Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk Wydział Nauk rolniczych i leśnych Prace komisji nauk rolniczych i komisji nauk leśnych Tom 103 2012 Analiza cech taksacyjnych buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) w doświadczeniu proweniencyjnym w Nadleśnictwie Śnieżka Analysis of the valuation features of European beech (Fagus sylvatica L.) in a provenance trial in the Śnieżka Forest Inspectorate Abstract. Provenance trials are a basic experimental method to deliver knowledge concerning the growth and development of the progeny of different tree species populations in different climate and soil conditions. The aim of the paper was to: 1) find out if different beech provenances (growing on an experimental plot in the Forest District Śnieżka) impact basic features of growing trees, e.g. dbh and height and, 2) find out which beech provenances were best adapted to suit local site conditions. The experiment was established in 1967, using a completely randomized block design in 6 replications. Each of the 7-th provenances was represented by 720 plants, 120 per plot. Measurements were conducted every 10-th year and tree heights and dbh were measured. The average values for each replication were taken for further calculations. Currently, the provenances best adapted to the local site conditions were from Rozołdy and Klimontów. However, the obtained results do not give an unequivocal answer as to which beech provenances may be cultivated in the site conditions of the experimental plot.. Key words: European beech, provenance trial, dbh, tree height Wstęp Buk zwyczajny (Fagus sylvatica L.) jest uznawany za gatunek subatlantycki (Dzwonko 1990], ale jak podaje Peters [1992], na krańcach zasięgu naturalnego występowania jest pod wpływem klimatu kontynentalnego. Jako gatunek wykształca rasy lokalne, z czego wynikają ograniczenia w możliwości swobodnego przenoszenia nasion [Giertych 1990]. Buk zwyczajny jako podstawowy gatunek lasotwórczy budzi w ostatnich latach coraz większe zainteresowanie europejskich badaczy, a istniejące powierzchnie doświadczalne są źródłem wielu cennych informacji. Doświadczenia proweniencyjne dostarczają podstawowej wiedzy na temat zachowania się populacji danego gatunku w odmiennych warunkach klimatycznych i glebowych. W przypadku tego typu eksperymentów badawczych jedną z cech determinujących ostateczne wyniki jest wiek doświadczenia. Ocena doświadczeń proweniencyjnych wskazuje na dynamiczne zmiany w rankingu testowanych populacji w kolejnych okresach podlegających analizie [Ko-
18 walkowski 2001], co potwierdza potrzebę długoletnich obserwacji w tego typu eksperymentach. Doświadczenie proweniencyjne z bukiem zwyczajnym (Fagus sylvatica L.) w Nadleśnictwie Śnieżka jest fragmentem doświadczenia założonego w 1967 r., składającego się z 5 powierzchni porównawczych usytuowanych w różnych warunkach siedliskowych [Rzeźnik 1976]. Celem prezentowanej pracy jest ocena wpływu proweniencji buka posadzonego w warunkach powierzchni doświadczalnej w Nadleśnictwie Śnieżka na wzrost podstawowych cech pomiarowych drzew pierśnicy i wysokości oraz wynikających z tego możliwości dostosowania analizowanych populacji do lokalnych warunków siedliskowych. Materiał badawczy i metodyka Doświadczenie zlokalizowano w Nadleśnictwie Śnieżka, Obręb Śnieżka, Leśnictwo Staniszów, oddział 8g. Powierzchnia jest położona na wysokości ok. 390 m n.p.m. Konfiguracja terenu falista, typ siedliskowy lasu las wyżynny. Ważniejsze dane klimatyczne: długość okresu wegetacyjnego od 190 do 200 dni, średnia roczna suma opadów 1000 mm, okres wegetacyjny od ok. 10 IV do 25 X, zaleganie pokrywy śnieżnej od 90 do 150 dni. Doświadczenie założono w układzie bloków kompletnie zrandomizowanych w sześciu powtórzeniach. Każdą z siedmiu proweniencji reprezentowało 720 sadzonek, po 120 na poletku. Pomiarem w okresach 10-letnich objęto wysokość i pierśnicę drzew, a średnią ustaloną dla każdego powtórzenia przyjęto do dalszych obliczeń. W celu ustalenia wpływu proweniencji na wzrost pierśnicy i wysokości buka zastosowano dwuczynnikową analizę wariancji, a za czynniki różnicujące cechy drzew przyjęto zarówno ich wiek, jak i pochodzenie. Analizę przeprowadzono dla pomiarów wykonanych w 20, 30 i 40 roku życia drzew. Wyniki Przeprowadzona analiza wariancji wykazała oczywisty istotny wpływ wieku na wzrost pierśnicy w 10-letnim interwale pomiarowym. Zgodnie z uzyskanymi wynikami na wzrost pierśnicy drzew wpływa w sposób istotny także pochodzenie buka. W przypadku drugiej cechy pomiarowej wysokości odnotowano istotny wpływ jedynie wieku drzew, co jest prawidłowością. W przypadku obu cech nie stwierdzono istotnej statystycznie interakcji pomiędzy wiekiem drzew a ich pochodzeniem (tab. 1). Niezależnie od pochodzenia buków ich średnia pierśnica prawidłowo wzrasta wraz z wiekiem drzew, podobnie jak zmienność tej cechy. Również wysokość rośnie z wiekiem drzew niezależnie od proweniencji, natomiast brak widocznego związku pomiędzy zmiennością a wiekiem buków (tab. 2).
