BREEDING CUTTING

“Forestry is not everything, but without it everything is nothing”

 

BREEDING CUTTING – OPPORTUNITY FOR NATURAL PRODUCTION OF QUALITY WOOD
MARTIN BORISOV*, TSENKO TSENOV **, GRUD POPOV ***,
JOACHIM SCHELZER ****, WALTER MATAYS **** 1

Crop cuttings are silvicultural activities for the application of scientifically based methods for timely and rational guidance of the natural development of forests in a desired direction (Leibundgut. 1987).

In Bulgaria, plantations, that need cultivation cuttings have an area close to 825000 huh, which is 22% of the total area of ​​forests. From an economic point of view, this activity is unattractive, because a significant part of the breeding activities are without material yield or with low profitability. This necessitates the search for approaches, which preserve and improve the ecological functions of plantations, their resistance to biotic and abiotic factors, the assortment structure of the stands and the quality of the harvested wood, while at the same time the time and costs of their implementation are minimal.

The purpose of the publication is to present a modern concept , in which the biological characteristics of tree species are used (“biological automation”) and natural successional processes to ensure environmentally friendly production of high-quality wood. For the first time in a comprehensive form, this concept was more widely applied before ca 20 years in the province of Saarland - Germany.

The applied concept is based on the following more important principles:
– Excellent knowledge of the biology of tree species, habitat conditions and forest dynamics,
– A combination of environmentally friendly, economic and social goals,
– Freedom of action of the forester regarding the period, the type and intensity of silvicultural intervention,
– Compliance with the current market reality,
– Continuous training and improvement of the qualifications of the participants.
With the application of this concept, the production of high quality is achieved, valuable, coreless wood for a shorter period, while preserving all the ecological functions of the forest.

1. Content of the concept.

1.1 General notes

Various cycles take place in forest communities, which are affected by periodic fluctuations. When human impacts do not exceed these fluctuations for the relevant community, can be accepted, that this is environmental management.
* LTU
** DOG
*** IG at BAN
**** SAARFORST, Germany

Biological diversity should be taken as a key parameter for environmentally friendly forest management. It can be viewed at different levels:
– A variety of living spaces
– Species diversity (compared to undisturbed forests)
– Genetic diversity
The term «species diversity» should always be associated with the potential natural forest community. When this is considered, only in exceptional cases will it make sense to artificially import rare and endangered tree species, which are embedded in the long-term goal of forest development.

Succession areas are released after windy and/or calamity areas, which are not accepted as catastrophes, but much more like violations. They initiate natural processes, which should proceed as independently as possible. Events, which affect or hinder these processes – e.g. tillage, eradication, Remove the “competitive” vegetation, intensive afforestation – are counterproductive from an environmental point of view. The undisturbed development of pioneer phases with their typical tree species such as birch, aspen, Rowan etc., have a positive influence on the development of the ecosystem. Allowing self-regulation mechanisms in the most important phases of forest development ensure the preservation of the genetic potential of all tree species involved in the succession. The foothills is the bottom of the opportunities to restore the forest on areas, occurred after natural disturbances, and also for afforestation of areas, which until now have not been occupied by forest. The task of the pre-forest is to provide the following advantages for the tree species lying in the long-term goal of forest development:
– Frost protection,
– Protection from direct sunlight,
– Suppression of competition from other vegetation.
The forest floor primarily supports the development of shade-tolerant tree species. Even with afforestation with shade-tolerant species, they should only be imported under the pre-forest assembly.

If, due to the impossibility of timely development of a forest and/or because its species must remain as companions in the future forest, it has to be artificially created from species suitable for the purpose (alder, Rowan, cherry etc.). These species do not adversely affect desirable later successional tree species.

In farming, it must be given advantage of native tree species. In the sense of biological automation, natural regeneration takes precedence, when it consists predominantly of native or at least locally suitable tree species, according to the long-term goal of forest development. “Resuming a move” not wanted. To a much greater extent, natural regeneration in different size groups and windows is desired in the process of stock formation. (maturity stage) and during the main use.

