Variability and Mixed-Severity Disturbances Characterize Unmanaged Southern Boreal Forests in Russian Karelia

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201806122457
Title: Variability and Mixed-Severity Disturbances Characterize Unmanaged Southern Boreal Forests in Russian Karelia
Author: Kilpinen, Satu
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2018
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201806122457
http://hdl.handle.net/10138/236044
Thesis level: master's thesis
Abstract: Increasing human impact has radically changed the forest structure and depleted the area of natural forests in many regions. In spite of active natural forest research during the last decades, the current knowledge on the southern boreal region, deciduous and mixed forests fall short. The knowledge on natural forests can be utilized for planning sustainable forestry, conservation measures or in environmental impact assessments regarding human influence on forests. The natural disturbance dynamics can be used as a model in silviculture, for example in the planning of restoration activities or commercial forest cuttings. The underlying presumption is that emulating natural forest dynamics can help to preserve such values as the forest biodiversity or resilience. In this study we, investigated the historical variability of disturbances in four different sites in southern boreal forests of Russian Karelia. The target was to determine the disturbance frequency, intensity and range in different spatial scales (plot, site/stand, regional). Also the connection between disturbance quality and forest characteristics was explored. To gather field data and extract increment cores from canopy trees, we established altogether 14 sample plots in four different sites (3-5 per site). We used standard dendroecological methods to record growth releases and gap recruitment from individual trees, indicating past disturbance. With this information, we reconstructed the disturbance chronologies for all plots and sites from the past two or three centuries. From the studied forest sites, two were spruce-dominated stands and one pine-dominated stand. One stand represented mixed-forests with quite an even mix of pine, larch, spruce, and birch trees. The age structure of the forests was uneven-aged in three of the sites. As an exception was the pine-dominated site with relatively even-aged trees (80-100 years). The disturbance chronologies showed significant variation in spatial and temporal scales between sites and sample plots. During the last three centuries (22-26 decades of observation), all the sites had low (0-20%) to moderate (20-40%) or low to high severity (>40%) disturbances. All the sites had gone through a stand-scale disturbance, but no evidence on regional scale disturbance was found. There was no clear connection between forest characteristics and disturbance quality, albeit the data was too small to detect any strong interdependence. The disturbance dynamics showed remarkable variability in disturbance frequency, intensity, and range. The results emphasize the natural heterogeneity and variance related to forest structure, composition and disturbance history. These results back up the prior understanding of the disturbance regime in the Karelian region.Kasvava ihmistoiminta on vähentänyt luonnonmetsien määrää radikaalisti viimeisten vuosikymmenten aikana. Vaikka luonnonmetsiä on tutkittu aktiivisesti 1990-luvulta alkaen, tutkimustiedossa on vielä paljon puutteita, erityisesti eteläboreaalisten metsien ja lehti- ja sekametsien osalta. Luonnonmetsätutkimuksesta saatua tietoa voidaan hyödyntää esimerkiksi vertailukohtana ihmisen toiminnan vaikutuksia arvioitaessa tai kestävän metsätalouden suunnittelussa. Luontaista häiriödynamiikkaa voidaan käyttää mallina metsänhoidossa, esimerkiksi ennallistamisen tai talousmetsien hoitotoimenpiteiden suunnittelussa. Taustalla on tällöin oletus, että luontainen häiriödynamiikka (tai sen emulointi) auttaa säilyttämään paremmin sellaisia metsän ominaisuuksia tai arvoja, kuten biodiversiteetti ja resilienssi. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää häiriöiden historiallista vaihtelua ja vaikutusta metsän rakenteeseen neljällä eteläboreaalisen metsän kohteella Venäjän Karjalassa. Tavoitteena oli määrittää häiriöiden voimakkuus (intensiteetti), frekvenssi ja alueellinen mittakaava. Lisäksi tarkasteltiin mahdollista yhteyttä häiriöiden laadun ja metsän ominaisuuksien (metsätyypin ja puulajien) välillä. Neljälle tutkimuskohteelle perustettiin yhteensä 14 koealaa, joilta mitattiin puustotunnukset ja kairattiin lustonäytteet yhteensä 140:stä koepuusta. Lustonäytteet analysoitiin dendroekologisin menetelmin. Häiriöitä ilmentävistä, latvuskerrokseen päässeistä (vapautuneista) ja aukkoon syntyneistä puista muodostettiin häiriökronologiat kohteille ja koealoille. Tutkituista kohteista kaksi oli kuusivaltaisia, yksi mäntyvaltainen ja yksi sekametsä. Kolme kohteista oli eri-ikäisrakenteisia ja männikkö oli melko tasaikäinen (80-100v). Häiriöissä esiintyi suurta ajallista ja alueellista vaihtelua kohteiden ja koealojen välillä. Kaikilla kohteilla esiintyi viimeisten kahden tai kolmen vuosisadan aikana voimakkuudeltaan vaihtelevia häiriöitä matalasta (0-20%) keskisuureen (20-40%) tai matalasta suureen (>40%). Kaikilla kohteilla esiintyi metsikkötason häiriöitä, mutta todisteita alueellisen tason häiriöistä ei löytynyt. Metsän ominaisuuksien ja häiriöiden laadun välillä ei havaittu selvää yhteyttä. Häiriödynamiikoissa esiintyi huomattavaa vaihtelua frekvenssin, intensiteetin ja vaihteluvälin suhteen. Tulokset korostavat metsien rakenteen ja häiriöhistorian luonnollista vaihtelua. Tulokset tukevat aiempaa häiriötutkimusta Venäjän Karjalasta ja antavat arvokasta lisätietoa eteläboreaalisten metsien häiriödynamiikasta.
Subject: disturbance dynamics
dendrochronology
disturbance history
dendrochronology
Discipline: Metsien ekologia ja käyttö
Forest Ecology and Management
skoglig ekologi och resurshushållning


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Kilpinen_progradu.pdf 3.443Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record