Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 3-13 3 Izvirni znanstveni članek / Original scientific paper NASTAJANJE KSILEMSKE IN FLOEMSKE BRANIKE PRI BUKVAH, POŠKODOVANIH V ŽLEDOLOMU FORMATION OF XYLEM AND PHLOEM IN EUROPEAN BEECH TREES AFTER ICE STORM DAMAGE Maks MERELA1, Primož HABJAN2, Katarina ČUFAR3 (1) University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Wood Science and Technology, maks.merela@bf.uni-lj.si (2) University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Wood Science and Technology, primoz.habjan@bf.uni-lj.si (3) University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Wood Science and Technology, katarina.cufar@bf.uni-lj.si IZVLEČEK Po žledolomu leta 2014 je v gozdovih ostalo veliko poškodovanih dreves. Ker znanja o nastajanju lesa in skorje v poškodovanih drevesih primanjkuje, smo v Arboretumu Volčji Potok opravili raziskavo vpliva žledoloma na nastajanje lesa in skorje na dre- vesih, ki so v žledolomu pretrpela poškodbo krošnje. Izbrali smo 14 bukev, jih razvrstili v 4 razrede glede na stopnjo poškodo- vanosti krošnje (K – nepoškodovana, A – do 50 %, B – med 50 in 75 %, C – več kot 75 % poškodovana krošnja). V dvotedenskih intervalih smo iz njih odvzemali mikro-izvrtke z orodjem Trephor. Iz mikro-izvrtkov smo pripravili preparate lesa, kambija in skorje in jih analizirali s svetlobnim mikroskopom in sistemom za analizo slike. Poškodovane bukve so proizvedle od 20 do 95 % ožje ksilemske branike kot nepoškodovane, manjši je bil tudi prirastek floema. Izmed štirih razredov poškodovanosti so se pri bukvi največje razlike v debelinski rasti pokazale med razredoma A in B. Ključne besede: bukev, Fagus sylvatica, žledolom, poškodbe krošnje, nastajanje lesa, ksilem, kambij, Trephor ABSTRACT After the severe ice storm in 2014, numerous damaged trees were not removed from forests. Due to the lack of general knowl- edge about the processes occurring in damaged trees, a study involving 14 European beeches was conducted in the Arboretum Volčji Potok. Trees were categorized by crown injury; injury class K – undamaged, A – damaged less than 50 %, B – damaged between 50 and 75 %, and C – damaged more than 75 %. During the 2014 growing season, micro-cores were collected every fortnight using a Trephor tool. Changes in crowns were also observed and noted. Transverse sections of micro-cores were prepared and observed using light microscopy and an image analysis system. Xylem growth rings were 20 to 95 % narrower in damaged beech trees compared to the undamaged trees. Damaged trees also produced narrower phloem rings. The biggest differences in cambial activity in beech appeared between Class A and Class B. Key words: beech, Fagus sylvatica, ice storm, crown injury, wood formation, xylem, cambium, Trephor GDK 811.18+811.7:176.1Fagus sylvatica L.:423.3(045)=163.6 Prispelo / Received: 07. 09. 2016 DOI 10.20315/ASetL.110.5 Sprejeto / Accepted: 15. 11. 2016 1 UVOD 1 INTRODUCTION Navadna bukev (Fagus sylvatica L.) je naša najpogo- stejša in gospodarsko zelo pomembna drevesna vrsta (ZGS, 2015). Pojavlja se v večini Slovenije, njen les pa je vsestransko uporaben. Nastajanje lesa (ksilema) in skorje (floema) pri bukvi je bilo v zadnjih letih pred- met številnih raziskav (npr. Čufar in sod., 2008; Čufar in sod., 2015; Prislan, 2012; Prislan in sod., 2009; Pris- lan in sod., 2010; Prislan in sod., 2013). Omenjene raz- iskave, opravljene na zdravih in nepoškodovanih dre- vesih, so pripomogle k podrobnejšemu razumevanju razmerja med debelinsko rastjo dreves in vremenski- mi razmerami. Na drugi strani pa je še vedno zelo malo raziskav o kambijevi produktivnosti v poškodovanih drevesih. Bukev v Sloveniji je bila zelo prizadeta zaradi obse- žnega žleda med 30. januarjem in 4. februarjem 2014, ko je v večjem delu Slovenije zapadlo od 10 do 50 mm padavin, ki pa so po večini zamrznile v žled (Urad za meteorologijo…, 2014). Žled se je odložil na veje kro- šenj in preobremenil drevesa ter povzročil obsežne po- škodbe v gozdovih po vsej Sloveniji, razen na Primor- skem do nadmorske višine 500 m, v subpanonski regiji ter nad 1200 m nadmorske višine (ZGS, 2015). Posledice žledoloma so bile izruvana in podrta dre- vesa, odlomljena ali prelomljena debla, odlomljene ve- čje in manjše veje, odlomljeni vrhovi krošenj itd. (slika 1). Gospodarska škoda v gozdovih je bila ogromna, saj je bila sanacija zaradi posledic žledoloma potrebna na več kot polovici površine slovenskih gozdov. Škoda v gozdovih in na gozdnih cestah je bila ocenjena na 214 4 Merela M., Habjan P., Čufar K.: Nastajanje ksilemske in floemske branike pri bukvah, poškodovanih v žledolomu milijonov evrov (ZGS, 2015). Za sanacijski posek je bilo predvidenih kar 9,3 milijona m3 lesne zaloge, kar je več kot dvakratni povprečni letni posek v Sloveniji, ki je znašal med 3 in 4 milijoni m3. Žled je bil vzrok za 71 % sanitarnega