The economic goal of the concept is the production of high-quality wood. It is known from previous experience, that the wood is of good quality and valuable when it is of large size, without plugs, without disabilities, it has symmetrically formed annual rings and is without internal tension. It should be considered, that not every large tree produces quality wood. It is known from theory and practice, that in the production of large-sized timber, the crown is the engine of growth. The larger the crown area, the more powerful is its photosynthetic activity, which is the basis of wood production.

It has been found, that in the lower ones 25% from the height to maturity of tree species is concentrated almost 50% of the total biomass, and with good quality and approx 80% of the net worth of the tree. This is valid, then, when the others 70 – 75% from the height of the tree of the future is occupied by a powerful, strong and symmetrical crown (fig.1). that's why, in this concept, efforts are directed towards growing a certain number of trees, in which the lower section (25% from the potential height) to be of a sufficiently large diameter (targeted) and without plugs.

This silvicultural concept does not use the classic terminology for breeding activities, i.e. lighting, purges, thinning and test tubes. That is right, because these terms are appropriate in plantation management, and in the present conception all interventions are targeted at the individual tree!

1.2 Stages in application of the concept

1.2.1 First stageIntervention in the emergence phase:

These are breeding events in youngsters with a maximum height of up to approx 3 m. They are different depending on whether a young plant is grown in an open area or under the structure of the old plantation.

Economic goal at this stage is undisturbed development of tree species underlying the long-term goal of forest development, which will allow the fastest possible assembly of the young plantation.

Past experience shows, that measures to support shade-tolerant versus pioneer species are very rarely required. The positive impact of pioneer tree species goes far beyond their impact as competitors to commercial tree species.

The undergrowth must not be endangered or damaged as a result of breeding activities. Thus, it is generally not desirable to remove them during the first half of the growing season, because the young shoots are not sufficiently woody. The use of machine brush cutters and chainsaws is not desirable, because when a competitor's stem is cut from the stump, multiple stump shoots develop - the "hydra effect" (fig.2).

Recommended refraction of competitive saplings of pioneer species at half the height of economic tree species. This eliminates strong competition from pioneer species, while preserving their protective functions. When breaking, not all the connections between the root and the crown are broken and the sapling lives for some time.

It is recommended that this event be carried out in the period of advanced vegetation - the end of July, beginning of August. Such events should never be held over the entire area, but only pointwise!

1.2.2 Second stage – Intervention in the qualification phase (differentiation):
This is silvicultural intervention, which takes place in young plantations, whose height is between 3 m and 12 m, by exception to 15 m.
By applying targeted, point breeding activities, the aim is to have as little impact as possible on this stage of development.

No activities should take place at the same time, which disrupt or even hinder natural processes, which increase the quality (especially the self-sharpening and drying of the branches along the stem).

An important condition from a technological point of view is to have access to the individual trees and the possibility of their observation, which is achieved by making clearcuts (access lines) in the young forest.
Targeted silvicultural intervention is applied only there, where prevention of negative development is necessary.
The distance between the clearings is 20 m and they bet when the self-sharpening has reached human height, because otherwise they will make a lot of noise.
Their width should ensure good passability and is 1 – 1.5 m.

At this stage, the so-called are determined on the area “option trees”. These are super-vigorous or vigorous trees with good stem quality.
For such options, representatives of all available tree species can be chosen.

Threats to the development of option trees are assessed and their competitors are determined. These are trees, which currently or in forecast until next entry (5-6 years) will limit the development of trees height options.

