Metodología para la estimación de indicadores armonizados a partir de los inventarios forestales nacionales europeos con especial énfasis en la biodiversidad forestal

Durante las últimas décadas el objetivo principal de la silvicultura y la gestión forestal en Europa ha pasado de ser la producción de madera a ser la gestión sostenible de los ecosistemas, por lo que se deben considerar todos los bienes y servicios que proporcionan los bosques. En consecuencia, es necesario contar con información forestal periódica de diversos indicadores forestales a nivel europeo para apoyar el desarrollo y la implementación de políticas medioambientales y que se realice una gestión adecuada. Para ello, se requiere un seguimiento intensivo sobre el estado de los bosques, por lo que los Inventarios Forestales Nacionales (IFN), (principal fuente de información forestal a gran escala), han aumentado el número de variables muestreadas para cumplir con los crecientes requerimientos de información. Sin embargo, las estimaciones proporcionadas por los diferentes países no son fácilmente comparables debido a las diferencias en las definiciones, los diseños de muestreo, las variables medidas y los protocolos de medición. Por esto, la armonización de los datos que proporcionan los diferentes países es fundamental para la contar con una información forestal sólida y fiable en la Unión europea (UE). La presente tesis tiene dos objetivos principales: (i) establecer el diseño de una metodología para evaluar la biodiversidad forestal en el marco del Inventario forestal nacional de España teniendo en cuenta las diferentes iniciativas nacionales e internacionales, con el objetivo de producir estimaciones comparables con las de otros países de la UE y (ii) armonizar los indicadores más relevantes para satisfacer los requerimientos nacionales e internacionales. Como consecuencia del estudio realizado para alcanzar el primer objetivo, la metodología diseñada para estimar la biodiversidad fue adoptada por el Tercer Inventario forestal nacional. Ésta se componía de indicadores agrupados en: cobertura del suelo, composición de árboles y especies de arbustos, riqueza de especies herbáceas y helechos, especies amenazadas, estructura, madera muerta, y líquenes epífitos. Tras el análisis del diseño metodológico y de los datos proporcionados, se observó la conveniencia de modificarla con el fin de optimizar los costes, viabilidad, calidad y cantidad de los datos registrados. En consecuencia, en el Cuarto Inventario Forestal Nacional se aplica una metodología modificada, puesto que se eliminó el muestreo de especies herbáceas y helechos, de líquenes epífitos y de especies amenazadas, se modificaron los protocolos de la toma de datos de estructura y madera muerta y se añadió el muestreo de especies invasoras, edad, ramoneo y grado de naturalidad de la masa. En lo que se refiere al segundo objetivo, se ha avanzado en la armonización de tres grupos de variables considerados como relevantes en el marco de los IFN: los indicadores de vegetación no arbórea (que juegan un papel relevante en los ecosistemas, es donde existe la mayor diversidad de plantas y hasta ahora no se conocían los datos muestreados en los IFN), la determinación de los árboles añosos (que tienen un importante papel como nicho ecológico y su identificación es especialmente relevante para la evaluación de la biodiversidad forestal) y el bosque disponible para el suministro de madera (indicador básico de los requerimientos internacionales de información forestal). Se llevó a cabo un estudio completo de la posible armonización de los indicadores de la vegetación no arbórea en los IFN. Para ello, se identificaron y analizaron las diferentes definiciones y diseños de muestreo empleados por los IFN, se establecieron definiciones de referencia y se propusieron y analizaron dos indicadores que pudiesen ser armonizados: MSC (mean species cover) que corresponde a la media de la fracción de cabida cubierta de cada especie por tipo de bosque y MTC (mean total cover). Se estableció una nueva metodología que permite identificar los árboles añosos con los datos proporcionados por los inventarios forestales nacionales con el objetivo de proporcionar una herramienta eficaz para facilitar la gestión forestal considerando la diversidad de los sistemas forestales. Se analizó el concepto de "bosque disponible para el suministro de madera" (FAWS) estudiando la consistencia de la información internacional disponible con el fin de armonizar su estimación y de proporcionar recomendaciones para satisfacer los requerimientos europeos. Como resultado, se elaboró una nueva definición de referencia de FAWS (que será adoptada por el proceso paneuropeo) y se analiza el impacto de la adopción de esta nueva definición en siete países europeos. El trabajo realizado en esta tesis, puede facilitar el suministrar y/o armonizar parcial o totalmente casi la mitad de los indicadores de información forestal solicitados por los requerimientos internacionales (47%). De éstos, prácticamente un 85% tienen relación con los datos inventariados empleando la