Impactes del canvi global sobre els boscos de la Península Ibèrica: estocs, creixement i regeneració

Abstract

Aquesta tesi analitza els impactes recents del canvi global sobre els boscos de l’Espanya peninsular basant-se en la informació de les parcel·les dels dos darrers inventaris forestals nacionals (IFN2 i IFN3). Es tenen en compte, a la vegada, els efectes complementaris del clima, l’estructura del bosc i altres factors locals. Un estudi d’aquestes característiques –a escala regional amb un important gradient climàtic, en clima mediterrani (on l’aigua és un dels principals factors limitants) i on, d’acord amb les projeccions dels model climàtics, el canvi climàtic pot ser especialment acusat en el futur– fa que aquesta aproximació sigui especialment rellevant per les implicacions que podria tenir en les funcions i serveis ecosistèmics que ofereixen els boscos. Per mitjà de models estadístics apropiats hem analitzar els efectes sobre els estocs i el balanç de carboni (C), els canvis demogràfics i els canvis en la distribució geogràfica de les espècies arbòries. Els principals resultats són: 1) La riquesa estructural és el principal predictor de l’estoc de C per hectàrea amb els valors més elevats en els rodals amb major riquesa estructural. Les variables climàtiques tenen principalment efectes indirectes sobre l’estoc a través de la riquesa estructural i tenen un efecte predictiu directe baix quan es tenen en compte totes les variables predictores a la vegada; 2) Els bosc no pertorbats de l’Espanya peninsular estan acumulant C a una taxa de 1.4 Mg C ha-1 any-1. Les variables estructurals són els principals determinants del creixement del bosc i dels canvis en l’estoc de C. La disponibilitat d’aigua està positivament relacionada amb el creixement i la taxa d’acumulació de C. L’escalfament recent ha reduït el creixement i la taxa d’acumulació de C especialment en les zones més humides; 3) Les elevades taxes de regeneració dels planifolis es pot explicar per la seva major habilitat per mantenir un elevat banc de plançons degut a la seva tolerància a l’ombra. L’abundància de plançons de coníferes i de planifolis està principalment determinat per l’estructura forestal, mentre que els efectes directes de les pertorbacions i el clima han estat més modestos. No s’ha detectat cap efecte de l’escalfament recent i; 4) La majoria d’espècies arbòries de l’Espanya peninsular s’han mogut muntanya amunt capa zones més fresques. Ara bé la major part dels patrons observats, inclosos alguns canvis geogràfics inesperats, s’expliquen per l’estructura forestal. Les principals conclusions són: 1) Els nostres resultats suggereixen que per aconseguir un major estoc de C és necessari promoure una major riquesa estructural gestionant els boscos com a masses irregulars afavorint els planifolis per damunt de les coníferes. 2) L’efecte negatiu de l’escalfament en la taxa d’acumulació de C desapareix si només es tenen en compte els boscos gestionats, emfatitzant el potencial que pot tenir la gestió forestal per mitigar l’efecte negatiu del canvi climàtic; 3) La resposta diferencial de les coníferes i els planifolis al tancament de capçades suggereix un probable increment dels primes a expenses de les segones. Aquesta transició pot tenir lloc més d’hora en els rodals on la dinàmica de tancament de les capçades és més ràpida i; 4) L’abandonament de la gestió forestal i les pertorbacions (p.e., focs) de les darreres dècades ha dut a l’expansió dels planifolis a expenses de les coníferes, degut a la seva major habilitat per fer front als factors biòtics com la competència. No és gens clar que aquesta tendència pugui mantenir-se en el futur degut a l’increment de l’aridesa de les projeccions dels models climàtics, tenint en compte la major habilitat de les coníferes per fer front als esdeveniment climàtics extrems.

This Ph D Thesis analyzes the recent impact of global change on forests of Peninsular Spain using the information of the two last national forest inventories (IFN2 and IFN3). It takes into account at the same time the complementary effects of climate, forest structure and other local factors. A study of such characteristics –at a regional scale, with an important climatic gradient, in a Mediterranean climate (where water is one of the main limiting factors) and where, according to the predictions of climatic models, climatic change may be especially important in the future– makes that this approach is especially relevant for the implications that these changes may have on ecosystem services offered by forests. By means of appropriate statistical models I have analyzed the effects of these impacts on stocks and carbon (C) balance, demographic changes and geographical changes in the distribution of tree species. The main results are: 1) The structural richness is the main predictor of stand tree C stock with larger C stocks in structurally richer stands. Climate variables have mainly an indirect effect through structural richness but a smaller direct predictive ability when all predictors are considered.; 2) Undisturbed forests in Peninsular Spain are accumulating C at a rate of 1.4 Mg C ha-1 yr-1. The forest structural variables are the main determinants of forest growth and C stock change. Water availability was positively related to growth and C accumulation. Recent warming has reduced growth rate and C accumulation, especially in wet areas; 3) The higher values of regeneration rate of broadleaves can be explained because of their ability to maintain a higher sapling bank due to their higher shadetolerance. Sapling abundance and regeneration rate were mainly determined by stand structure, both in conifers and broadleaves, whereas the direct effects of disturbances and climate were relative small and there was no detectable effect of recent warming and; 4) The geographic distribution of most tree species in peninsular Spain has moved upwards towards cooler environments. We also show that most of the observed patterns, including some counterintuitive geographic shifts, are explained by forest structure. The main conclusions are: 1) To achieve a greater standing C stock, our results suggest the need for promoting high structural richness by managing for uneven-aged stands and favoring broadleaf over conifer species; 2) Interestingly, the negative effect of warming on forest C accumulation disappears if only managed stands are considered, emphasizing the potential of forest management to mitigate the effects of climate change; 3) The differential response of conifers and broadleaves to canopy closure suggests a likely increment of broadleaves at the expense of conifers. This transition could occur earlier in stands with faster canopy closure dynamics and; 4) Changes in forest management practices (i.e., forest abandonment) and disturbances (e.g., fires) during the last decades have leaded to the expansion of broadleaves over conifers, due to their greater ability to cope with biotic factors such as competition. It is unclear whether this trend will continue under the greater aridness projected by climate models, considering the greater ability of conifers to cope with extreme drought events.