– All interventions are carried out in the upper part of the assembly. Interventions in the middle and lower part lead to unwanted homogenization of areas and disruption of structural diversity.
5
– Lively, but with poor quality trees are usually ringed. They remain as a corset for several more years, with which they also support the self-sharpening process. Trees, which three stems/branches in quality trees are removed.
– In mixed young forests, the fast developing ones (light-loving) tree species such as. the cherry, ash tree, oak, reach the time to grow the tree of the future, while at the same time for the other species (shade tolerant) differentiation processes are still taking place, which must not be interrupted. The transition between the differentiation phase and the dimensioning phase should be smooth.
Rare tree species (“rarities)” and rare tree forms (“pieties)” must be preserved, regardless of their quality.
The rarer a given tree species is than the long-term goal of forest development, the lower the quality requirements for it.
During work, measures must be taken to shape the periphery of the forest.
In the differentiation phase, they are sufficient 2 afternoon events, in which are separated by 3 – 7 hours per hectare (in experienced workers).
An important element of this method is the ringing of the stems of individual trees. Ringing the bark of the tree interferes with the advanced phase of differentiation and the ringed tree dies slowly, this enables selected trees (options) to slowly occupy the vacated space. Technically, the bark and cambium are removed with a knife and an iron brush at chest height (this is the ergonomic height). Brushing the cut plays a very important role during juicing, it prevents healing and ensures success. Ideally, the ringed tree decays in a standing position.
The interim conducted so far “classic” thinning in most cases results in a disruption of differentiation in the stand. This promotes the formation of thicker branches of the crown and the self-sharpening of the crowns is delayed. There is a danger of missing the optimal time to enter the accumulation phase and the best trees can lose their vitality. It is known, that undisturbed differentiation accelerates the self-sharpening of branches to the desired height.
An important condition for the application of the method is the knowledge of the differences in the growth process of different tree species, to use the differentiation phase and choose an appropriate time for the accumulation phase. In some tree species, the accumulation phase begins at the following age: for the aspen of 9-12 years, for the birch of 12 – 15 years, snot on 25 – 30 years, for the oak of 25 – 30 years, for the beech of 30 – 40 years.
In the previous practice, criteria for evaluating trees during cultivation were mainly related to the quality of the stem and crown, as well as the uniform spatial distribution, as often stem quality was the main criteria and too many trees of the future were selected. For foresters in the past, vitality was often considered a disadvantage. In modern times
6
forestry, new concepts such as super-vibrant are imposed, minimum distance and quality.
When applying this method of management, the task is to determine:
? Which tree has differentiated optimally and has the best starting crown? -it is observed whether the crowns are alive and whether the self-truncation is 25 % from the final height of the tree.
? Which defects do not allow a given tree to be selected for the future? – forked trees are not selected, with thick dry branches, branches, with a sharp angle of growth, /the forks, thick dry branches can lead to further stem rot and false core in beech/, with a thickening at the base of the branch, which forms under dying branches / branches in the shade of the green crown do not contribute to growth, because they need more energy than they produce, these branches should be removed at the beginning of the accumulation phase/
? What should be the distance between the trees of the future? – 10 – 15 m. distance is the critical value for most tree species. Before long, the tree crowns of the future begin to interfere if this distance is less.
ІІ. Processes in carrying out the method
When applying the method, two silvicultural interventions are distinguished - interventions in the differentiation phase and intervention in the dimensioning phase (accumulation).
General
In most cases it is necessary “introductory” intervention, since not all species tolerate in the beginning phase of accumulation the successive, release of the crown. Species such as sycamore and especially oaks, they often react to the successive defeat of competitors by forming water shoots. Therefore, a moderate removal of a is recommended 3, 4 competitors. They are removed there, where is the direction of active development of the main branches of the crown. When the tree of the future acclimatizes to the new environment, competitors are completely eliminated. After that, the crown can be developed symmetrically.
