30 years unmanaged 120-165 years old dry-mesic oak dominated forests in the Hungarian Carpathians. We analysed the effect of stand age, amount of light and soil parameters on the composition and structure of forests. In the studied stands the overstory density and dominance of non-oak species were much lower than in natural stands of dry-mesic oak forests. Stand structure of managed stands was less diverse than that of unmanaged stands over 120 years old. Remarkable, that large diameter living and dead trees were almost missing in managed stands. The 40-99-year old stands contained a similarly low volume of dead wood (15 m3/ha) as other managed dry-mesic oak forests in Europe. In stands over 120 years old after three decades of non-intervention, the volume of dead wood can approach that of old-growth forests. We stated, that heterogeneity of stand structure in unmanaged stands were less diverse than in old-growth dry-mesic oak forests. The composition of seedlings was significantly influenced by the mean diameter of trees, the structural heterogeneity of the overstory, the tree species diversity and the density of shrub layers. Sessile oak was able to regenerate almost exclusively in those stands where it was dominant in the overstory. The amount of light and soil pH were equally important variables, while stand heterogeneity had a bit lower, but also a significant role in determining herb layer species composition.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=105896
Decision
Yes





 

List of publications

 
Bölöni J, Ódor P, Ádám R, Keeton WS, Aszalós R: Quantity and dynamics of dead wood in managed and unmanaged dry-mesic oak forests in the Hungarian Carpathians, Forest Ecology and Management 399, 120-131., 2017
Aszalós R; Horváth F; Mázsa K; Ódor P; Lengyel A; Kovács G; Bölöni J: First signs of old-growth structure and composition of an oak forest after four decades of abandonment, Biologia 72: 1264-1274., 2017
Ádám R; Ódor P; Bölöni J: The effects of stand characteristics on the understory vegetation in Quercus petraea and Q. cerris dominated forests, Community Ecology 14(1) 101-109, 2013
Ádám R; Bölöni J: A holtfa mennyisége kezelt és felhagyott cseres-tölgyesekben, absztrakt p. 25. X. Aktuális Flóra- és Vegetációkutatás a Kárpát-medencében., 2014
Ádám R; Bölöni J: Dead wood in managed and abandoned Quercus petraea and Q. cerris dominated forests in North Hungary, Abstract, International Conference Forest landscape mosaics: disturbance, restoration and management at times of global change, August 11–14, 2014, Tartu, Estonia, 2014
Ádám R; Aszalós R; Frank T; Harmos K; Bölöni J: Természetvédelmi szempontú erdőkezelési tervek a Kelet-Cserhátban, Absztrakt p. 27. IX. Magyar Természetvédelmi Biológiai Konferencia, 2014
Aszalós R; Horváth F; Mázsa K; Lengyel A; Bölöni J: Erdőszerkezeti és fajösszetétel-változási tendenciák középhegységi cseres-tölgyesben 35 év felhagyás után, Absztrakt p.28. IX. Magyar Természetvédelmi Biológiai Konferencia, 2014
Ádám R; Ódor Péter; Bölöni J: Állományjellemzők hatása a gyepszint fajösszetételére cseres-kocsánytalan tölgyes erdőkben, Bölöni János (szerk.) Tanulmányok a félszáraz tölgyesek ökológiai viszonyairól. Tihany: MTA Ökológiai Kutatóközpont, 2015. pp. 9-18., 2015
Aszalós R; Horváth F; Mázsa K; Ódor P; Lengyel A; Kovács G; Bölöni J: A faállomány-szerkezet és összetétel változása egy középhegységi cseres-tölgyesben négy évtizedes felhagyás után, Bölöni János (szerk.) Tanulmányok a félszáraz tölgyesek ökológiai viszonyairól. Tihany: MTA Ökológiai Kutatóközpont, 2015. pp. 19-29., 2015
Bölöni J; Ádám R; Aszalós R; Ódor P: Holtfa az észak-magyarországi kezelt és felhagyott cseres-kocsánytalan tölgyesekben, Bölöni János (szerk.) Tanulmányok a félszáraz tölgyesek ökológiai viszonyairól. Tihany: MTA Ökológiai Kutatóközpont, 2015. pp. 31-45., 2015
Ádám R; Bidló A; Ódor P; Somay L; Bölöni J: Faállomány szerkezeti - és talaj jellemzők hatása a gyepszint fajösszetételére cseres - kocsánytalan tölgyes erdőkben, absztrakt, X. Magyar Ökológus Kongrsszus, p. 162., 2015
Ádám R; Ódor P; Bölöni J: The effects of human influenced stand characteristics on the understory vegetation in Hungarian oak dominated forests, Abstract Book. 27th International Congress for Conservation Biology, Montpellier, p. 9., 2015





 

Events of the project

 
2016-06-28 16:36:47
Résztvevők változása
2014-09-18 23:39:40
Résztvevők változása




Back »