A growth model for quercus frainetto (Ten) in Greece

Abstract

The general objective of this study was to introduce the contemporary technology and state of the art in individual tree growth models as a new tool for forest management in Greece. Specific objectives of this work were: (1) To study the existing modelling theory and define the proper theoretical modelling framework for the Quercus frainetto stands. (2) To develop individual tree distance-dependent growth and mortality models for pure, even-aged coppice Q. frainetto stands and stands under conversion into high forests. (3) To develop form factor and taper equation models that can be used for volume calculations and production of assortment tables for Q. frainetto stands. (4) To adapt the MOSES software to a new prototype forest simulator capable of quantifying the stand growth characteristics, relationships and dynamics in natural Q. frainetto stands in Greece. Data for this study came from 18 permanent experimental plots established in even-aged stands with age variations at the year of establishment from 16 to 80 years. The development of diameter and height increment models was based on the assumption that the potential increment for a given tree is reduced by a function of crown ratio as the allometric multiplier representing the past growing conditions and the overstocking multiplier representing the current competition status. For the prediction of the future crown length, a dynamic crown height increment model was developed by estimating the periodical recession of the height to the base of live crown in dependence on total tree height, crown ratio, competition index after crown release and the breast height diameter at the beginning of the each growing period. For the estimation of the probability between dead and live trees a logistic model was applied to the data. The final model predicts the probability of individual tree mortality in dependence of the competition index after crown release, crown ratio and breast height diameter. The validation of the models should be done using a validation procedure on an independent dataset. Three permanent experimental plots for Q. frainetto have been used for the model validation. For the stand treatment studies, DRYMOS version 1.0, a computer simulation software for modelling oak stand response was developed. DRYMOS is a derivative software program of the Austrian forest simulator MOSES. The objective of this program is to function interactively with the system of equations and visualise the evolution of the forest in time. Growth can be projected up to 30 five-year periods. The user has the option to choose various silvicultural scenarios and get respective outputs. At the end of a simulation period the program can give stand diagrams and tabular data (yield tables)

Ο γενικός στόχος αυτής της διατριβής ήταν να εισαχθεί η σύγχρονη τεχνογνωσία της τεχνολογίας των ατομικών προτύπων δέντρων ως ένα νέο εργαλείο για τη διαχείριση των δασών στην Ελλάδα. Συγκεκριμένα οι στόχοι αυτής της εργασίας ήταν: (1) Να μελετήσει την διεθνώς υπάρχουσα θεωρία ανάπτυξης προτύπων και να καθορίσει το κατάλληλο θεωρητικό πλαίσιο προτυποποίησης για τις συστάδες πλατύφυλλης δρυός. (2) Να αναπτύξει τα εξαρτώμενα από αποστάσεις ατομικά πρότυπα αύξησης και θνησιμότητας δέντρων για αμιγείς, ομήλικες πρεμνοφυείς συστάδες πλατύφυλλης δρυός και συστάδες υπό αναγωγή. (3) Να αναπτύξει πρότυπα μορφαρίθμου και μορφής κορμού, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για τους υπολογισμούς όγκου και την παραγωγή πινάκων κατάταξης προϊόντων των συστάδων πλατύφυλλης δρυός. (4) Να προσαρμόσει το λογισμικό “MOSES” σε έναν νέο πρωτότυπο για τα Ελληνικά δεδομένα προσομοιωτή δάσους ικανό να ποσοτικοποιεί και να προσομοιώνει συσταδικά χαρακτηριστικά και σχέσεις της αύξησης και τη δυναμική των φυσικών δασών πλατύφυλλης δρυός. Τα δεδομένα για αυτήν τη διατριβή προήλθαν από 18 μόνιμες πειραματικές επιφάνειες εγκατεστημένες σε ομήλικες συστάδες. Η ηλικία των συστάδων τη χρονική στιγμή της εγκατάστασης των επιφανειών κυμαινόταν από 16 έως 80 έτη. Δέκα τρεις από τις επιφάνειες ήταν εγκατεστημένες σε πρεμνοφυείς συστάδες ενώ πέντε απόαυτές σε σπερμοφυείς Η ανάπτυξη των ατομικών προτύπων αύξησης διαμέτρου και ύψους βασίστηκε στην παραδοχή ότι η εν δυνάμει αύξηση για ένα δεδομένο δέντρο μειώνεται από ένα αλλομετρικό πολλαπλασιαστή του λόγου της πράσινης κόμης ο οποίος αντιπροσωπεύει τις συνθήκες αύξησης του παρελθόντος και από ένα πολλαπλασιαστή ξυλοβρίθειας που αντιπροσωπεύει την τρέχουσα κατάσταση ανταγωνισμού. Για την πρόβλεψη του μελλοντικού μήκους κόμης, αναπτύχθηκε ένα δυναμικό πρότυπο μεταβολής ύψους κόμης. Ο υπολογισμός της περιοδικής υποχώρησης του ύψους στη βάση της ζωντανής κόμης έγινε σε εξάρτηση με το συνολικό ύψος του δέντρου, την αναλογία κόμης, το δείκτη ανταγωνισμού μετά από την απελευθέρωση κόμης και τη στηθιαία διάμετρο στην αρχή της κάθε αυξητικής περιόδου. Η αφετηρία για την ανάπτυξη ενός κατάλληλου προτύπου θνησιμότητας ήταν οατομικός προσδιορισμός της πιθανότητας θνησιμότητας δέντρων ως συνάρτηση των μεταβλητών μεγέθους των δέντρων, οι οποίες ήταν διαθέσιμες στο τέλος κάθεαυξητικής περιόδου. Η Αξιολόγηση των προτύπων πρέπει να γίνεται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία αξιολόγησης η οποία θα χρησιμοποιεί “ανεξάρτητα” δεδομένα, δηλαδή δεδομένα που δεν χρησιμοποιήθηκαν για την παραμετροποίηση των προτύπων. Τρεις μόνιμες πειραματικές επιφάνειες για την πλατύφυλλη δρυ χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση των προτύπων. Για τη μελέτη και ανάλυση των χειρισμών των συστάδων, αναπτύχθηκε ο DRYMOS 1.0, ένα λογισμικό προσομοίωσης μέσω υπολογιστή της μελέτης αντίδρασης αύξησης συστάδων πλατύφυλλης δρυός στις αραιώσεις. Ο DRYMOS είναι ένα παράγωγο πρόγραμμα λογισμικού του Αυστριακού προσομοιωτή δάσους MOSES. Ο στόχος αυτού του λογισμικού είναι να λειτουργήσει αμφίδρομα με το σύστημα των εξισώσεων και να απεικονιστεί η μελλοντική εξέλιξη του δάσους. Η αύξηση μπορεί να προβληθεί μέχρι 30 πενταετείς περιόδους. Ο χρήστης έχει την επιλογή να διαλέξει διάφορα δασοκομικά σενάρια χειρισμών και μέσω της προσομοίωσης να πάρει τα αντίστοιχα αποτελέσματα. Στο τέλος μιας περιόδου προσομοίωσης το πρόγραμμα μπορεί να παράγει συσταδικά διαγράμματα και πινακοποιημένα αποτελέσματα (πίνακες παραγωγής)