Growing the tree of the future involves removing all competitors, that touch the crown. In successive cultivation, a weaker development of aquatic shoots is observed on the crown of the super-vibrant trees. Competitors of the following species can be removed from deciduous tree species with one intervention: clear, birch, beech, cherry. In the case of oaks and sycamores, it is necessary “introductory” intervention, to prevent the formation of water shoots.
To achieve “illuminated” crown after removing competitors (in the accumulation phase) the main branches of the tree of the future should be light “showered” with light. This is achieved by removing competitors around the selected tree. Because competing crowns are often smaller, then the access of light around the crown of the tree of the future is slightly dosed.
When conducting the method, competition for water is observed. As the crown of the tree of the future struggles for light, so there is a struggle for water and nutrients between the roots. Water means growth and life, survival. Everyone
7
competitor around the tree of the future uses its own water tank and no “want” to share it with other trees.
Successive release of the tree of the future creates an opportunity for more light to reach the crown (vacated space), означава и повече площ за кореновата система на дървото на бъдещето. Ако преди то се е борело с конкурентите за водата, то след тяхното отстраняване настъпва спокойствие. Това помага и на останалите дървета по периферията на дървото на бъдещето.Кореновата система става по-мощна и увеличава стабилността.
При определяне дърветата на бъдещото се извършва оценка на формата на короната. За форма отговаряща на изискванията се приемат дървета с хоризонтални клони. От тези корони се очаква жизненост и голям растеж. Клоните използват увеличения растеж на летораслите за заемане на пространство. Тънки клони, растящи под остър ъгъл към небето, не са способни да заемат свободните пространства. Техните корони не могат да реагират подобаващо при отстраняване на конкурентите.
Съблюдават се дали разклоненията са V- и U- образни. Принципно не се подбира дърво на бъдещето с V – разклонение независимо от дървесния вид.
При оценка на короните се дава предимство на високото разклонение, тъй като при него архитектурата на короната е по- благоприятна и разклоненията са защитени от по-долните носещи клони на короната.
Възможно е супер-жизнени дървета да имат едностранни корони. Диференцирането рядко протича така, че супер-жизнените дървета да имат рaзвитa във всички посоки корона, при настъпване на фазата на натрупване. Това не играе особена роля при малка възраст, тъй като по-важната част на короната ще се образува тепърва в случай, че отстраняването на конкурентите във фазата на натрупване е започнало в най-подходящото време. Диаметърът и височината на короната се развиват с всяка изминала година.
От съществено значение се явява въпроса от коя страна първо трябва да помогнем на дърво. Трябва да помогнем на короната от там, където тя може бързо да усвои помощта. Ако клонките на короната отдясно примерно са слаби и малки не е необходима бърза намеса. Това би довело дори до загиване на клони от ляво. С една въвеждаща намеса конкуренти трябва да се премахнат. Това не означавa обаче, че и други дървета няма да бъде премахнати при следващи намеси.
Когато дърветата се намират на склон, погледнато нагоре по склона, всяко дърво е по-високо от своя непосредствен съсед по-долу. В борбата за светлина по-горния съсед израства по-лесно над короната на дървото отдолу. Thus, че това явление е валидно за всяко дърво, затова короните на всички са развити от страната, откъдето пада светлината. Затова, при започване на отглеждането във фазата на натрупване, трябва да се премахнат конкурентите от горната част на склона.
Не трябва да се избират прекалено много дървета на бъдещето, тъй като разстоянието между тях е прекалено малко. В полетата между тях има много малко конкуренти и при отглеждането на дърветата на бъдещето, междинните пространства изчезват много бързо. Тогава дървета на бъдещето се превръщат в конкуренти едно за друго, продължава изсъхването на живи клони и самоокастрянето продължава нагоре. Достига се до отсраняване на дървета на бъдещето, тъй като те стават конкуренти и премахнатите дървета оставят големи пространства в склопа, които не могат да се заемат вече от короните на оставащите дървета.
8
За да има успех при оформяне на короната (отглеждане във фазата на натрупване) трябва да се съблюдава, че дървото на бъдещето може да образува оптимална корона само когато е достатъчно младо (биологични причини). Ако отглеждането е започнало късно, тогава не може да се образува голяма, продуктивна корона. В такъв случай се приема, че епрекалено късноза такава намеса. Тогава се прилага традиционното отглеждане, тъй като короната не може да се развие много.