poseka v letu 2014. Bukev je sestavljala 30 % celotnega sanitarnega poseka, drugi listavci pa zgolj 11 % (v omenjeni sanitarni posek je vključen tudi posek zaradi drugih dejavnikov, ne le zaradi žleda). Za primerjavo navajamo podatek, da bukev dosega 32,2 % lesne zaloge v Sloveniji, drugi listavci skupaj pa 22,2 % (ZGS, 2015). Čeprav je žled pogost pojav v Sloveniji, so raziskave o odzivu, preživitvenih možnostih, prirastnem poten- cialu in kakovosti lesa pri različnih drevesnih vrstah redke. Obsežne in sistematične raziskave na to temo so na primer opravili po obsežnem žledolomu januar- ja 1998 na severovzhodu ZDA (Shortle in sod., 2003; Shortle in Smith, 2014; Smith in Shortle, 2003). Ome- njeni žledolom je zajel površino okoli 100.000 km2. V študiji, opravljeni na različnih drevesnih vrstah (ja- vorjih, brezah in ameriškem jesenu), so dokazali vpliv različne stopnje poškodovanosti krošnje na debelinski prirastek. Ugotovili so, da je ta vpliv med posamezni- mi drevesnimi vrstami različen. Prikazali so tudi zvezo med stopnjo preživetja in ohranjanja debelinske rasti s sposobnostjo obnavljanja krošnje. Prav tako so ugoto- vili, da je zdravstveno stanje drevesa pred žledolomom velikega pomena za njegov odziv na poškodbe (Shortle in sod., 2003). Pri izdelavi sanacijskega načrta po ujmi, kot je žle- dolom, so za gozdarsko službo ključni podatki o pri- oritetah sanacije različno poškodovanega drevja. Nato sledijo vprašanja, kaj se bo s poškodovanimi drevesi dogajalo v letih po poškodbi. Tu je poleg dolgoročnega preživetja pomembno tudi, kako bodo drevesa prira- ščala in kakšno kvaliteto lesa iz preživelih dreves lah- ko pričakujemo. Omenjena problematika je obsežna in kompleksna, zato zahteva sistematična spremljanja dreves po ujmi. Cilj pričujoče študije je bil prikazati vpliv poškodo- vanosti krošnje na nastajanje lesa in floema pri nava- dni bukvi (Fagus sylvatica L.) v rastni sezoni, in sicer neposredno po žledolomu v letu 2014. Spoznanja razi- skave naj bi prispevala k boljšemu razumevanju in pro- gnozi prirastnega in preživetvenega potenciala dreves ter kakovosti lesa po ujmah. 2 MATERIAL IN METODE 2 MATERIALS AND METHODS Izbira dreves Po žledolomu marca 2014 smo v Arboretumu Vol- čji Potok (46°11'28.0"N, 14°37'01.5"E, 380 m n. m. v.) izbrali 14 navadnih bukev (starosti od 39 do 154 let, premera od 23 do 55 cm in višin od 20 do 30 m) z raz- lično poškodovanimi krošnjami. Drevesa smo izbrali in klasificirali po metodi, ki jo navajata Smith in Shortle (2003) in je ilustrativno prikazana na sliki 2 (Shortle in Smith, 2014). Vzorčna drevesa smo tako razvrstili v štiri razrede poškodovanosti krošnje, in sicer: ne- poškodovane krošnje - razred K (3 drevesa), do 50 % poškodovane krošnje - razred A (4 drevesa), med 50 in 75 % poškodovane krošnje - razred B (3 drevesa) in več kot 75 % poškodovane krošnje - razred C (4 oz. 2 drevesi, posek dveh dreves v juniju 2014) (sliki 2 in 3). Z delitvijo dreves v te razrede smo želeli preveriti, kakšne so razlike v vplivu stopnje poškodbe krošnje na debelinsko rast. Slika 1: Gozd v Arboretumu Volčji Potok po uničujočem žle- dolomu v letu 2014 (Foto: Merela M.) Fig. 1: Arboretum Volčji Potok forest after disastrous ice storm in 2014 (Photo: Merela M.) Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 3-13 5 Odvzem, priprava in analiza vzorcev Vso rastno sezono (od 27. 3. 2014 do 10. 10. 2014) smo na izbranih drevesih odvzemali vzorce v obliki mi- kro-izvrtkov z orodjem Trephor (Rossi in sod., 2006). Mikro-izvrtke smo fiksirali v mešanici FEA (raztopina formalina, etanola in ocetne kisline), nato pa jih prepa- rirali v tkivnem infiltratorju, kjer so se tkiva najprej de- hidrirala v etanolni vrsti (70 %, 90 %, 95 % in 100 %), zatem v Ultraclear-u in se prepojila s parafinom, razta- ljenem pri temperaturi 65 °C (Prislan in sod., 2014a; Prislan in sod., 2014b). Izvrtek smo nato s parafinskim dispenzerjem vklopili v parafinski blok. Rezine prečnih prerezov debeline 10 µm smo izdelali z rotacijskim mi- krotomom (slika 4). Rezali smo histološke rezine de- beline 10 µm. Več zaporednih rezin smo v vodni kopeli položili na objektno steklo, premazano z adhezivnim sredstvom – albuminom. Tako pripravljene vzorce smo dali v sušilnik na 70 °C za 30 minut, da so se rezine lesa prijele (zasušile) na objektno steklo. Tako fiksira- ne rezine smo nato namočili v Ultraclear, nato pa še v 99-odstotni etanol, s čimer smo raztopili in izprali ves parafin s stekla in rezine. Sledilo je barvanje v mešanici barvil safranin in astra modro (van der Werf in sod., 2007). Na koncu smo vzorce izprali v vodi, dehidrirali v 99 % etanolu in vklopili v vklopni medij Euparal (slika 4). Na prečnih prerezih smo vzdolž treh radialnih linij merili širino nastajajočih ksilemskih in floemskih bra- nik. Spremljali smo dinamiko nastajanja ksilema in flo- ema (rani in kasni floem) ter izmerili končno širino ksi- lemske in floemske branike. Iz podatkov za posamezna drevesa smo izračunali povprečne vrednosti znakov po Slika 2: Skice poškodovanosti krošnje za razvrstitev dreves v razrede poškodovanosti krošnje: a) poškodovanost krošnje do 50 % - razred A; b) poškodovanost krošnje med 50 in 75 % - razred B; in c) poškodovanost krošnje nad 75 % - razred C (Shortle in Smith, 2014) Fig. 2: Sketch of crown loss to classify trees in category of crown injury: a) crown loss up to 50% - Class A, b) crown loss up to 75% - Class B and c) crown loss more than 75% - Class C (Shortle and Smith, 2014) a) b) c) Slika 3: Primeri dreves bukve, razvrščenih v različne razrede poškodovanosti: a) bukev razreda A (4. 