metodología propuesta para la estimación de la biodiversidad forestal, y el resto, con el establecimiento de la definición de bosque disponible para el suministro de madera. No obstante, y pese a que esta tesis supone un avance importante, queda patente que las necesidades de información forestal son cambiantes y es imprescindible continuar el proceso de armonización de los IFN europeos. ABSTRACT Over the last few decades, the objectives on forestry and forest management in Europe have shifted from being primarily focused on wood production to sustainable ecosystem management, which should consider all the goods and services provided by the forest. Therefore, there is a continued need for forest indicators and assessments at EU level to support the development and implementation of a number of European environmental policies and to conduct a proper forest management. To address these questions, intensive monitoring on the status of forests is required. Therefore, the scope of National Forest Inventories (NFIs), (primary source of data for national and large-area assessments), has been broadened to include new variables to meet these increasing information requirements. However, estimates produced by different countries are not easily comparable because of differences in NFI definitions, plot configurations, measured variables, and measurement protocols. As consequence, harmonizing data produced at national level is essential for the production of sound EU forest information. The present thesis has two main aims: (i) to establish a methodology design to assess forest biodiversity in the frame of the Spanish National Forest Inventory taking into account the different national and international initiatives with the intention to produce comparable estimates with other EU countries and (ii) to harmonize relevant indicators for national and international requirements. In consequence of the work done related to the first objective, the established methodology to estimate forest biodiversity was adopted and launched under the Third National Forest Inventory. It was composed of indicators grouped into: cover, woody species composition, richness of herbaceous species and ferns, endangered species, stand structure, dead wood, and epiphytic lichens. This methodology was analyzed considering the provided data, time costs, feasibility, and requirements. Consequently, in the ongoing Fourth National Forest Inventory a modified methodology is applied: sampling of herbaceous species and ferns, epiphytic lichens and endangered species were removed, protocols regarding structure and deadwood were modified, and sampling of invasive species, age, browsing impact and naturalness were added. As regards the second objective, progress has been made in harmonizing three groups of variables considered relevant in the context of IFN: Indicators of non-tree vegetation (which play an important role in forest ecosystems, it is where the highest diversity of plants occur and so far the related sampled data in NFIs were not known), the identification of old-growth trees (which have an important role as ecological niche and its identification is especially relevant for the assessment of forest biodiversity) and the available forest for wood supply (basic indicator of international forestry information requirements). A complete analysis of ground vegetation harmonization possibilities within NFIs frame was carried on by identifying and analyzing the different definitions and sampling techniques used by NFIs, providing reference definitions related to ground vegetation and proposing and analyzing two ground vegetation harmonized indicators: “Mean species cover” (MSC) and “Mean total cover” (MTC) for shrubs by European forest categories. A new methodology based on NFI data was established with the aim to provide an efficient tool for policy makers to estimate the number of old-growth trees and thus to be able to perform the analysis of the effect of forest management on the diversity associated to forest systems. The concept of “forest available for wood supply” (FAWS) was discussed and clarified, analyzing the consistency of the available international information on FAWS in order to provide recommendations for data harmonization at European level regarding National Forest Inventories (NFIs). As a result, a new reference definition of FAWS was provided (which will be adopted in the pan-European process) and the consequences of the use of this new definition in seven European countries are analyzed. The studies carried on in this thesis, can facilitate the supply and/or harmonization partially or fully of almost half of the forest indicators (47%) needed for international requirements. Of these, nearly 85% are related to inventoried data using the proposed methodology for the estimation of forest biodiversity, and the rest, with the establishment of the definition of forest available for wood supply. However, despite this thesis imply an important development, forest information needs are changing and it is imperative to continue the process of harmonization of European NFIs

