RESUMO
Stand structure develops with stand age. Old-growth forests with well-developed stand structure support many species. However, development rates of stand structure likely vary with climate and topography. We modeled structural development of 4 key stand variables and a composite old-growth index as functions of climatic and topographic covariates. We used a hierarchical Bayesian method for analysis of extensive snap-shot National Forest Inventory (NFI) data in Japan (n = 9244) to account for differences in stand age. Development rates of structural variables and the old-growth index exhibited curvilinear responses to environmental covariates. Flat sites were characterized by high rates of structural development. Approximately 150 years were generally required to attain high values (approximately 0.8) of the old-growth index. However, the predicted age to achieve specific values varied depending on environmental conditions. Spatial predictions highlighted regional variation in potential structural development rates. For example, sometimes there were differences of >100 years among sites, even in the same catchment, in attainment of a medium index value (0.5) after timber harvesting. The NFI data suggested that natural forests, especially old natural forests (>150 years), remain generally on unproductive ridges, steep slopes, or areas with low temperature and deep snow, where many structural variables show slow development rates. We suggest that maintenance and restoration of old natural forests on flat sites should be prioritized for conservation due to the likely rapid development of stand structure, although remaining natural forests on low-productivity sites are still important and should be protected.
Un Modelo Empírico Espacialmente Explícito de Procesos de Desarrollo Estructural en Bosques Naturales Basado en el Clima y la Topografía Resumen La estructura de un rodal se desarrolla con la edad. Los bosques maduros con una estructura bien desarrollada dan sustento a muchas especies. Sin embargo, las tasas de desarrollo de los rodales probablemente varían con el clima y la topografía. Modelamos el desarrollo estructural de 4 variables clave de un rodal y un índice de crecimiento antiguo compuesto como funciones de covariables climáticas y topográficas. Utilizamos un método bayesiano jerárquico para analizar datos (n = 9,244) en fotografías del inventario nacional forestal (INF) de Japón para entender las diferencias en la edad de los rodales. Las tasas de desarrollo de las variables estructurales y el índice de crecimiento antiguo mostraron respuestas curvilíneas a las covariables ambientales. Los sitios planos se caracterizaron por altas tasas de desarrollo estructural. Por lo general, se requerían 150 años para alcanzar valores altos (â¼0.8) en el índice de crecimiento antiguo. Sin embargo, la edad prevista para alcanzar valores específicos varió dependiendo de las condiciones ambientales. Las predicciones espaciales pusieron de relieve la variación regional en las potenciales tasas de desarrollo estructural. Por ejemplo, a veces había diferencia de >100 años entre sitios, aun en la misma cuenca, en el consecución de un valor de índice medio (0.5) después de la cosecha de madera. Los datos de INF sugieren que los bosques naturales, especialmente los bosques maduros (>150 años) permanecen generalmente en crestas improductivas, pendientes pronunciadas o en áreas con baja temperatura y nieve profunda, donde muchas variables estructurales muestran tasas de desarrollo lentas. Sugerimos que el mantenimiento y la restauración de bosques naturales maduros en sitios planos deben priorizarse para conservación debido al probable desarrollo rápido de la estructura del rodal, aunque los bosques naturales restantes en sitios de baja productividad también son importantes y deben ser protegidos.