Structure and natural regeneration in iberian pine forests: implications for management = Estructura y regeneración de los pinares ibéricos: implicaciones para la gestión

La gestión de los bosques ha pasado de estar centrada únicamente en la producción de madera a orientarse a la conservación y aprovechamiento de una gran variedad de recursos que incluyen entre otros aspectos la gestión de los hábitats de la fauna silvestre y de los productos no maderables ó la estabilidad del suelo. A su vez la regeneración natural en los ecosistemas Mediterráneos se encuentra expuesta a numerosos problemas que hacen el futuro de estos ecosistemas sea preocupante e incierto, y los escenarios climáticos predicen episodios de sequías más frecuentes y temperaturas más elevadas. Todo esto hace que sea necesario analizar las prácticas selvícolas que se llevan a cabo en la actualidad. En este contexto los propietarios y gestores forestales necesitan herramientas con base científica para gestionar de los bosques de manera que se consigan alcanzar múltiples objetivos a distintas escalas espaciales y temporales. Esta tesis pretende analizar el impacto que tiene la gestión forestal que se desarrolla en la actualidad en los patrones de regeneración y en la diversidad estructural de las masas de pino silvestre (Pinus sylvestris L.) y de pino piñonero (Pinus pinea L.), dos especies con una gran importancia ecológica y socio-económica, y que representan parte de la variabilidad de tipologías que se pueden encontrar en los pinares de la Península Ibérica. La regeneración del pino silvestre y del pino piñonero presentó una estructura de tipo agregado bajo todos los métodos selvícolas estudiados (Capítulos 2-4). Los resultados del análisis del patrón espacial indicaron que existe una relación de facilitación a pequeña escala del arbolado adulto sobre el regenerado (Capítulos 2-3). Sin embargo, a escalas mayores las propiedades del suelo fueron el factor más influyente en el patrón de regeneración (Capítulo 4), lo que sugiere que las estrategias para conseguir una regeneración natural adecuada deben centrarse tanto en escalas pequeñas, mediante la gestión de los árboles adultos, como en escalas mayores influyendo en las propiedades del suelo. Delimitando los principales factores subyacentes que determinan el patrón espacial del regenerado se alcanza un mejor conocimiento de los procesos que intervienen en el desarrollo de las masas forestales, lo cual representa un avance analítico y una referencia para futuros trabajos dedicados al análisis espacial de la regeneración. Los índices de diversidad fueron útiles para distinguir varios tipos de estructura (Capítulos 5 y 6). También se demostró su aplicación a los datos de inventarios forestales y a la toma de decisiones en la gestión forestal (Capítulos 5 y 6). Otra de las novedades metodológicas presentadas en esta tesis ha sido el desarrollo de un nuevo índice de diversidad basado en la raíz cuadrada de las diferencias de las alturas (SQRI), que se presenta como una alternativa a los índices existentes para el cálculo de la diversidad de estructura vertical (Capítulo 6). La diversidad resultó mayor en las masas irregulares tanto puras como mixtas que en las masas regulares (Capítulos 5 y 6) y su relación con la edad de la masa varió según la especie y el índice empleado para medir la diversidad. La diversidad vertical disminuyó a lo largo del turno en las masas regulares como consecuencia de las claras por lo bajo que se llevaron a cabo en estas masas (Capítulo 6), aunque esta disminución fue menos evidente en las masas de pino piñonero, más homogéneas que las de pino silvestre en los estados iniciales (Capítulo 5). Desde un punto de vista operativo, los resultados sugieren fomentar las masas irregulares o al menos emplear prácticas de gestión más flexibles, que utilicen cortas más frecuentes y más heterogéneas en el espacio (combinadas con perturbaciones del suelo a pequeña escala si es necesario) para generar estructuras con múltiples edades. De esta forma, se promoverían periodos de regeneración más largos, que conseguirían a su vez incrementar la diversidad estructural y el éxito en la regeneración de las masas de pino silvestre y pino piñonero. ABSTRACT Management of forests has changed towards the provision of a variety of resources, including wildlife habitat, soil stability or non-timber forest products, while still providing for timber products revenue. Moreover, since natural regeneration of Mediterranean ecosystems is very uncertain and fraught with problems, and since future climate scenarios predict more frequent droughts and warmer temperatures, the need to critically assess common silvicultural practices has arisen. In this context, forest owners and managers need adequate science-based decision support tools for management, in order to meet multiple objectives at different temporal and spatial scales. The present thesis aimed to analyze the impact of current management practices on the regeneration patterns and structural diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Stone pine (Pinus pinea L.) stands, two species with a great ecological and socio-economical importance that represent some of the variability in forest typologies found in Iberian Peninsula pinewoods. Regeneration of both Scots pine and Stone pine showed a spatially autocorrelated structure under all of the silvicultural systems studied (Chapters 2-4). The results from spatial pattern analysis revealed a small-scale facilitative relationship between the upperstory and understory populations (Chapters 2-3). However, soil properties were the most important factor determining regeneration pattern at larger scales (Chapter 4), suggesting that strategies to enhance regeneration need to focus both on small scales and on larger scales by managing upperstory trees and soil condition. The delineation of the principal environmental determinates underlying spatial pattern formation as demonstrated in this study (Chapters 2-4) represents an analytical advancement and framework for further work in spatial analyses of forest regeneration. Diversity indices were successfully used to discriminate among various stand-type variants (Chapters 5-6). Their wider applicability in forest inventory (Chapter 5) and decision-making (Chapters 5-6) was also demonstrated. Another novelty of this thesis was devising a new diversity index, based on the square root of height differences (SQRI) as an alternative to the existing indices that quantify structural diversity (Chapter 6). Diversity was highest in the pure and mixed uneven-aged stands analyzed (Chapters 5-6) and changed in different ways with increasing age depending on the species and index used to measure diversity. Thinning from below accounted for the decrease in vertical diversity throughout the rotation in even-aged stands (Chapter 6), but this decrease was less evident in Stone pine stands, where the initial stand state was more homogeneous (Chapter 5). Operationally, the results suggest that implementing uneven-aged management strategies or management practices using more frequent but more spatially heterogeneous harvests (combined with small scale soil disturbances if necessary) that generate complex multi-aged structures and promote longer regeneration periods would increase both structural diversity and regeneration success within Scots pine and Stone pine stand types