Ann. For. Sci. 62 (2005) 669-679
DOI: 10.1051/forest:2005059

Spatial dynamics of late successional species under Pinus nigra stands in the northern Apennines (Italy)

Giustino Tonon^a, Pietro Panzacchi^a, Giacomo Grassi^a, Minotta Gianfranco^b, Lucia Cantoni^a and Umberto Bagnaresi<sup>a

a</sup>  Dipartimento di Colture Arboree, Università di Bologna Via Fanin 46, 40127 Bologna, Italy
^b  Dipartimento AGROSELVITER, Università di Torino, Via Leonardo da Vinci 44, 10095 Grugliasco (TO), Italy

(Received 18 October 2004; accepted 8 April 2005)

Abstract - The present study was carried out in three plots (20 × 50 m) established in even-aged Pinus nigra (Austrian black pine) stands located at approximately the same altitude, characterised by a similar age but showing different growth rate. Spatial distribution of natural regeneration (NR) were examined for each species by calculating Ripley's K and Moran index and by analysing their age- and size structure. Although the species mixture of NR differed among the plots, Abies alba was always the most frequent. Results showed that the clumped distribution of NR prevails over the random one. The spatial autocorrelation analysis indicated at least two modes of space colonisation in line with clumped distribution of NR. In the first, the seedlings occupy different micro-areas in different times, whereas in the second the colonisation process occurs in the same micro-area for a more extended time. The resulting structure of NR is constituted by several small patches of different age in the first case or by patches with a similar uneven-aged structure in the second. These different colonisation patterns could be ascribed respectively to short-term disturbances such as sudden opening in the canopy and litter removal in the first case and to long-term disturbances or the presence of scarcely modifiable environmental factors such as soil characteristics and micro-morphology in the second. However, the colonisation process was always temporally limited. Age structures of the different species overlapped and were not related to stand basal area. As both colonisation patterns are likely to increase the structural and floristic complexity of the future stands, our data further confirm the important role played by Pinus nigra in recovering degraded lands.

Résumé - Dynamique spatiale de la régénération forestière sous des pins noirs dans le nord des Apennins (Italie). Cette étude a été menée dans 3 placeaux (20 × 50 m) installés dans des peuplements équiennes de Pins noirs situés approximativement à la même altitude, caractérisés par un âge similaire mais présentant des taux de croissance différents. La distribution spatiale de la régénération naturelle (NR) a été étudiée pour chaque espèce en calculant les index de Ripley et de Moran et en analysant leur âge et la taille des structures. Bien que le mélange des espèces de la régénération naturelle diffère selon les placeaux, Abies alba était toujours le plus fréquent. Les résultats montrent que la distribution groupée de NR prévaut sur une distribution au hasard. L'analyse d'autocorrélation spatiale indique au moins deux modes de colonisation de l'espace allant dans le sens d'une distribution groupée de la RN. D'abord, les semis occupent à différents moments différentes microsurfaces tandis que dans un deuxième temps les processus de colonisation arrivent dans la même microsurface pour une durée plus importante. La structure résultante de la NR est constituée par plusieurs petites taches d'âge différent dans le premier cas ou de taches avec des structures similaires d'âge différent dans le second. Ces différents modèles de colonisation pourraient être attribués respectivement à des perturbations à court terme tels que une ouverture brutale dans la canopée et un enlèvement de la litière dans le premier cas, et des perturbations à long terme ou la présence de quelques facteurs environnementaux modifiables telles que les caractéristiques du sol et la micromorphologie dans le second. Cependant les processus de colonisation étaient toujours temporairement limités. Les structures des âges des différentes espèces se recoupaient et n'étaient pas reliées à la surface terrière du peuplement. Alors que les deux modèles de colonisation sont probables dans l'accroissement de la complexité structurale et floristique des futurs peuplements, nos données confirment davantage le rôle important joué par le pin noir en colonisant des terrains dégradés.

Key words: natural regeneration / Pinus nigra / Ripley's K / Moran's I / spatial pattern

Mots clés : régénération naturelle / Pinus nigra / Ripley's K / Moran's I / modèle spatial

Corresponding author: Giustino Tonon gtonon@agrsci.unibo.it

© INRA, EDP Sciences 2005