Modelos silvopascícolas en sistemas adehesados del oeste de la Península Ibérica

La dehesa de encinas (Quercus ilex L.) del Oeste peninsular es una sistema agrosilvopastoral de origen antrópico el cual, pese a poseer un gran interés ecológico y económico, aún encierra múltiples interrogantes. La sociedad actual exige que la gestión de los espacios naturales se realice de modo sostenible, para lo cual es necesario adquirir un amplio conocimiento sobre el funcionamiento de los sistemas y las interacciones entre sus componentes. En este sentido los modelos selvícolas son una herramienta fundamental que nos permite simular diferentes escenarios y predecir las consecuencias que nuestras actuaciones producirán sobre el ecosistema. La falta de conocimiento de muchos de los procesos que componen el sistema dehesa desaconsejó la implementación de un modelo global. Por eso, en el presente trabajo estudiamos por separado tres elementos fundamentales de la dehesa como son el crecimiento del árbol y su respuesta al clima, la producción de fruto y la interacción entre el árbol y las comunidades herbáceas, con el fin último de avanzar en el estudio de los diferentes factores que componen la dehesa que nos permitan abordar en un futuro próximo la consecución de un modelo sistémico múltiple. Presentamos en primer lugar la primera serie dendrocronológica para la encina en las dehesas, mediante la cual validamos los modelos de crecimiento a partir de lecturas de anillos que ajustamos posteriormente. Los rodales estudiados están respondiendo al calentamiento climático extendiendo su período de crecimiento en otoño y mostrando síntomas de mayor estrés hídrico en verano. Además, reflejaron una señal climática común a determinadas series procedentes de toda la región mediterránea. En segundo lugar se proponen las primeras ecuaciones en diferencias de crecimiento en diámetro para la especie, y se compararon modelos dependientes e independientes de la edad. Los modelos en diferencias dependientes de la edad presentaron un error en predicción entre el 7 y el 10% en las clases diamétricas más abundantes en las dehesas. Las ecuaciones en diferencias independientes de la edad, pese a aumentar ligeramente este error (≈15%), pueden resultar muy útiles por no requerir la estimación de la edad. Además, se ajustaron ecuaciones de incremento en diámetro, donde se compararon también formulaciones dependientes e independientes de la edad, y se discutió el efecto de la competencia en rodales de baja densidad como los de las dehesas. La selección de la densidad en los modelos de incremento en diámetro nos indica la existencia de competencia en los rodales, la cual posiblemente se produce entre sistemas radicales. La competencia por luz es reducida o ausente, razón por la cual el crecimiento está directamente relacionado con la edad y en su ausencia el diámetro como sustitutivo de la edad. Los modelos lineales generalizados con distribución de error Gamma mejoraron los modelos lineales normales transformados, resultando formulaciones más sencillas. A continuación se analizó el estado de conocimientos de la producción de fruto. Después de un profundo análisis de la bibliografía existente de esta producción en el sistema, y a pesar de la importancia que posee, se concluyó que no existen trabajos suficientemente detallados que permitan comprender este fenómeno por lo que modelizar el proceso con el nivel de conocimientos actual es inviable. Finalmente, se estudió el efecto que produce la presencia del estrato arbóreo sobre el pasto herbáceo subyacente, discutiendo la variabilidad espacial y temporal de un fenómeno que tradicionalmente se ha considerado estático y constante. Pese a que como media el árbol tiende a incrementar la producción de pasto en los suelos más pobres, el efecto del árbol sobre la comunidad herbácea es un fenómeno variable en tiempo y espacio, cambiando el sentido de la interacción el año más seco estudiado. El aumento en nutrientes en el suelo bajo la copa dirigió este incremento en la producción. Sin embargo, no varió la concentración de nutrientes en los tejidos vegetales, excepto en el caso del K y en menor medida el Ca, aunque existen otros estudios en la bibliografía que obtienen resultados diferentes. Las modificaciones que la presencia del árbol produce en el pasto subyacente, particularmente