Съществуват няколко важни различия при отглеждането във фазата на натрупване (дименсионирането) и класическото прореждане. При отглеждането за дименсиониране отделното супер жизнено ценно дърво играе централна роля. То трябва да произведе висококачествени сортименти. При него се работи само с дърветата на бъдещето и пространствата между тях иматобслужващхарактер и в тях не се отглежда. Дърветата в тези пространства остават със сравнително малки корони и в последствие при тяхното отсичане те осигуряват дозирана светлина до дървото на бъдещето.
При класическото прореждане намесата се извършва върху цялата площ на насаждението и към почти всички добри дървета се полaгат грижи, а изостаналите или дърветатавълцисе премахват. Така се получава еднородна и хомогенна гора
Съществува разлика между хомогенизирани дървета и общата стабилност в една отгледана по този метод гора. Когато дърветата имат еднакви най-често малки корони, еднаква височина и диаметър хомогенизирани дървета се появяват при работа върху цялата площ на насажденията. При буря хомогенизираната гора вибрира в унисон. Това бъpзо може да доведе до резонанс на дърветата или до масов ветролом или ветровал.
Общата стабилност зависи от индивидуалната и колективна стабилност. В гора стопанисвана по този метод дърветата на бъдещето се отглеждат по-рано и притежават висока индивидуална стабилност срещу вятър. С течение на времето те заемат все по-голямо пространство в насаждението.
Съществен момент при този метод е, че в междинните пространства не се извършва нищо. Когато се работи в междинните площи се отслабва колективната стабилност на гората, тъй като за всички дървета се полагат грижи, а за дърветата на бъдещето те са недостатъчни. Короните на дърветата в междинните площи стават също големи. Така внимателната грижa за дървото на бъдещето става невъзможна. В крайна сметка много от дърветата се отглеждат недостатъчно. Във фазата на зрялост, когато дърветата не са способни за бърза реaкция те ще имат ниска индивидуална стабилност, която не може да бъде повишена и съществува опасност от поваляне при буря.
Към короните на дърветата на бъдещето и на тези в междинните площи се поставят следните изисквания: короната на дървото на бъдещето трябва да започва след 25 % самоокастрено стъбло от очакваната крайна височина на дървото. Така се развива голяма и мощна корона и се създават условия за получаване на висококачествена дървесина от дебелото самоокастрено стъбло под короната. Короните на дърветата в междинните площи се изтеглят нагоре с течение на времето и остават малки. При необходимост от отглеждане на дървото на бъдещето те тpябва да се премахнат. Дървета от междинните площи служат за производство на масова дървесина.
Ако разстoянието между дърветата на бъдещето е достатъчно, то междинните площи намаляват постепенно. При всяка отглеждане на дървото на бъдещето междинната площ става все по-малка, а участъци, в които не е избрано дърво на бъдещето остават като резервни площи. Когато се работи в междинните площи се отслабва колективната стабилност на гората. В такъв случай се полагат грижи за всички дървета, а за дърветата на бъдещето те са недостатъчни. Короните на дърветата
9
в междинните площи стават също големи и внимателната грижa за дървото на бъдещето става невъзможна.
Към края на отглеждането за дименсиониране, където дървото на бъдещето не е застрашено от конкуренти, дърветата в междинните площи първоначално остават и по време на фазата на зрялост тук може да се добива дървесина.
Когато във фазата на диференциация дърветата не се самоокастрят се налага кастрене. При много дървета на бъдещето могат да останат сухи неопадали клони. Такива клони се отстраняват бързо и лесно, като тази процедура не бива да се счита за градинарство
Трябва да се прави разграничение между светлинните леторасли от сенчестите леторасли. Светлинните леотрасли се появявят при директно осветяване на стъблото със слънчева светлина и светлинните клонки предпазват стъблото от слънцето и топлината. Дърветата с големи корони не формират често светлинни леторасли (собствено засенчване от короната). В тези случаи се препоръчва описанoтoвъвеждащоотглеждане, коeто подготвя бавно дървото на бъдещето към новите светлинни условия. Сенчестите леторасли се появяват при подтиснати дървета. Те имaт често големи листа, които помагат на дървото да поеме и най-малкия квант светлина.
При повалянето на дърветата при главното ползване трябва да се полагат грижи. Например ако корони на отсечени дървета лежат върху подраста за един вегетационен период, то след време натиснатите и наранени фиданки се развиват накриво към светлината. Кривото стъбло вдървенява и получава завинаги кривина. Чак години след това старата корона на поваленото дърво изгнива. Дърветата със закривени стъбла в последствие не могат да бъдат избирани за дървета на бъдещето.
