Growth and yield modelling for Castanea sativa Mill. coppices stands in northwestern Spain

Abstract

Hablar de castaño en el noroeste de España, y especialmente en Asturias, significa mucho más que hablar de una de las principales frondosas, por no decir la más importante de todas ellas en cuanto a superficie. La puesta en valor de esta especie necesita el desarrollo de herramientas de gestión que permitan planificar las actuaciones para obtener el máximo rendimiento de estas masas. Con este objetivo principal se realizado esta tesis en la que se ha desarrollado un modelo estático de crecimiento para las masas de monte bajo de castaño en el noroeste de España. Para ello se ha establecido una red de 70 parcelas permanentes instalada en rodales regulares de monte bajo de castaño, representando toda la variabilidad en cuanto a edades, densidades y calidades de estación, para que los modelos desarrollados sean fiel reflejo de la realidad. Se ha modelizado la biomasa arbórea en tres niveles (árbol individual, cepa y masa) para estimar su cálculo de acuerdo con el grado de detalle de la información disponible. Se aseguró la aditividad de los diferentes sistemas mediante Nonlinear Seemingly Unrelated Regression (NSUR). Se apearon 203 árboles tipo (incluidos los árboles dominantes) para la estimación de los volúmenes de árbol individual y la posterior evaluación de varias funciones de perfil. Estos análisis permitieron desarrollar un sistema compatible formado por una función de perfil, una ecuación de volumen total y una ecuación de volumen comercial. Se ha desarrollado un sistema de calidad de estación mediante el análisis de tronco en los árboles dominantes apeados y la posterior evaluación de cuatro ecuaciones dinámicas de índice de sitio obtenidas mediante la metodología de generalización de ecuaciones en diferencias algebraicas (GADA). El modelo de Cieszewski (2002) con dos parámetros dependientes de la estación fue finalmente seleccionado entre los modelos evaluados. Se han calculado también otras relaciones dasométricas a nivel de masa de interés como dos modelos de evolución de densidad debido al estado selvícola heterogéneo de las masas que forzó a dividir la muestra en dos grupos (alta y baja densidad), ecuaciones para la predicción del diámetro medio cuadrático, una tarifa de volumen total, una tarifa de cubicación con clasificación de productos y ecuaciones de biomasa para diferentes componentes dependientes de altura dominante y densidad. Todas estas herramientas pueden ser utilizadas directamente o a través de las tablas de producción y los diagramas de manejo de densidad en los que se han implementado. Se han desarrollado 8 tablas de producción correspondientes a dos posibles densidades (alta y baja) y cuatro calidades de estación a la edad de referencia de 22 años (10, 14, 18 y 22 m). Se han diseñado tres diagramas de manejo de densidad que pueden ser utilizados para proponer esquemas selvícolas para la producción de madera de calidad, estimación de biomasa o incluso stocks de carbono. Finalmente, para comprender mejor el conjunto del monte bajo de castaño en el noroeste de España, se ha evaluado la influencia de los factores ambientales y nutrientes del suelo en su capacidad productiva, mejorando así también el conocimiento que se tenía hasta ahora de esta especie. Chestnut in northwestern Spain, and especially in Asturias, is not simply another broadleaf species, rather it is the most important of all of them regarding area covered. The enhancement of this species requires the development of management tools that allow actions to be planned in order to get the best performance from these stands. With this mean objective, a static growth model for chestnut coppice stands in northwestern Spain was developed in this thesis. For this purpose, a network of 70 permanent plots was established in regular coppice stands, representing the existing range of ages, densities and sites to develop models that closely reflect reality. Stand aboveground biomass was fitted at three levels (individual tree, stool and stand) according to the degree of detail of the information available, ensuring additivity of the different systems using Nonlinear Seemingly Unrelated Regression (NSUR). Data coming from 203 felled trees (including dominant trees) were used to estimate individual tree volumes and the subsequent evaluation of different taper functions. These analysis afford to develop a compatible system formed by a taper function, a total volume equation and a merchantable volume equation. A site quality system has been developed from stem analysis data in the dominant felled trees and the later evaluation of four dynamic models developed applying the generalized algebraic difference approach (GADA). Cieszewski model (2002) with two site specific parameters was finally selected from the evaluated models. Other interesting dasometric relations at stand level were also estimated, two models of density evolution due to the heterogeneous silvicultural state of the stands that force to divided into two groups (high and low density) the data, equations for predicting mean square diameter, a total stand volume equation, a merchantable stand volume equation and stand biomass equations for different components from dominant height and stand density. All these tools can be directly used or through the yield tables and the stand density management diagrams (SDMDs) in which they were implemented. Eight yield tables corresponding to two different stand densities (high and low) and four site qualities at a reference age of 22 years (10, 14, 18 and 22 m) were developed. Stand density management diagrams were designed to propose silviculture schemes for high quality wood production, biomass estimation or carbon stocks even. Finally, the influence of environmental factors and soil nutrients in explaining the productivity was evaluated in order to better understand the ensemble of chestnut coppice stands in northwest Spain, improving also the knowledge we had of this species up to now.