en su calidad, parecen ser muy reducidas comparadas con la variación temporal relacionada con la climatología cambiante del área de estudio. Estos modelos suponen un avance en la modelización de las dehesas, pero aún existen elementos sin estudiar en detalle, tales como la producción de fruto o el efecto de distintos tratamientos selvícolas sobre el crecimiento, que impiden implementar un modelo completo del sistema. ABSTRACT The holm oak (Quercus ilex L.) dehesa from the West Iberian Peninsula is a manmade agrosilvopastroal system. Despite its high ecological and economical importance, there are still many unsolved questions in the ecosystem. Today, the society demands sustainability in natural resources management, and to achieve sustainable management it is necessary to fully understand ecosystem functionining an interactions among its components. Silvicultural models are an important tool to predict forest response to different scenarios. The lack of knowledge on many of the processes that compose the dehesa system made impossible the implementation of a global systemic model. For this reason, in this dissertation we studied sepparately three different fundamental elements of the dehesa, namely tree growth and its response to climate, fruit production and treegrass interactions, to increase knowledge on the different elements of the system with the final aim of implementing a systemic model in the next future. We started building the first dendrochronology for the holm oak in dehesas, validating the use of annual growth estimation from crossections to fit growth models. The stands studied are responding to climate warming by expanding the growth period in fall and showing greater symptoms of water stress in summer. In addition, they shared a climatic signal with certain tree chronologies from the Mediterranean Region. After building the chronology we fitted dinamic diameter growth models for the holm oak, comparing age dependent and age independent formulations. Dynamic age dependent models yielded predictions errors between 7 and 10% in the most abundant diameter classes within the system. Age independent models slightly increased the error (≈15%) compared to age dependent formulations but they can be very useful since age it is not necessary to be estimated. Diameter increment models were estimated to study competition in open stands like those encountered in dehesas, also comparing age dependent and age independent formulations. The models selected density as one of the significant covariates, hence there was competiton between trees, which most probably was symmetric competition between radical systems. Competition for light is reduced or absent in the system, and this was the reason explaining that age, or DBH as a substitute in age independent models, were the covariates explaining more variability. Gamma generalized linear models outcompeted log-transformed gaussian models, resulting in more parsimonious models. We followed analyzing the state of the art in acorn production, and concluded that despite the great importance of fruit production of the system, there are no detailed studies able to explain this complex phenomenon, hence making system modeling today impossible. Finally we studied the effect of the tree upon the understory, discussing the spatial and temporal variability of an interaction traditionaly believed to be static and constant. In average, grass production was higher below the canopy in the poorest soils. However, tree-grass interaction was variable in time and space, changing the interaction when abiotic water stressed increased in the drought year. Nutrient increase below canopy drove the increase in production, however and in spite of other authors reporting opposite results, it did not increase grass tissue nutrient concentration, with the exception of K and to a lower extent Ca. Modifications by trees in the understory, particularly pasture quality, seem to be most related to year variability, hence spatial variability induced by trees seems to be very reduced compared to variability driven by climate. These models will help to model the system, but there are still unresolved questions, like fruit production or the effect of different silvicultural practices upon growth, that make still not possible to implement a complete systemic model