Методът на индивидуално отглеждане на дърветата на бъдещето изцяло се обосновава на научно установени зависимости в областа на биологията, физиологията и динамиката на физическите процеси влияещи върху живота на горските екосистеми
Изводи и препоръки
1. При тази концепция се допускат механизми за саморегулация в най-важните фази от развитието на гората, които осигуряват запазване на генетичния потенциал на всички участващи в сукцесията дървесни видове.
2. Прилагането на тази концепция се свързва с потенциалното природно горско съобщество и само в изключителни случаи ще има смисъл изкуствено да се внасят редки и застрашени дървесни видове, which are embedded in the long-term goal of forest development.
3. Устойчивото приложение на концепцията позволява да се постигне чувствително увеличение на участието на биотопна дървесина в средносрочен и дългосрочен аспект.
10
4. Концепцията позволява да се реализира задачата за производство на висококачествена дървесина и по-голяма възможност за нейното натрупване на корен за дълъг период от време при запазване на основните технически параметри на дървесината.
5. При прилагането на тази конципция интезивността на намесите/стопанисването са възможно най-малки което оказва най-малко трайно негативно въздействие върху горската динамика.
6. С прилагането на концепцията значително са редуцирани разходите – време, труд и средства, при извършване на отгледните мероприятия.
7. Прилагането на тази концепция изисква непрекъснато сверяване и подобряване на квалификацията на участващия лесовъдски и технически персонал.
8. При І-вия етап в младиняците трябва да се въздържаме от намаляване на броя на стъблата и регулиране на състава, с изключение на налагащите се намеси спрямо пионерните дървесни видове!
9. При ІІ-рия етап в младите насаждения отгледните мероприятия се насочват само към жизнени (витални) дървета с лошо качество (негативна селекция) дотогава, докато целта на диференциацията не е постигната,
10. При ІІІ-тия етап не трябва да се допуска загиване на живи клони от основата на короните на дърветата на бъдещето
11. За дървета на бъдещето приоритетно трябва да се избират местни видове, и едва като втори избор подходящи за условията на месторастене видове които са нарастояние не по-малко от 15-25 м едно от друго.
12. Равномерното разпределение на дърветата на бъдещето не е първостепенна цел.
13. Rare tree species (спътници), които отговарят на дългосрочната цел за развитие на гората, се избират, без значение от тяхното качество, за т.нарекологични дървета на бъдещетои се стопанисват по начин, коит гарантира тяхното запазване
14. По протежение на технологичните просеки не е препоръчително да се избират дървета на бъдещето!
15. Устойчивото прилагане на принципите на намесите спрямо дървото на бъдещето представлява своевременен отказ от едроплощни схематични намеси върху цялото насаждение и преминаване към стопанисване на отделното дърво.
16. В насаждения, в които са намерени малко на бройдървета на бъдещетосе обръща внимание само на тях а не се избиратдървета на бъдещето със занижени критерии”. 17. В участъците, където не е намерено дърво на бъдещето, не се извършва нищо и те остават като резервни площи. Тук могат да се извършват ползвания с навлизане във фазата на зрялост
18. Единствен критерий за интензивността на намесите спрямо дървото на бъдещето е необходимостта им от получаване на пространство за развитие на короната, с цел получаване на равномерно ширина на годишните пръстени. 19. Отстраняването или подтискането на чужди за месторастенето видове е препоръчително да се извършват само тогава, когато те дългосрочно пречат/конкурират силно местните и подходящите за условията на месторастене видове.
20. Намеси в пространствата между дърветата на бъдещето не трябва да се провеждат
11
21. В насаждения в които вече са водени някакви отгледни сечи по други/класически методи намесите са съобразени с това – използване на въвеждащи намеси, по малки отстояния надърветата на бъдещето– на долната граница от 15 м и др..
22. При главното ползване на корен се оставят част от дърветата на бъдещето като биотопи. Такива може да са предварително определени още във фазата на дименсиониране или пък се определят при главното ползване.
23. Всички клони и отпадъчна дървесина с дебелина до 10 см не се изнася от гората.
24. Намесите спрямо дървото на бъдещето изискват висококвалифицирани рабтници, познаващи биологичните и екологични особености на дървесните видове. Те познават техниките на сеч с които се отстраняват и намаляват заплахите към дърветата на бъдещето при провеждане на сечите.
25. Отгледни мероприятия не се провеждат през първата половина на вегетационния период.

Contact us

The company has extensive experience in marking and preparation of supporting documentation for FSC-certified forests and forest areas in NATURA. 2000.