4. 2014); b) bukev razreda B (19. 4. 2014); in c) bukev razreda C (4. 4. 2014) (Foto: Habjan P. in Merela M.) Fig. 3: Beech trees classified in different classes of crown damage: a) Class A (4 Apr. 2014); b) Class B (19 Apr. 2014); and c) Class C (4 Apr. 2014) (Photo: Habjan P. and Merela M.) a) b) c) 6 Merela M., Habjan P., Čufar K.: Nastajanje ksilemske in floemske branike pri bukvah, poškodovanih v žledolomu razredih. Preverili smo razmerje med širino floemske in ksilemske branike ter primerjali širino ksilemskih bra- nik, nastalih v letu 2014, z branikami istih dreves, nasta- lih leta 2013. Začetek kambijeve produkcije smo zaznali ob nastanku prvih kambijevih derivatov, ki imajo tanke celične stene in večje radialne dimenzije kot celice kam- bijeve cone (Prislan in sod., 2011). Prehod iz ranega v kasni floem nakazuje nastanek prvih celic aksialnega parenhima v floemski braniki (Prislan in sod., 2012). Obdelava podatkov Preparate smo pregledali in analizirali z razisko- valnim svetlobnim mikroskopom v svetlem polju in s polarizirano svetlobo. Za obdelavo podatkov in izris grafov smo uporabili Microsoft Excel. Fotomikrografijo smo opravili z digitalno kamero in programom za ana- lizo slike NIS Elements BR, s slednjim smo opravili tudi merjenje dimenzij posameznih anatomskih elementov. Statistično smo preverili razlike med končnimi širina- mi ksilemskih branik po razredih poškodovanosti. Ker se vrednosti širin branik v razredih ne porazdeljujejo normalno, smo napravili Kruskal-Wallisov test (upo- rabili smo program IBM SPSS Statistics). Vzorce smo obdelali in analizirali v laboratoriju Katedre za tehno- logijo lesa na Oddelku za lesarstvo. 3 REZULTATI 3 RESULTS 3.1 Dinamika nastajanja ksilemske branike 3.1 Xylem growth ring formation dynamics Meritve širin branik, ki smo jih opravili na vzorcih, odvzetih med rastno sezono, so razkrile dinamiko na- stajanja lesa v razredih različno poškodovanih bukev (slika 5). V začetku rastne sezone (od DOY (day of the year) 94 do 130) je stopnja priraščanja pri drevesih poškodovanih razredov znašala od 8 do 16 µm na te- den, pri kontrolnih drevesih pa le 4 µm na teden. Pri- raščanje dreves iz najbolj poškodovanih razredov B in C je med DOY 130 in 214 pojenjalo (6 oz. 11 µm na teden), priraščanje dreves razreda A (50 µm na teden) pa je bilo celo večje od priraščanja dreves razreda K (35 µm na teden) (slika 5). Do konca rastne sezone (od DOY 214 do 269) drevesa razredov A, B in C niso več debelinsko priraščala, prirastek dreves razreda K pa je znašal 85 µm na teden. Pri drevesih razreda C je razvi- dna večja variabilnost širine branike po obodu debla, kar je lahko posledica neenakomerne oskrbe debla s produkti fotosinteze zaradi asimetrične poškodovano- sti krošnje. Prav tako pa je variabilnost širine branike po obodu znan pojav tudi pri nepoškodovanih drevesih (Gričar, 2007). Slika 4: Odvzem vzorcev in izdelava anatomskih preparatov: a) odvzem mikro-izvrtka z orodjem Trephor; b) izvrtek, vklo- pljen v parafinski blokec pred rezanjem; c) odstranjevanje parafina in barvanje preparatov; in d) vklapljanje anatom- skih rezin v Euparal (Foto: Merela M. in Habjan P.) Fig. 4: Sampling and preparation of anatomical slides: a) sampling of micro-core by Trephor tool; b) core embedded in paraffin before cutting; c) removing of paraffin and slide staining and d) embedding of anatomical slides in Euparal (Photo: Merela M. and Habjan P.) a) b) c) d) Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 3-13 7 3.2 Končna širina ksilemske branike 3.2 Final width of xylem growth ring Glede na ugotovitve dinamike priraščanja je bila pričakovano največja povprečna širina branik izmer- jena pri nepoškodovanih drevesih razreda K (2689,9 ± 2480,2 µm; povprečna širina branike ± standardni odklon), nekoliko ožja (2141,0 ± 1181,1 µm) pa je na- stala v razredu A. Bolj poškodovana drevesa razredov B (319,4 ± 90,8 µm) in C (143,3 ± 110,3 µm) pa so ime- la precej manjše povprečne širine branik (sliki 6 in 7). Vsa drevesa, tudi najbolj poškodovana, so do konca ra- stne sezone izgotovila ksilemsko braniko, kar nakazu- jejo popolnoma lignificirana vlakna in traheje v termi- nalnem delu branike, iz