The relationship between productivity and tree-ring growth in boreal coniferous forests

Peer reviewe

Underestimation of the Tambora effects in North American taiga ecosystems

The Tambora eruption (1815 AD) was one of the major eruptions of the last two millennia and has no equivalents over the last two centuries. Here, we collected an extensive network of early meteorological time series, climate simulation data and numerous, well-replicated proxy records from Eastern Canada to analyze the strength and the persistence of the Tambora impact on the regional climate and forest processes. Our results show that the Tambora impacts on the terrestrial biosphere were stronger than previously thought, and not only affected tree growth and carbon uptake for a longer period than registered in the regional climate, but also determined forest demography and structure. Increased tree mortality, four times higher than the background level, indicates that the Tambora climatic impact propagated to influence the structure of the North American taiga for several decades. We also show that the Tambora signal is more persistent in observed data (temperature, river ice dynamics, forest growth, tree mortality) than in simulated ones (climate and forest-growth simulations), indicating that our understanding of the mechanisms amplifying volcanic perturbations on climates and ecosystems is still limited, notably in the North American taiga.Peer reviewe

Diameter models for the fiscalization of harvested lenga (Nothofagus pumilio) forests

En Tierra del Fuego los aprovechamientos forestales se realizan principalmente sobre bosques primarios en terrenos fiscales. Existe poca información disponible sobre estos bosques aprovechados, siendo necesario reconstruir la estructura forestal previa a la corta, tanto en trabajos de investigación como fiscalización. En estos casos la precisión de las estimaciones adquiere fundamental importancia. Por ello, se desarrollaron dos modelos de diámetro que permiten la estimación de la estructura previa a partir de tocones: DAP = 0,858274 x Dtoc, (r2 = 95,95; MAE = 2,38 cm; ESE = 3,55 cm) y DAPcc = 1,0661 x DAPsc, (r2 = 99,57; MAE = 0,53 cm; ESE = 0,75 cm). Se discute el uso de los modelos y la influencia de variables cualitativas de clase de sitio, social y fase de desarrollo. El empleo de estos modelos sencillos no resta precisión a la estimación, resultando apropiados para todo el rango diamétrico (DAP > 10 cm), independientemente de la calidad de sitio, clase social o fase de desarrollo.In Tierra del Fuego forest harvesting is carried out mainly over old growth forests growing in public land. There is little available information of these harvested forests, being necessary to rebuild previous forest structure in research and government control works. In these cases accuracy in the estimations is an important goal. Hence, two diameter models that enable us to rebuild any previous structure from the remaining stumps were developed: DAP = 0.858274 x Dtoc, (r2 = 95.95; MAE = 2.38 cm; ESE = 3.55 cm) y DAPcc = 1.0661 x DAPsc, (r2 = 99.57; MAE = 0.53 cm; ESE = 0.75 cm). The use of these models and the influence of different qualitative variables such as site index, crown class and development phase are discussed. Simplicity of the models does not reduce accuracy in the estimations, resulting appropriate for the whole range of diameters (DBH > 10 cm) and any category of site index, crown class or development phase.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Forty years of forest management in Tierra del Fuego province

Los bosques patagónicos son aprovechados desde la colonización, habiéndose intensificado en los últimos cuarenta años. Diferentes propuestas silvícolas se aplican en los bosques productivos de Tierra del Fuego, siendo escasa la información de la evolución de dichos tratamientos. En este trabajo se caracterizó la estructura forestal original y actual, y la regeneración de bosques aprovechados durante las últimas cuatro décadas. La tasa de extracción no varió significativamente con el tiempo ni con las políticas forestales implementadas (μ=17,8 m²/ha, σ=9,3 m²/ha), aumentando el daño del dosel remanente (μ=20,4 m²/ha, σ=6,9 m²/ha). La estructura resultante es mayormente irregular debido a que se realizaron tratamientos silviculturales incompletos. Esto se refleja en la abundante regeneración (h1,3m (pl/ha): μ=8672, σ=7889). Resulta necesario desarrollar políticas de aprovechamiento sustentable que modifiquen la tendencia histórica de subexplotación del recurso forestal, así como implementar tratamientos silvícolas completos que permitan optimizar la rentabilidad presente y futura.Patagonian forests have been harvested since early colonization, intensified during the last forty years. Different silvicultural treatments are carried out in timber forests of Tierra del Fuego, but little information is available of their evolution. In this work, original and current forest structure, and regeneration were characterized in forest harvested during the last forty years. Basal area removed did not differ between decades, neither in time nor with the different forest policies applied (μ=17.8 m²/ha, σ=9.3 m²/ha). Injures in the remnant trees are higher along the years (μ=20.4 m²/ha, σ=6.9 m²/ha). The resultant forest structure is irregular, due to the application of incomplete silvicultural treatments. This structure is reflected in regeneration numbers (h<1.3m (pl/ha): μ=212*103, σ=240.5*103; h>1.3m (pl/ha): μ=8672, σ=7889). Sustainable management policies must be developed in order to change the historical tendency of sub exploitation of the forest resource, and silvicultural treatments are needed to optimize cur rent and future profitability.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Low growth resilience to drought is related to future mortality risk in trees