A new method for the identification of old-growth trees in National Forest Inventories: Application to Pinus halepensis Mill. stands in Spain

Old-growth trees play a very important role in the maintenance of biodiversity in forests. However, no clear definition is yet available to help identify them since tree age is usually not recorded in National Forest Inventories. To develop and test a new method to identify old-growth trees using a species-specific threshold for tree diameter in National Forest Inventories. Different nonlinear mixed models for diameter ? age were generated using data from the Spanish Forest Inventory in order to identify the most appropriate one for Aleppo pine in its South-western distribution area. The asymptote of the optimal model indicates the threshold diameter for defining an old-growth tree. Additionally, five site index curves were examined to analyze the influence of site quality on these models

La estimación de la biodiversidad forestal en el Inventario Forestal Nacional. Aplicación en el IFN-4 en Galicia

Teniendo como punto de partida la Convención de la Diversidad biológica de 1992, desde la segunda mitad del siglo XX las perspectivas en política y gestión medioambiental han dado un giro sin precedentes. Variables intangibles, difíciles de medir, como es la biodiversidad, son cada vez más importantes para la sociedad. En consecuencia, enmarcado en políticas y requerimientos internacionales, desde el Tercer Inventario Forestal Nacional (IFN-3) se está aplicando una nueva metodología en continuo desarrollo que trata de estimar nuevas variables relacionadas con la biodiversidad. El objetivo más importante es poder analizar mediante estos nuevos indicadores la evolución del estado de la biodiversidad forestal de nuestros bosques a lo largo de los sucesivos IFN. Para llevar a cabo este reto, la toma de datos de campo en el inventario se centra principalmente en indicadores relativos a la composición florística y a la estructura de las masas forestales. En este artículo se describe la evolución y el desarrollo de la metodología llevada a cabo hasta el momento para la estimación de la biodiversidad forestal en el IFN. Además, se detallan los resultados derivados de su aplicación en las formaciones forestales más representativas de Galicia. Finalmente, se exponen los nuevos indicadores relacionados con la biodiversidad forestal en los que se está investigando, así como nuevas perspectivas de análisis

Plot size matters: Toward comparable species richness estimates across plot-based inventories

To understand the state and trends in biodiversity beyond the scope of monitoring programs, biodiversity indicators must be comparable across inventories. Species richness (SR) is one of the most widely used biodiversity indicators. However, as SR increases with the size of the area sampled, inventories using different plot sizes are hardly comparable. This study aims at producing a methodological framework that enables SR comparisons across plot-based inventories with differing plot sizes. We used National Forest Inventory (NFI) data from Norway, Slovakia, Spain, and Switzerland to build sample-based rarefaction curves by randomly incrementally aggregating plots, representing the relationship between SR and sampled area. As aggregated plots can be far apart and subject to different environmental conditions, we estimated the amount of environmental heterogeneity (EH) introduced in the aggregation process. By correcting for this EH, we produced adjusted rarefaction curves mimicking the sampling of environmentally homogeneous forest stands, thus reducing the effect of plot size and enabling reliable SR comparisons between inventories. Models were built using the Conway–Maxell–Poisson distribution to account for the underdispersed SR data. Our method successfully corrected for the EH introduced during the aggregation process in all countries, with better performances in Norway and Switzerland. We further found that SR comparisons across countries based on the country-specific NFI plot sizes are misleading, and that our approach offers an opportunity to harmonize pan-European SR monitoring. Our method provides reliable and comparable SR estimates for inventories that use different plot sizes. Our approach can be applied to any plot-based inventory and count data other than SR, thus allowing a more comprehensive assessment of biodiversity across various scales and ecosystems.publishedVersio

National scale variability in forest stand variables among regions of provenances in Spain

Context: The regions of provenance can potentially be used as units with uniform ecological, phenotypic and genetic traits to characterize forests. Aims: Our objective was to characterize forests through stand variables at national scale for the 10 most widespread dominant tree species in Spain (five Pinaceae and five Fagaceae species) using the regions of provenance as ecologically homogeneous areas. Methods: We used the National Forest Inventory as the dataset and multivariate analyses of variance with a bootstrapping and principal coordinates analysis for the statistical evaluation. Results: Overall, the mean diameter of adult trees was negatively related to recruitment variables and the mean height of adult trees was negatively related to shrub coverage and number of shrub species. The statistical analyses revealed significant differences between regions of provenance for all variables. The regions of provenance where Pinus sylvestris, P. nigra, P. pinea, Quercus suber and Q. ilex are dominant, displayed a large variability among regions. In contrast, the regions of provenance for P. halepensis, Q. pyrenaica and Q. faginea displayed a small low inter-regional variability. Conclusion: Forest management as well as climate conditions shaped deeply forests, which lead to differences on stand variables among provenances by species. Stands growing on the southernmost locations, overall, are more prone to the forecasted climate change due to the low rates of regeneration

La estimación de los árboles añosos en el Inventario Forestal Nacional

El estudio de los árboles añosos es fundamental para la estimación de la biodiversidad puesto que son nicho ecológico de numerosas especies indicadoras de aves, insectos, líquenes, hongos y briofitos. Sin embargo, no existen definiciones claras para su identificación en los Inventarios Forestales Nacionales debido a que la variable edad no es muestreada en la mayoría de los países y los datos que se recogen no son homogéneos. El objetivo de este trabajo es presentar una metodología aplicable en Inventarios Forestales Nacionales que permita determinar cuándo un árbol es añoso a partir de la medición de su diámetro normal. Esta metodología se fundamenta en modelos mixtos no lineales edad dominante-diámetro a través de los cuales se determinan diámetros límite específicos para cada especie. Se exponen ejemplos de dos especies de pinos de la península ibérica, uno de ámbito mediterráneo, Pinus halepensis Mill.y otro de ámbito eurosiberiano, las poblaciones atlánticas de Pinus pinaster Aiton. Este estudio posibilita la consideración de los árboles añosos en la toma de decisiones en los planes de gestión forestal