česar sklepamo, da so drevesa preživela celotno rastno sezono 2014 (Habjan, 2016). Slika 5: Dinamika nastajanja ksilemske branike bukve po ra- zredih poškodovanosti po žledu v rastni sezoni 2014 Fig. 5: Wood formation dynamics in beech of different crown damage classes after ice storm in the 2014 growing season Preglednica 1: Vrednosti χ2 in p med razredi poškodovano- sti. Vrednosti p so prikazane v oklepajih Table 1: χ2 and p values among classes of crown damage. P values are presented in parentheses Razred poškodovanosti C B A K 3,000 (0,083) 3,857 (0,050) 0,000 (1,000) A 3,429 (0,064) 4,500 (0,034) B 3,000 (0,083) Slika 6: Širina ksilemske branike 2014 po razredih poškodo- vanosti pri bukvi. Ročaji prikazujejo standardni odklon Fig. 6: Xylem growth ring of the 2014 of different classes of crown damage in beech. The range presents standard deviations. 8 Merela M., Habjan P., Čufar K.: Nastajanje ksilemske in floemske branike pri bukvah, poškodovanih v žledolomu Kruskal-Wallisov test je potrdil, da obstajajo stati- stično značilne razlike v povprečjih rangiranih vredno- sti končnih širin branik med vsaj dvema skupinama dreves (χ2 = 8,654, p = 0,034). Vrednosti χ2 in p med pari razredov poškodovanosti so prikazani v pregle- dnici 1. Homogenost variance med vzorci je bila potr- jena z neparametričnim Levenovim testom (F = 1,420, p = 0,307). Slika 7: Primerjava letnih prirastkov analiziranih dreves bukve v letu 2014. Od leve proti desni si sledijo prečni pre- rezi tipičnih branik razreda K, A, B in C. Zelena puščica prika- zuje ksilemsko braniko 2014, oranžna pa floemsko braniko 2014. Daljica predstavlja 100 µm Fig. 7: Comparison of growth rings of analysed beech trees in 2014. From left to right cross sections of typical 2014 growth rings of Class K, A, B and C trees are presented. Green arrow presents xylem growth ring 2014, orange arrow phloem growth ring 2014. Scale bar length is 100 µm Slika 8: Povprečna širina floemske branike, nastale v letu 2014 pri bukvah z različno poškodovanimi krošnjami. EP – rani floem; LP – kasni floem. Ročaji prikazujejo standardni odklon od povprečja skupne širine floemske branike (EP + LP) v posameznem razredu poškodovanosti Fig. 8: Average width of phloem growth ring of the year 2014 in beech. EP – early phloem, LP – late phloem. Average and standard deviations of phloem growth ring width (EP + LP) of different damage classes are presented Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 3-13 9 3.3 Končna širina floemske branike 3.3 Final width of phloem growth ring Kambij je najprej začel proizvajati floem v dreve- sih najbolj poškodovanega razreda C (dan v letu 92,0 ± 4,0), sledita razred B (99,3 ± 4,6) in razred A (100,0 ± 4,0). Najkasneje je floem začel nastajati v nepoškodo- vanih kontrolnih drevesih razreda K (104,0 ± 8,7). Do konca rastne sezone so drevesa razreda K proizvedla najširše floemske branike (144,0 ± 50,9 µm), sledijo drevesa razreda A (127,5 ± 37,9 µm), drevesa razreda B (84,2 ± 5,7 µm) in drevesa razreda C (87,0 ± 16,0 µm). Širina ranega floema je med razredi manj različna (razred K: 83 µm, A: 72 µm, B: 62 µm, C: 55 µm) kot širina kasnega floema (razred K: 61 µm, A: 55 µm, B: 22 µm, C: 32 µm). Rezultati meritev so podobno kot pri analizi širin ksilemskih branik razkrili podobnost med nepoškodovanimi drevesi in drevesi razreda A ter po- dobnost med drevesi razredov B in C (slika 8). 3.4 Razmerje med širino floemske in ksilemske branike 3.4 Rate between phloem and xylem growth ring width Največje razmerje smo beležili v kontrolnem (K) razredu (floemska branika : ksilemska branika = 1 : 18,7), sledi razred A (1 : 16,8) in nato razred B (1 : 3,8). Pri najbolj poškodovanih drevesih (razred C) je bilo razmerje samo 1 : 1,7 (slika 9). Slika 9: Razmerja med širinami floemskih in ksilemskih bran- ik pri preiskanih bukvah. Razmerja so izračunana iz povprečij vseh dreves v posameznih razredih poškodovanosti. Prika- zane so absolutne širine ksilema in floema Fig. 9: Rate between phloem and xylem growth rings of ana- lysed trees. The rate is based on average values of all trees within individual injury class. Absolute widths of xylem and phloem are presented Slika 10: Ksilemski prirastek 2014:2013 - indeks 14/13 po različnih razredih poškodovanosti pri bukvi Fig. 10: Comparison of xylem growth 2014 vs. 2013 - index 14/13 in beech of different injury classes 10 Merela M., Habjan P., Čufar K.: Nastajanje ksilemske in floemske branike pri bukvah, poškodovanih v žledolomu 3.5 Primerjava širin ksilemskih branik, nastalih v letih 2014 in 2013 3.5 Comparison of xylem and phloem growth rings formed in 2014 and 2013 Za oceno vpliva poškodbe krošnje na prirastek smo primerjali tudi širine branik, nastalih pred in po žledo- lomu, v letih 2013 in 2014. To razmerje smo poimeno- vali indeks 14/13. Indeks z vrednostjo nad 1 kaže na širšo braniko v letu 2014, indeks