Environmental and management factors determining regeneration responses in European temperate forests

Abstract

L'objectiu d'aquesta tesi doctoral és entendre els factors relacionats amb la regeneració post-pertorbació. En aquesta tesi s’esudia l'establiment i el creixement d’individus en boscos mixtes d’avets in Europa Centra i en boscos sub-Mediterranis després d’una pertorbació d’origen humà o natural. La regeneració natural en un bosc mixte de pícees després d'una ventada ha mostrat que la tala de salvament va tenir un impacte positiu en el creixement i la supervivència, però en alguns casos, va tenir un efecte lleugerament negatiu per al ramoneig i l’aparició de noves plàntules. Les espècies pioneres, com el bedoll (Betula sp.), van ser les primeres a colonitzar les àrees gestionades a causa de la major disponibilitat de llum i la destrucció de la regeneració avançada de plàntules d'avets. En els boscos sub-Mediterranis, on el rebrot és la principal estratègia de regeneració natural, les espècies marcescents que vam estudiar van rebrotar amb més vigor que les espècies perennifòlies i caducifòlies, per a una mateixa biomassa aèria després d'una tallada. Es va aplicar una selecció de tanys als individus de boix que creixen en sotabosc, on el nombre de rebrots i les seves longituds van ser menors en comparació a una estessada complerta de l’individu. Indica que la selecció de tanys pot reduir el vigor de rebrot. Els resultats també van suggerir que el vigor del rebrot estava regulat per l'abundància de recursos emmagatzemats i la capacitat d'adquirir-ne de nous mitjançant la fotosítesi dels nous brots. En una plantació experimental establerta en el pre-Pirineu català, vam observar com, set anys després de la plantació, les espècies amb majors nivells de supervivència sota l’ombra proporcionada pel dosel arbori, eren aquelles que mostraven un menor creixement. El tipus de fulla o la seva procedència no van tenir un paper important en la supervivència, que sembla estar més estretament relacionada amb la capacitat de les espècies per resistir el fred en altituds elevades o la sequera. Tot i haver una correlació positiva entre la llum i la biomassa aèria en les espècies de fulla caduca, l'augment de la biomassa aèria amb l'augment de la disponibilitat de llum va ser més pronunciat a nivell d'espècie i probablement està relacionat amb la plasticitat de les fulles a la llum: per augmentar o mantenir la seva biomassa aèria en resposta a un augment de la llum, les espècies cadicifòlies van mostrar més plasticitat en augmentar el nombre de fulles, reduint la mida d'àrea foliar. Per contra, les espècies de perennifòlies van limitar la plasticitat, responent a una disponibilitat més gran de llum augmentant el nombre de fulles. Les marcescents van mostrar un comportament entremig dels dos tipus, reduint lleument l'àrea foliar específica i augmentant el nombre de fulles sota amb més disponibilitat de llum.

El objetivo de esta tesis doctoral es analizar los factores relevantes en la regeneración forestal posterior a perturbaciones. Se estudió el establecimiento y el crecimiento de los individuos en bosques mixtos de abetos en Europa Central y en bosques sub-Mediterráneos después de perturbaciones de origen natural o antrópico. La regeneración natural en un bosque mixto de píceas después de una perturbación por viento mostró que la corta de recuperación, tuvo un impacto positivo en el crecimiento y la supervivencia, pero para algunas especies tuvo un efecto ligeramente negativo en el ramoneo y el reclutamiento. Las especies pioneras, como el abedul (Betula sp.), fueron las primeras en colonizar las áreas gestionadas debido a la mayor disponibilidad de luz y la destrucción de la regeneración avanzada de plántulas de abetos. En los bosques sub-Mediterráneos, donde el rebrote es una de las principales estrategias de regeneración natural, se observó que las especies marcescentes rebrotaron con más vigor que las especies perennifolias y caducifolias, para una misma biomasa aérea después de una corta. Esto sugiere que la capacidad y el vigor del rebrote varía entre especies. Se aplicó una selección de brotes a los individuos de boj que crecen en el sotobosque, donde el número de rebrotes y sus longitudes fueron menores en comparación con individuos cortados totalmente. Esto indica que la selección de brotes puede reducir el vigor de rebrote. Los resultados también sugirieron que el vigor estaba regulado por la abundancia de los recursos almacenados y la capacidad de adquirir nuevos recursos mediante fotosíntesis en los nuevos brotes. En una plantación experimental establecida en el pre-Pirineo catalán, observamos cómo, site años después de la plantación, las especies con mayores niveles de supervivencia bajo la sombra proporcionada por el dosel arbóreo eran aquellas que mostraban un menor crecimiento. El tipo de hoja o su procedencia no desempeñaron un papel importante en la supervivencia, que parece estar más estrechamente relacionada con la capacidad de las especies para resistir el frío en altitudes elevadas, o la sequía. A pesar de una correlación positiva entre la luz y la biomasa aérea en las especies de hoja caduca, el aumento de biomasa aérea con el aumento de la disponibilidad de luz fue más pronunciado a nivel de especie y probablemente está relacionado con la plasticidad de las hojas a la luz: para aumentar o mantener su biomasa aérea en respuesta a una mayor disponibilidad de luz, las especies de hoja caduca mostraron mayor plasticidad al aumentar el número de hojas, reduciendo el tamaño de área foliar. Por el contrario, las especies perennes compensaron su menor plasticidad foliar, aumentando el número de hojas con el aumento de la disponibilidad de luz. Las especies marcescentes mostraron un comportamiento entre ambos grupos, reduciendo levemente el área foliar específica y aumentando el número de hojas bajo una mayor disponibilidad de luz.

The objective of this doctoral thesis is to understand the factors related to postdisturbance regeneration. The thesis will examine the establishment and growth of individuals in mixed spruce forests in Central Europe and sub-Mediterranean forests following natural or human-induced disturbances. The results of natural regeneration in a mixed spruce forest after a wind disturbance revealed that salvage logging had a positive impact on growth and survival, but for some species, it had a slightly negative effect on browsing and recruitment. Pioneer species, such as birch (Betula sp.), were the first to colonize the managed areas due to the increased light availability and the destruction of advanced regeneration of spruce seedlings. In subMediterranean forests, where resprouting is the primary natural regeneration strategy, it was observed that marcescent species resprouted more vigorously than evergreen and deciduous for the same aboveground biomass after a complete stool cleaning. This suggests that the ability and vigour of resprouting varies among and within species. When stem selection was applied to box-tree individuals growing in the understory, the number of resprouts and their lengths were lower in stools where stem selection was done, compared to stools where complete cleaning was applied. This indicates that stem selection can reduce the resprouting vigour. Our results also suggested that resprouting vigour was regulated by the allocation of stored resources and the capacity to acquire new ones through photosynthesis of the new ones. In an experimental plantation established in the Catalan pre-Pyrenees, we observed a trade-off seven years later: species with higher survival ratio under shade of tree canopy, showed lower growth rates. Leaf habit or provenance did not play a significant role in explaining species survival, which appears to be more closely related to the capacity of species to withstand cold at high altitudes or drought. Despite a positive correlation between light and aboveground biomass in deciduous species, the increase in aerial biomass with increasing light availability was more pronounced at the species level and was likely related to the plasticity of the various traits studied: to increase or maintain their aerial biomass in response to increased light availability, deciduous species exhibited plasticity by increasing the number of leaves while reducing the individual leaf surface area. In contrast, evergreen species limited individual leaf-level plasticity and primarily responded to increased light availability by increasing the number of leaves. Marcescent species exhibited a behaviour between both groups, slightly reducing the specific leaf area and increasing the number of leaves under increasing light availability.