Plot size matters: Toward comparable species richness estimates across plot-based inventories

To understand the state and trends in biodiversity beyond the scope of monitoring programs, biodiversity indicators must be comparable across inventories. Species richness (SR) is one of the most widely used biodiversity indicators. However, as SR increases with the size of the area sampled, inventories using different plot sizes are hardly comparable. This study aims at producing a methodological framework that enables SR comparisons across plot-based inventories with differing plot sizes. We used National Forest Inventory (NFI) data from Norway, Slovakia, Spain, and Switzerland to build sample-based rarefaction curves by randomly incrementally aggregating plots, representing the relationship between SR and sampled area. As aggregated plots can be far apart and subject to different environmental conditions, we estimated the amount of environmental heterogeneity (EH) introduced in the aggregation process. By correcting for this EH, we produced adjusted rarefaction curves mimicking the sampling of environmentally homogeneous forest stands, thus reducing the effect of plot size and enabling reliable SR comparisons between inventories. Models were built using the Conway–Maxell–Poisson distribution to account for the underdispersed SR data. Our method successfully corrected for the EH introduced during the aggregation process in all countries, with better performances in Norway and Switzerland. We further found that SR comparisons across countries based on the country-specific NFI plot sizes are misleading, and that our approach offers an opportunity to harmonize pan-European SR monitoring. Our method provides reliable and comparable SR estimates for inventories that use different plot sizes. Our approach can be applied to any plot-based inventory and count data other than SR, thus allowing a more comprehensive assessment of biodiversity across various scales and ecosystems

La armonización europea para la determinación de la superficie forestal disponible para suministro de madera y/o leña (COST FP1001)

Para definir estrategias de mitigación del cambio global y poder plantearse objetivos para la estimación de energía procedente de la biomasa a nivel nacional y Europeo, así como para apoyar la propuesta de un aumento del uso de madera como una decisión posterior al Protocolo de Kioto, es necesario conocer la disponibilidad de madera en Europa sobre una base sostenible. Además, escenarios futuros en el ámbito de la UE destacan un déficit en el abastecimiento de madera en comparación con su consumo. Dicha información armonizada es urgente para mejorar la base de cálculo para la toma de decisiones sobre los sistemas forestales, el medio ambiente y el sector de la energía. Con ese objetivo se ha creado la Acción Cost FP1001 USEWOOD ?Mejora de datos e información sobre el suministro de los recursos madereros: una aproximación europea desde los inventarios forestales nacionales multi-recursos?. En este trabajo se presentan además de las líneas de acción de este proyecto, las diferentes aproximaciones de los países europeos para la determinación de la superficie forestal disponible para suministro de madera y/o leña, las restricciones que consideran los diferentes países para su determinación y las posibilidades de armonización a nivel europeo

National Forest Inventory contributions to forest biodiversity monitoring

peer reviewedForests are the most biodiverse terrestrial ecosystems. National forest inventories (NFIs) are the main source of information on the status and trends of forests, but they have traditionally been designed to assess land coverage and the production value of forests rather than forest biodiversity. The primary international processes dealing with biodiversity and sustainable forest management, the convention on Biological Diversity (CBD), Forest Europe, Streamlining European Biodiversity Indicators 2010 of the European Environmental Agency, and the Montréal Process, all include indicators related to forest biodiversity. The scope of this article is to review and present possibilities offered by NFIs to harmonize estimation of indicators useful for international forest and present possibilities offered by NFIs to harmonize estimation of indicators useful for international forest biodiversity monitoring and reporting. We summarize key findings from Working Group 3 of Action E43 (« Harmonization of National Forest Inventories in Europe : Techniques for Common Reporting ») of the European program Cooperation in Science and Technology (COST). We discuss definitions and techniques for harmonizing estimates of possible biodiversity indicators based on data from NFIs in Europe and the United States. We compare these possible indicators with indicators selected by international processes. The results demonstrate that NFIs can report comparable or harmonized estimates of indicators for multiple biodiversity features (forest categories, deadwood, forest age, forest structure, and forest naturalness), but for others (ground vegetation and regeneration) NFIs should invest more in harmonization efforts. On the basis of these key findings, we recommend that NFIs should represent a main component of a future global biodiversity monitoring network as urgently requested by the CBD

Harmonization tests

Chapter 5 reports the results of testing the proposed prodedures for harmonizing estimates of indicators for six of the seven essential features of forest biodiversity. Twenty indicators were tested using data from the common database. In general, positive results were obtained for forest categories, forest structure, forest age, deadwood, and naturalness; the results were less positive for ground vegetation because of the considerable differences in definitions and data acquisition methods. Of importance is, that the test focused on assessing harmonization procedures rather than on producing comprehensive estimates for particular countries or forest categories.COST - European Cooperation in Science and Technolog