z vrednostjo pod 1 pa na širšo braniko v letu 2013. Pri bukvi je indeks 14/13 največji v razredu K in znaša 1,38 ± 0,53. Sledi razred A (0,99 ± 0,27). Veliko manjša sta indeksa razredov B (0,39 ± 0,36) in C (0,21 ± 0,06) (slika 10). Čeprav širina branik med leti variira, je razmer- je med širinama ksilemskih branik 2014 in 2013 po- memben podatek, ki kaže sposobnost debelinske rasti drevesa pred in po poškodbi. Prva informacija, ki smo jo pridobili s tem razmerjem, je, da so bila drevesa v letu 2014 na splošno produktivnejša kot v letu 2013, kar kaže indeks razreda K, ki je večji od 1. Velik razko- rak v debelinskem prirastku se pojavi med razredoma A in B. 4 DISKUSIJA 4 DISCUSSION Pri bukvah, poškodovanih v žledolomu 2014, je bila povprečna širina lesne branike leta 2014 v razredu A dobrih 20 % manjša od povprečne širine branike kon- trolnega razreda K (2689,9 ± 2480,2 µm). Razlika sicer ni statistično značilna (preglednica 1), a nakazuje, da lahko že zmerna poškodba krošnje negativno vpliva na debelinsko rast drevesa. Večje odklone smo ugotovili pri razredu B (88-odstotno zmanjšanje debelinske ra- sti) in še večje pri najbolj poškodovanih drevesih (ra- zred C), kjer smo zabeležili 95-odstotno zmanjšanje debelinske rasti glede na nepoškodovana drevesa. To se deloma ujema s tem, kar so ugotovili Shortle in sod. (2003), ki so med razredi primerjali širino branik pred in po poškodbi krošnje in zaznali opazno razliko med razredoma A in B ter manjšo med razredi K in A ter B in C. Primerjava z rezultati iz ZDA je pokazala, da so bile razlike v letnem prirastku med kontrolnim in drugimi razredi pri naših drevesih večje kot pri drevesih iz ZDA. Analiza floemskih branik je razkrila, da poškodova- nost krošnje vpliva na širino floemske branike. Večje razlike smo zabeležili v širini kasnega floema, kar se ujema z ugotovitvami drugih raziskovalcev (npr. Pris- lan, 2012; Gričar in Čufar, 2008; Gričar in sod., 2014, 2016; Čufar in sod., 2012). Raziskovalci ugotavljajo tudi, da je razmerje med širino ksilemske in floemske branike zelo variabilno zaradi vpliva različnih dejavnikov (Gričar in sod., 2009, 2014, 2016; Prislan, 2012). Nadalje navajajo, da se pri bukvi variabilnost širine ksilemske branike giblje med 30 % in 40 %, variabilnost floemske branike pa med 15 % in 25 % (Prislan, 2012; Prislan in sod., 2012, 2013). Medtem ko Čufar in sod. (2015) navajajo, da so ksilem- ski prirastki lahko 5–12-krat večji od floemskih, kla- sična literatura navaja, da je razmerje med floemsko in ksilemsko braniko med 1 : 4 in 1 : 14 (npr. Krže in sod., 2007; Čufar, 2006). Naša raziskava je med razredi po- škodovanosti pokazala velike razlike razmerij med flo- emsko in ksilemsko braniko. Medtem ko sta razmerji v razredih K in A dokaj podobni (1 : 18,68 in 1 : 16,79), smo zabeležili velik preskok do razredov B (1 : 3,79) in C (1 : 1,65). Glede na opravljene raziskave ugotavljamo, da so bukve razreda K in tudi A v primerjavi s floemom proizvedle 16–18-krat več ksilema, bolj poškodovane bukve (razreda B in C) pa samo 3,8 oz. 1,7-krat več ksilema kot floema. To se ujema z ugotovitvami drugih študij, ki navajajo, da je pri drevesih v stresu lahko širi- na ksilemske branike celo manjša od floemske (Krže in sod., 2007; Gričar in sod., 2009). Predvsem razmerje širin branik pri prizadetih drevesih, kjer se širina floema približa širini ksilema, nakazuje, da drevo vlaga energijo v nastanek floem- skih tkiv. Floemska branika je življenjsko pomembna za drevo, saj sitaste cevi pri bukvi navadno kolabirajo že po eni sezoni (Prislan, 2012; Prislan in sod., 2012). To pomeni, da mora drevo za prevajanje produktov fotosinteze na mesta porabe vsako leto osnovati novo floemsko braniko. Količina produkcije ksilemskih tkiv pa je nadalje odvisna od rastnih razmer in seveda zmo- žnosti celotnega, bolj ali manj poškodovanega oz. osla- belega sistema. Rezultati nakazujejo, da je variabilnost ksilemskih prirastkov večja od floemskih, o čemer so že poročali (npr. Gričar in sod., 2016; Martinez del Cas- tillo in sod., 2016; Prislan in sod., 2013). Čeprav širina branik med leti variira, je pomemb- na primerjava ksilemskega prirastka po žledolomu in pred njim. Širina branike 2013 tako nakazuje potencial priraščanja pred ujmo. Naše raziskave tako kažejo, da so bila nepoškodovana drevesa v splošnem leta 2014 bolj produktivna kot v letu 2013, saj indeks 14/13 v ra- zredu K presega 1 (1,38). V razredih A, B in C je indeks z naraščajočo prizadetostjo vse manjši (0,99, 0,39 in 0,21). Tudi tu so bile največje razlike zabeležene med razredoma A in B. Naše ugotovitve se ujemajo tudi z izsledki drugih avtorjev (Shortle in sod., 2003), ki v ra- zredu A niso opazili zmanjšanega prirastka, v razredu B in C pa so zabeležili za 22 % do 70 % oz. 9 % do 70 % zmanjšan prirastek. Glede na indeks razreda K, ki je večji od 1, lahko do- mnevamo, da so bile splošne