Analiza cech taksacyjnych buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) 19 Tab. 1. Wyniki analizy wariancji Tab. 1. Results of the analysis of variance Źródło zmienności Suma kwadratów odchyleń Stopnie swobody Średni kwadrat odchyleń F p-wartość Pierśnica d 1,3 Wyraz wolny 8048,174 1 8048,174 4738,119 0,000 Efekty główne Wiek 1071,750 2 535,875 315,480 0,000 proweniencja 27,663 6 4,611 2,714 0,017 Interakcje wiek*proweniencja 20,482 12 1,707 1,005 0,450 Błąd 169,860 100 1,699 Wysokość h Wyraz wolny 12047,95 1 12047,95 9154,200 0,000 Efekty główne wiek 1573,10 2 786,55 597,630 0,000 proweniencja 10,96 6 1,83 1,388 0,227 Interakcje wiek*proweniencja 26,50 12 2,21 1,678 0,083 Błąd 131,61 100 1,32 Największą średnią pierśnicą bez względu na wiek badanych drzew cechowały się buki pochodzenia Rozdoły, nieco mniejszą Klimontów, zaś najmniejszą populacja Rytro (tab. 2). Najwyższe buki pochodziły z Kątów, a najniższe także z Rytra (tab. 2). Tab. 2. Podstawowe charakterystyki statystyczne efektów głównych Tab. 2. Basic statistical characteristics of main effects Cecha drzewa Poziom czynnika N d h x s dx x s dx szt. cm m 20 41 4,51 0,82 5,74 0,74 wiek 30 38 8,36 1,05 9,86 1,62 40 42 11,70 1,93 14,45 1,11 Rozdoły 16 9,02 4,05 9,85 4,21 Wierzchowo 18 8,00 3,25 9,88 3,94 Łagów 18 8,06 3,11 10,13 4,03 proweniencja Kąty 17 7,92 3,25 10,63 4,21 Klimontów 18 8,84 3,71 10,10 3,74 Brzegi Dolne 18 7,90 3,01 10,00 3,69 Rytro 16 7,78 2,87 9,80 3,48
20 Tab. 3. Podstawowe charakterystyki statystyczne cech drzew poszczególnych proweniencji w kolejnych latach pomiarowych Tab. 3. Basic statistical characteristics of tree characteristics of particular provenances in the successive years of measurements Wiek Proweniencja Cecha drzewa N d h x s dx x s dx szt. cm m 20 Rozdoły 6 4,71 0,80 5,09 0,31 20 Wierzchowo 6 3,99 0,91 5,02 0,34 20 Łagów 6 4,55 0,94 5,78 0,54 20 Kąty 6 4,27 0,71 5,84 0,42 20 Klimontów 6 4,84 0,95 6,63 0,91 20 Brzegi Dolne 6 4,40 0,73 5,88 0,77 20 Rytro 5 4,84 0,65 5,96 0,38 30 Rozdoły 4 9,25 1,34 10,61 1,04 30 Wierzchowo 6 8,56 0,57 10,44 1,16 30 Łagów 6 8,31 1,09 9,59 1,46 30 Kąty 5 8,11 0,89 10,69 1,40 30 Klimontów 6 8,62 0,98 9,19 2,62 30 Brzegi Dolne 6 8,07 0,89 9,86 1,79 30 Rytro 5 7,74 1,51 8,90 0,88 40 Rozdoły 6 13,17 2,11 14,10 1,74 40 Wierzchowo 6 11,44 0,95 14,18 0,55 40 Łagów 6 11,33 1,76 15,04 0,91 40 Kąty 6 11,42 1,39 15,39 0,58 40 Klimontów 6 13,06 2,08 14,49 1,14 40 Brzegi Dolne 6 11,25 1,14 14,25 0,74 40 Rytro 6 10,26 2,56 13,75 1,19 Początkowo najmniejszą pierśnicą wyróżniały się buki pochodzenia Wierzchowo i Kąty, a największą pochodzenia Klimontów, Rytro i Rozdoły (tab. 3 i 4, ryc. 1). Również najmniejszą wysokością cechowały się buki pochodzenia Wierzchowo, a największą pochodzeń Klimontów i Rytro (tab. 3 i 4, ryc. 2). Buki pochodzenia Rytro mimo wysokiej średniej pierśnicy i wysokości w wieku 20 lat, w następnych latach osiągnęły najmniejszą średnią pierśnicę i wysokość zarówno wieku 30, jak i 40 lat (tab. 4, ryc. 1 i 2). Wynik bezwzględny wzrostu zarówno pierśnicy, jak i wysokości nie przesądza o przyszłym tempie zwiększania się obu cech pomiarowych drzew poszczególnych proweniencji. Ciekawy wydaje się średni przyrost badanych cech wykazany w kolejnych