Severe droughts have the potential to reduce forest productivity and trigger tree mortality. Most trees face several drought events during their life and therefore resilience to dry conditions may be crucial to long-term survival. We assessed how growth resilience to severe droughts, including its components resistance and recovery, is related to the ability to survive future droughts by using a tree-ring database of surviving and now-dead trees from 118 sites (22 species, >3,500 trees). We found that, across the variety of regions and species sampled, trees that died during water shortages were less resilient to previous non-lethal droughts, relative to coexisting surviving trees of the same species. In angiosperms, drought-related mortality risk is associated with lower resistance (low capacity to reduce impact of the initial drought), while it is related to reduced recovery (low capacity to attain pre-drought growth rates) in gymnosperms. The different resilience strategies in these two taxonomic groups open new avenues to improve our understanding and prediction of drought-induced mortality.Fil: DeSoto, Lucía. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; España. Universidad de Coimbra; PortugalFil: Cailleret, Maxime. Eidgenössische Technische Hochschule Züric; Suiza. Université Aix-marseille; Francia. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research; SuizaFil: Sterck, Frank. University of Agriculture Wageningen; Países BajosFil: Jansen, Steven. Universitat Ulm; AlemaniaFil: Kramer, Koen. University of Agriculture Wageningen; Países Bajos. Land Life Company; Países BajosFil: Robert, Elisabeth M. R.. Creaf; España. Vrije Unviversiteit Brussel; Bélgica. Royal Museum for Central Africa; BélgicaFil: Aakala, Tuomas. University of Helsinki; FinlandiaFil: Amoroso, Mariano Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Recursos Naturales, Agroecología y Desarrollo Rural. - Universidad Nacional de Rio Negro. Instituto de Investigaciones en Recursos Naturales, Agroecología y Desarrollo Rural; ArgentinaFil: Bigler, Christof. Eidgenössische Technische Hochschule Züric; SuizaFil: Camarero, J. Julio. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; EspañaFil: Čufar, Katarina. University 0f Ljubljana; EsloveniaFil: Gea Izquierdo, Guillermo. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria; EspañaFil: Gillner, Sten. Technische Universität Dresden; AlemaniaFil: Haavik, Laurel J.. Servicio Forestal de los Estados Unidos; Estados UnidosFil: Hereş, Ana Maria. Basque Centre For Climate Change; España. Transilvania University of Brasov; RumaniaFil: Kane, Jeffrey M.. Humboldt State University; Estados UnidosFil: Kharuk, Vyacheslav I.. Siberian Federal University; Rusia. Siberian Division of the Russian Academy of Sciences; RusiaFil: Kitzberger, Thomas. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universitario Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; ArgentinaFil: Klein, Tamir. Weizmann Institute of Science; IsraelFil: Levanič, Tom. Slovenian Forestry Institute; EsloveniaFil: Linares, Juan C.. Universidad Pablo de Olavide; EspañaFil: Mäkinen, Harri. Natural Resources Institute Finland; FinlandiaFil: Oberhuber, Walter. Universidad de Innsbruck; AustriaFil: Papadopoulos, Andreas. Geoponiko Panepistimion Athinon; GreciaFil: Rohner, Brigitte. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich; Suiza. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research; SuizaFil: Sangüesa Barreda, Gabriel. Universidad de Valladolid; EspañaFil: Stojanovic, Dejan B.. University of Novi Sad; SerbiaFil: Suarez, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche; ArgentinaFil: Villalba, Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Martínez Vilalta, Jordi. Universitat Autònoma de Barcelona; España. Creaf; Españ

TRY plant trait database – enhanced coverage and open access

Plant traits - the morphological, anatomical, physiological, biochemical and phenological characteristics of plants - determine how plants respond to environmental factors, affect other trophic levels, and influence ecosystem properties and their benefits and detriments to people. Plant trait data thus represent the basis for a vast area of research spanning from evolutionary biology, community and functional ecology, to biodiversity conservation, ecosystem and landscape management, restoration, biogeography and earth system modelling. Since its foundation in 2007, the TRY database of plant traits has grown continuously. It now provides unprecedented data coverage under an open access data policy and is the main plant trait database used by the research community worldwide. Increasingly, the TRY database also supports new frontiers of trait‐based plant research, including the identification of data gaps and the subsequent mobilization or measurement of new data. To support this development, in this article we evaluate the extent of the trait data compiled in TRY and analyse emerging patterns of data coverage and representativeness. Best species coverage is achieved for categorical traits - almost complete coverage for ‘plant growth form’. However, most traits relevant for ecology and vegetation modelling are characterized by continuous intraspecific variation and trait–environmental relationships. These traits have to be measured on individual plants in their respective environment. Despite unprecedented data coverage, we observe a humbling lack of completeness and representativeness of these continuous traits in many aspects. We, therefore, conclude that reducing data gaps and biases in the TRY database remains a key challenge and requires a coordinated approach to data mobilization and trait measurements. This can only be achieved in collaboration with other initiatives