vremenske razmere v letu Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 3-13 11 2014 ugodnejše za rast kot v letu 2013. Prav tako ne smemo zanemariti dejstva, da so vsa drevesa, ki so pre- živela, na račun poškodovanih in posledično reducira- nih krošenj sosednjih dreves pridobila nekaj rastnega prostora in svetlobe, kar bi lahko pozitivno vplivalo na njihovo rast v letu 2014. Sklepamo, da je na povečani prirastek v letu 2014 vplivala kombinacija obeh zgoraj navedenih vplivnih dejavnikov. Dognanja te študije so del znanj, ki bi lahko bila uporabna pri snovanju načrtov sanacije gozdov. Pred sanacijo so namreč ključne informacije, katera drevesa po poškodbi priraščajo nespremenjeno in katera neko- liko manj ali samo toliko, da komaj preživijo. Slednja je treba odstraniti, saj zavirajo razvoj gozdov, ne izkori- ščajo produkcijske sposobnosti rastišča in dolgoročno zavirajo prirastek lesne zaloge. V prihodnje bi bilo smiselno opravljati tovrstni ek- speriment na večjem vzorcu dreves več let zapored, saj bi tako dobili popolnejše odgovore na vprašanja o vplivu poškodbe krošnje na zmanjšani prirastek lesa in sposobnosti preživetja poškodovanih dreves. Prav tako bi bilo treba ovrednotiti dolgoročni vpliv žledoloma na debelinsko rast, strukturo lesa in posledično kvaliteto lesa. Poleg predstavljenega na kakovost lesa vplivajo tudi spremembe vlažnosti lesa (Straže in sod., 2015) in predvsem napredovanja okužbe po deblu, kar bistveno zmanjša kakovost lesa posebej pri bukovini, ki je ne- odporna na biološke škodljivce (Humar in sod., 2015). Raziskave na poškodovanih drevesih bodo potreb- ne, saj vse kaže, da bodo ekstremni vremenski dogodki zaradi podnebnih sprememb vse pogostejši. Pričakuje- mo lahko, da bomo imeli v prihodnosti vse več opravka s tako ali drugače poškodovanimi drevesi. 5 SUMMARY After the severe ice damage (sleet) in February 2014 in Slovenia, many damaged trees were left in the forests (ZGS, 2015). One of the most affected tree species was the European beech (Fagus sylvatica) that prospers on a great variety of sites in Slovenia. The number of damaged trees was particularly high beca- use the beech has the highest share (32% of the enti- re wood stock) in Slovenian forests and is particular- ly frequent in the areas affected by the ice damage in 2014 (ZGS, 2015). In order to create adequate recovery plans, the forestry service needs to know which damaged trees should be removed from the forest. It is also important that this removal should take place immediately or af- ter a certain period. The service needs to know which trees have high chances to survive but also to retain productivity and adequate wood quality. This complex topic raises numerous questions on processes in vario- usly damaged trees in the years after the damage. This topic was systematically investigated in various tree species after the disastrous ice damage in the NE USA and SW Canada in 1998 (Smith and Shortle, 2003). In view of the above, the objective of the present study was to investigate variously damaged beech tre- es on a representative lowland site in central Slovenia and to relate the impact of crown damage on cambial productivity in the sense of wood and phloem formati- on in the growing season immediately after the exten- sive ice damage in 2014. For this purpose, we selected 14 beech trees with variously damaged crowns in March 2014 in Volčji Potok, central Slovenia (approximate coordinates 46°11’N, 14°36’E, 350 m a.s.l.), which were ranked in four categories of crown damage: intact, control (Class K), up to 50% (Class A), between 50 and and 75% (Class B), and more than 75% (Class C) as proposed by Smith and Shortle (Smith and Shortle, 2003; Shortle and Smith, 2014). Through the entire growing season we collected micro-cores every fortnight from the tree stems with the Trephor tool (Rossi et al., 2006). The micro-cores were processed to prepare permanent slides for microscopy. Light microscope and a system for image analysis were used to analyze the sections of tissues containing cambial zone, wood and phloem. We followed wood and phloem formation of the sea- son immediately after the ice damage. The results were correlated with the degree of crown damage. The amo- unt of wood was compared with the one in the year before damage. The xylem rings formed in 2014 were narrower in all classes of damaged trees compared to those of undamaged trees. The reduction of tree-ring widths in moderately damaged trees was on average 20% in Class A, 88% in Class B and 95% in Class C, compared to that of undamaged trees (Class K). We noticed that the width of the phloem rings decreased with increa- sing crown damage. The differences in width of early phloem were small between the classes, whereas the width of the late phloem decreased with increasing da- mage. The width of late phloem in the Classes A, B and C