Analiza cech taksacyjnych buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) 21 Ryc. 1. Kształtowanie się z wiekiem pierśnicy buków różnych proweniencji Fig. 1. Dbh development with age of beeches of different provenances Ryc. 2. Kształtowanie się z wiekiem wysokości buków różnych proweniencji Fig. 2. Height development with age of beeches of different provenances okresowych pomiarach. Największym średnim okresowym przyrostem pierśnicy w okresie pomiędzy 20 a 30 rokiem życia buków wyróżniały się pochodzenia Wierzchowo i Rozdoły (różnica pomiędzy średnimi pierśnicami wyniosła ponad 4,5 cm). Jednak jedynie w przypadku proweniencji Klimontów kolejny okres pomiarowy przyniósł wzrost przyrostu. Świadczy to, iż pozostałe pochodzenia osiągnęły punkt kulminacyjny przyro-
22 Tab. 4. Ranking proweniencji wg wielkości cech wymiarowych w kolejnych latach pomiaru Tab. 4. Rank of provenances according to the values of measurement characteristics in the successive years of measurements Cecha drzewa Proweniencja d h 20 30 40 20 30 40 Rozdoły 5 7 7 2 6 2 Wierzchowo 1 5 5 1 5 3 Łagów 4 4 3 3 3 6 Kąty 2 3 4 4 7 7 Klimontów 6 6 6 7 2 5 Brzegi Dolne 3 2 2 5 4 4 Rytro 6 1 1 6 1 1 * poszczególne numery nadano według rosnących cech pomiarowych. stu średnicy na wysokości 1,3 m przed 30 rokiem życia, zaś dla pochodzenia Klimontów ten czas dopiero nadejdzie. Odmienną sytuację zaobserwowano w stosunku do wysokości. Największy średni przyrost tej cechy w okresie od 20 do 30 roku życia drzew odnotowano także dla pochodzeń Rozdoły i Wierzchowo (różnica pomiędzy średnimi wysokościami dla tych lat wyniosła ponad 5 m), ale w kolejnym okresie spadła znacząco (różnica pomiędzy średnimi wysokościami przekroczyła poziom 3 m). Podobną tendencję zaobserwowano także u buków z Kątów. Świadczyć to może również o przekroczeniu punktu maksymalnego, czyli o kulminacji przyrostu wysokości do 30 roku życia buków. U pozostałych proweniencji okresowy średni przyrost wysokości wzrasta. Największą dynamikę zaobserwowano dla pochodzeń Klimontów i Rytro. Świadczy to, iż wiek, w którym nastąpi kulminacja przyrostu wysokości dla pochodzeń Łagów, Klimontów, Rytro i Brzegi Dolne, dopiero nadejdzie. Dyskusja Ocena przydatności uprawowej populacji buka różnych pochodzeń oparta jest na analizie kilku najważniejszych cech. Na etapie młodocianym istotne są obserwacje przeżywalności, a także kluczowych z punktu oceny adaptacji do warunków siedliskowych cech fenologicznych [Madsen 1995, Wuehlisch i in. 1997]. Kolejnym elementem ważnym dla podejmowania decyzji gospodarczych jest różnicowanie się testowanych pochodzeń pod względem przyrostu wysokości i grubości. Przy analizie tych cech wiek drzew ma podstawowe znaczenie. Większość doświadczeń zawansowanych wiekowo ma lokalny charakter, co utrudnia możliwości szerszego wykorzystania ich wyników. Innym problemem starszych doświadczeń była niewielka liczba testowanych pochodzeń [Münch 1949, Galoux 1966].
