Симулатор раста шумских стабала и састојина „РАСТко“: развој и параметризација за букву у западној Србији

Abstract

Симулатор раста шумских стабала и састојина „РАСТко“ развијен је и параметризован на основу података о расту букве у западној Србији. Истраживања структуре састојина и моделовање раста стабала реализовани су за огледне површине у ГЈ „Источна Борања“, Лозница и ГЈ „МЗ Рача“, НП Тара. Анализирана база података састоји се од детаљног премера укупно 66 огледних поља (ОП) односно 2,27 ha високих букових шума. Поред извртака узетих свим стаблима на ОПа, реконструисани су и токова раста и прираста код 52 доминантна стабла. Прикупљени су подаци о расту букве на три геолошке подлоге- гранодиориту, кречњаку и филиту, а покривају и преко 600 m вертикалне дистрибуције букових састојина (395-1020 m н.в.), одражавајући на тај начин динамику раста стабала и састојина букве у горњим деловима ниже брдске зоне вегетације и у целокупној нижој планинској зони. Истраживања старосне структуре ОПа показала су да се у 75% случајева ради о једнодобним (25/66) и приближно једнодобним састојинама (25/66), док је разнодобна старосна структура евидентирана код четвртине анализираних ОПа (16/66). Показано је да искуствена процена старости у буковим састојинама није поуздан метод и да у преко 50% случајева доводи до грешке која је већа од половине добног разреда једнодобних састојина. На формирање погрешног утиска о састојинској старости највише утиче густина састојине исказана преко броја стабала. Анализом података о достигнутим висинама утврђено је да буква на истраживаном подручју у зрелим састојинама достиже висине преко 40 m, што ова станишта сврстава у једна од најпроизводнијих за ову врсту дрвећа код нас и у Европи. У сврху квантификације токова висинског раста на истраживаном подручју тестирана је могућност примене 7 различитих форми модела добијених генерализованим алгебарско диференцијалним поступком (GADA). Након поступка вишекритријумског избора најбоље динамичне GADA функције, формиране су криве станишних индекса. На основу износа станишног индекса у 100. години (СИ100) утврђено је да буква на стаништима највећег производног потенцијала на подручју ШГ ''Борања'', Лозница достижу веће висине у односу на букву на подручју НП ''Тара''. Шире посматрано, буква на најбољим стаништима у западној Србији има и до 8 m веће износе СИ100 него на подручју источне и централне Србије. Доступни подаци нису показали да постоје статистички значајне разлике у оствареним висинама на типовима станишта мапираним у оквиру ГЈ „Источна Борања“. Да би се омогућиле симулације раста стабала букве извршена је и калибрација модела 1) максималног раста пречника, 2) промене ширине крошње и 3) раста почетка крошње. РАСТко је формиран као хибридни симулатора раста шумских стабала и састојина чији извршни је написан у програмском језику R. Оперативна верзија са одговарајућим интерфејсом представљена је корисницима у форми интерактивне shiny интернет апликације. Повезаност модула симулатора приказана је одговарајућим алгоритмом, а поред тога детаљно су представљене и доступне функционалности програма. Показано је да је примена GADA приступа приликом конструкције модела висинског раста прикладнија је за разврставање станишта по производности у односу на приступ који је коришћен приликом израде полиморфних станишних индекса у склопу симулатора SILVA (Немачка) и SYBILA (Словачка). Прва тестирања су показала да РАСТко функционише на очекивани начин и да може да симулира раст стабала и састојина букве на подручју на којем је вршена параметризација модела.

The growth simulator of forest trees and stands "RASTko" was developed and parameterized based on data reflecting the beech growth in western Serbia. Investigations of the stand's structure and modelling of tree growth were carried out for sample areas in GJ "Istočna Boranja", Loznica and GJ "MZ Rača", NP Tara. The studied database consists of a detailed survey of 66 sample fields (SP) in total, i.e. 2.27 ha of high beech forests. In addition to the core samples taken from all the trees at the SPs, the growth of 52 dominant trees was also reconstructed. Data were collected on three geological substrates - granodiorite, limestone and phyllite, and they cover over 600 m of the vertical distribution of beech stands (395-1020 m a.s.l.), thus showing the dynamics of beech growth in the upper parts of the lower hilly vegetation zone and the entire lower mountain zone. Investigations of the age structure showed that in 75% of cases, SPs are even-aged (25/66) and approximately same-age stands (25/66), while uneven age structure was recorded in a quarter of the investigated SPs (16/66). It has been shown that the experiential assessment of age in beech forests isn’t a reliable approach, which leads in more than 50% of cases to an error greater than half of the age class for even-aged stands. The wrong impression is primarily influenced by the stand density expressed through the number of trees. The analysis of the heights reached revealed that the beech in the researched area in mature stands reaches a height of over 40 m, which ranks these habitats as one of the most productive for this type of tree in our country and Europe. To quantify the height growth patterns in the researched area, the possibility of applying 7 different forms of models obtained by the generalized algebraic differential procedure (GADA) was tested. After the multi-criteria selection of the best dynamic GADA function, site index curves were formed. Based on the value of the site index in the 100th year (SI100), it was determined that beech at the most productive sites in the area of ŠG "Boranja", Loznica reached greater heights compared to the beech in the area of NP "Tara". More broadly, beech growth at the best sites in western Serbia is up to 8 m higher than SI100 values in Eastern and Central Serbia. The available data did not show statistically significant differences in heights along site types mapped for GJ "Istočna Boranja". To enable simulations of the beech growth, the model of 1) maximum growth of diameter, 2) changes in crown width and 3) growth of the crown base was calibrated. RASTko was formed as a hybrid individual tree growth simulator coded in the R programming language. The operational version with the appropriate interface is presented to users as an interactive shiny internet application. The relation between simulator modules is shown with the descriptive algorithm, and in addition, the available functionalities of the program are presented in detail. It has been discussed that the GADA approach in the height growth modelling is more suitable for classifying habitats by productivity compared to the approach used during the creation of polymorphic habitat indices as part of the SILVA (Germany) and SYBILA (Slovakia) simulators. The first tests showed that RASTko works expectedly and can simulate the growth of trees and beech stands in the area where the model was parameterized.