Analiza cech taksacyjnych buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) 23 Najstarszym krajowym doświadczeniem proweniencyjnym jest założona w 1963 roku powierzchnia w Leśnym Zakładzie Doświadczalnym w Rogowie [Tarasiuk i in. 2003]. W tym doświadczeniu testowane są tylko 3 pochodzenia: Leśny Dwór, Rogów i Świętokrzyski Park Narodowy. Wyniki tego doświadczenia wskazują na zróżnicowanie między testowanymi populacjami w obrębie analizowanych cech [Tarasiuk i in. 2005]. Wyniki uzyskiwane z później założonych powierzchni doświadczalnych wskazują na zróżnicowanie rosnących tam populacji [Barzdajn 2005]. Jednak te wyniki mają charakter tymczasowy, ze względu na niski wiek analizowanych doświadczeń. W omawianym doświadczeniu niewielka liczba pochodzeń jest rekompensowana lokalizacją drzewostanów matecznych. Występują w nim zarówno populacje z północy, jak i południowego wschodu Polski, czyli obszarów gdzie buk zwyczajny jest istotnym składnikiem drzewostanów. Uzyskane wyniki nie dają jednoznacznej odpowiedzi, które pochodzenia mogą być uprawiane w warunkach siedliskowych powierzchni badawczej. Zmiany w rankingu zaobserwowane w trakcie trwania doświadczenia wskazują na możliwość zaistnienia dalszych zmian w uszeregowaniu pochodzeń. Być może kolejne pomiary dadzą możliwość określenia stałej tendencji w pozycjach rankingowych populacji w ramach analizowanych cech. Wnioski 1. Na bieżącym etapie badań pochodzeniami najlepiej przystosowanymi do lokalnych warunków siedliskowych są Rozdoły i Klimontów. 2. Proweniencja Rytro, ze względu na uzyskane niskie wyniki analizowanych cech, wydaje się najsłabiej przystosowana do warunków powierzchni doświadczalnej. 3. Niezbędne jest prowadzenie dalszych badań, których wyniki jednoznacznie wskażą na pochodzenia lokalnie możliwe do wykorzystania. Literatura Ba r z d a j n W. (2005): Ocena wyników badań proweniencyjnych buka i dębów. W: Ochrona leśnych zasobów genowych i hodowla selekcyjna drzew leśnych w Polsce stan i perspektywy. Konferencja Naukowo- Techniczna. Malinówka. Wydawnictwo Świat: 7-78. Dz w o n k o Z. (1990): Ekologia [W:] Buk zwyczajny Fagus sylvatica L. PWN, Warszawa Poznań: 237-328. Ga l o u x A. (1966): La variabilité geneologique du hetre commun (Fagus sylvatica L.) en Belgique. Trav. Sta. Rech. Groenendaal A. 11. Gi e rt y c h M. (1990): Genetyka. [W:] Buk zwyczajny Fagus sylvatica L. PWN, Warszawa Poznań: 193-236. Ko wa l k o w s k i W. (2001): Zmienność buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) polskich pochodzeń w 30-letnim doświadczeniu proweniencyjnym. Rozprawy naukowe, z. 318, Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu. Ma d s e n S.F. (1995): International beech provenance experiment 1983 85. Analysis of the Danish member of the 1983 series. Genetics and silviculture of beech. Proc. of the 5th IUFRO beech symposium 1994. Denmark (S. Madsen, ed). Forskkningsserien: 11(1995):83-89. Mü n c h E. (1949): Vergleichender Anbauversuch mit Buchen verschidener Herkunft. In Beiträge zur Forstpflanzenzüchtung Bayer. Landwirtschaftsverlag G.m.b.H. München Ed. B. Huber: 103-108.
24 Pe t e r s R. (1992): Ecology of beech forests in the nortern hemi spher. Wageningen: Landbouwuniwersiteit: 125. Rz e ź n i k Z. (1976): Badania buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) polskich proweniencji. Rocz. AR Poznań. Rozprawy naukowe 72:1-37. Ta r a s i u k S., Be l l o n S., Sz e l i g o w s k i H. (2003): Przydatność hodowlana trzech pochodzeń buka zwyczajnego w wieku 40 lat na uprawie proweniencyjnej w Leśnym Zakładzie Doświadczalnym w Rogowie. Zeszyty Naukowe AR w Krakowie 88:59-66. Tarasiuk S., Jednoralski G. (2005): Zmienność, jakość hodowlana i właściwości fizyczno-mechaniczne drewna trzech pochodzeń buka. Sylwan 149(3):42-49. Wu e h l i s c h G., Li e s e b a c h M., Mu h s H.J., St e p h a n R. (1997): A Network of International Beech Provenance Trials.Turok J., Kremer A., de Vries S. compilers. First EUFORGEN Meeting on Social Broadleaves. Bordeaux, France, 23 25 October 1997. Internatinal Plant Genetic Resources Institute. Rome: 164-172. Adres do korespondencji Coresponding address: Wojciech Kowalkowski Katedra Hodowli Lasu wojkowal@au.poznan.pl Katarzyna Kaźmierczak Katedra Urządzania Lasu Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu ul. Wojska Polskiego 28 60-625 Poznań