was therefore 9%, 47% and 64% narrower compa- red to late phloem of the control trees (Class K). The study showed noticeable differences in the re- lationship between the width of the phloem and xylem rings (Ph/Xy ratio) of variously damaged trees. Ph/Xy ratio was comparable in Classes K and A (1: 18.68 and 1: 16.79), but much lower in Classes B (1: 3.79) and C (1: 1.65). Classes K and A produced much more xylem than phloem, but the ratio changed in damaged beech 12 Merela M., Habjan P., Čufar K.: Nastajanje ksilemske in floemske branike pri bukvah, poškodovanih v žledolomu (Classes B and C). This is in agreement with other stu- dies (Gričar et al., 2009, 2014, 2016; Gričar and Čufar, 2008; Martinez del Castillo et al., 2016), which showed that the trees growing under stress must also produce adequate amount of phloem, which is crucial for their survival every year. Comparison of the amounts of wood formed after the ice storm and in the year before it (14/13 ratio) showed that the factors affecting tree ring widths se- emed to be generally more favourable in 2014 than in 2013. The 14/13 index in Class K is greater than one (1.38). In damaged beech 14/13 ratios were the fol- lowing: 0.99 (Class A), 0.39 (Class B) and 0.21 (Class C). The largest differences occurred between Classes A and B. As 14/13 ratios exclude the impact of factors affecting tree ring width between 2013 and 2014 (we- ather conditions and acquired new space at the expen- se of removed adjacent trees due to damage), this ratio can be used to evaluate the effect of crown damage on xylem growth. The changed wood production affects wood quality as well. Growth ring width is related to density which is correlated to mechanical properties. This study, however, does not report on changes in wood formed before the ice storm, which was exposed during the crown damage. The exposed wood is first affected by desiccation and changed distribution of moisture con- tent as shown in other studies (e.g. Straže et al., 2015). This phase is followed by defence response of trees (Merela et al., 2005; Oven et al., 2008; Shigo and Wil- son, 1972; Shigo and Marx, 1977; Shortle, 1979). As beech wood is not resistant to various biological pests, we can expect wood deterioration and severe loss of wood quality already in a short time after the exposure (Humar et al., 2015). The presented new knowledge on wood and phlo- em formation in relation to crown damage due to ice storm can contribute to a better prognosis of survival and productivity of trees and wood quality. It could be used by the forest service to prepare recovery plans of the damaged forests. 6 ZAHVALA 6 ACKNOWLEDGEMENT Delo je nastalo v okviru programske skupine P4- 0015 in Ciljnega raziskovalnega projekta (CRP) V4- 1419 Racionalna raba lesa listavcev s poudarkom na bukovini, ki ga financirata Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano (MKGP) in Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS). Raziskava je bil opravljena v okviru priprave magistr- skega dela Primoža Habjana. Avtorji se zahvaljujemo Upravi Arboretuma Volčji Potok za kooperativno so- delovanje, Luki Kržetu za tehnično pomoč pri obdelavi materiala in dr. Kevinu T. Smithu za komentarje in do- voljenje za objavo skic. 6 VIRI 6 REFERENCES Čufar K. 2006. Anatomija lesa. Ljubljana, Biotehnoška fakulteta, Od- delek za lesarstvo: 185 str. Čufar K., Prislan P., de Luis M., Gričar J. 2008. Tree-ring variation, wood formation and phenology of beech (Fagus sylvatica) from a representative site in Slovenia, SE Central Europe. Trees, 22, 749-758 Čufar K., Gričar J., Prislan P. 2012. Zgradba in nastajanje lesa in skor- je bukve ter dendrokonologija. V: Bukovi gozdovi v Sloveniji: ekologija in gospodarjenje. Bončina A. (ur.). Ljubljana, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Biotehniška fakulteta: 115–124 Čufar K., Prislan P., Merela M., Krže L., Gričar J. 2015. Spremljanje nastajanja ksilema in floema ter kambijeve aktivnosti pri bukvi in smreki v Sloveniji. V: Monitoring v gozdarstvu, lesarstvu in papirništvu; znanstveno srečanje Gozd in les. Kraigher H. Humar M. (ur.). Ljubljana, Gozdarski inštitut Slovenije, Založba Silva Slo- venica: 53-57 Gričar J. 2007. Ksilo- in floemogeneza pri beli jelki (Abies alba Mill.) in navadni smreki (Picea abies (L.) Karst.). Ljubljana, Gozdarski inštitut Slovenije: 106 str. Gričar J., Čufar K. 2008. Seasonal dynamics of phloem and xylem for- mation in silver fir and Norway spruce as affected by drought. Russian Journal of Plant Physiology, 55, 4: 538-543 Gričar J., Krže L., Čufar K. 2009. Number of cells in xylem, phloem and dormant cambium in silver fir (Abies alba), in trees of different vitality. IAWA Journal, 30, 2: 121-133 Gričar J., Prislan P., Gryc V., Vavrčík H., de Luis M., Čufar K. 2014. Pla- stic and locally adapted phenology in cambial seasonality and production of xylem and phloem cells in Picea abies from tempe- rate environments. Tree Physiology, 0, 1-13 Gričar J., Prislan P., de Luis M., Novak K., Longares L.A., Martinez del Castillo E., Čufar K. 2016. Lack of annual periodicity in cambial production of phloem in trees from Mediterranean areas. IAWA J., 37, 349-364 Habjan P. 2016. Vpliv žledoloma na preživetje dreves in nastanek lesa na primeru bukve in smreke - Effect of ice storm on survi- val of trees and wood formation in european beech and Norway spruce. Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, 83 str. Humar M., Kržišnik D., Lesar B., Thaler N., Žlahtič M. 2015. Življenj- ska doba bukovine na prostem = Service life of beech wood in outdoor applications. Gozdarski vestnik, 73, 10: 461-469 Krže L., Gričar J., Čufar K. 2007. Razmerje med ksilemskim in floem- skim prirastkom pri jelki (Abies alba Mill.). Zbornik gozdarsva in lesarstva, 84: 3-10 Martinez del Castillo E., Longares L.A., Gričar J., Prislan P., Gil-Pele- grín E., Čufar K., de Luis M. 2016. Living on the edge: contrasted wood-formation dynamics in Fagus sylvatica and Pinus sylvestris under Mediterranean conditions. Frontiers in Plant Science, 0, 1-13 Merela M., Sepe A., Oven P., Serša I. 2005. Three-dimensional in vivo magnetic resonance microscopy of beech (Fagus sylvatica L.) wood. Magnetic Resonance Materials in Physics Biology and Me- dicine, 18, 4: 171-174 Oven P., Merela M., Mikac U., Serša I. 2008. 3D magnetic resonance microscopy of a wounded beech branch. Holzforschung, 62, 3: 322-328 Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 3-13 13 Prislan P., Koch G., Čufar K., Gričar J., Schmitt U. 2009. Topochemical investigations of cell walls in developing xylem of beech (Fagus sylvatica L.). Holzforschung, 63, 4: 482-490 Prislan P., Zupančič M., Krže L., Gričar J., Čufar K. 2010. Nastajanje lesa pri bukvah z dveh rastišč na različnih nadmorskih višinah. Les, 62, 5: 164-170 Prislan P., Koch G., Schmitt U., Gričar J., Čufar K. 2011. Seasonal ultra- structural changes in the cambial zone of beech (Fagus sylvatica) grown at two different altitudes. IAWA Journal, 32, 1: 443 - 459 Prislan P. 2012. Večletno in sezonsko nastajanje ksilema in floema pri bukvi (Fagus sylvatica L.) z dveh rastišč v Sloveniji. Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, 143 str. Prislan P., Koch G., Schmitt U., Gričar J., Čufar K. 2012. Cellular and to- pochemical characteristics of secondary changes in bark tissues of beech (Fagus sylvatica). Holzforschung, 66, 131-138. Prislan P., Gričar J., de Luis M., Smith K.T., Čufar K. 2013. Phenologi- cal variation in xylem and phloem formation in Fagus sylvatica from two contrasting sites. Agricultural and Forest Meteorology, 180, 142-151 Prislan P., Gričar J., Čufar K. 2014a. Wood sample preparation for mi- croscopic analysis. COST Action FP1106. Department of Wood Science and Technology, Slovenian Forestry Institute, University of Zaragoza, Department od Geography and Regional Planning, 8 str. Prislan P., Martinez del Castilo E., Krže L., Habjan P., Merela M. 2014b. Wood sample preparation for microscopic analysis : based on a protocol by Peter Prislan. COST Action FP1106, Reijnen H., ed., Department of Wood Science and Technology, Slovenian Forest- ry Institute, University of Zaragoza, Department od Geography and Regional Planning, http://streess-cost.eu/images/stories/ films/STReESS_Film_Peter_Prislan.mp4. Rossi S., Anfodillo T., Menardi R. 2006. Trephor: a new tool for sam- pling microcores from tree stems. IAWA Journal, 27, 1: 89 - 97 Shigo A.L., Wilson C.L. 1972. Discoloration associated with wounds one year after application of wound dressings. Arborist´s News, 37, 11: 121-124 Shigo A.L., Marx H.G. 1977. Compartmentalization of Decay in Trees. USDA Forest Service Agriculture Information Bulletin: 405 str. Shortle W.C. 1979. Mechanisms of compartmentalization of decay in living trees. USA, American Phytopathological Society: Sym- posium on wood decay in living trees. Phytopathology, 69, 10: 1147-1151 Shortle W.C., Smith K.T., Dudzik K.R. 2003. Tree survival and growth following ice storm injury. In Research Paper NE-723. United States Department of Agriculture Forest Service, Northeastern Research Station, 4 str. Shortle W.C., Smith K.T. 2014. Will My Trees Survive? Oklahoma Department of Agriculture, Food and Forestry. Forest Recovery Bulletin #2, 2 str. Smith K.T., Shortle W.C. 2003. Radial growth of hardwoods follow- ing the 1998 ice storm in New Hampshire and Maine. Canadian Journal of Forest Research, 33, 2: 325-329 Straže A., Merela M., Krže L., Čufar K., Gorišek Ž. 2015. Fizikalne last- nosti bukovine po žledolomu. Gozdarski vestnik, 73, 10: 30-36 Urad za meteorologijo. 2014. Sneg, žled in padavine od 30. januarja do 7. februarja 2014, Agencija Republike Slovenije za okolje, 21 str. van der Werf G.W., Sass-Klaassen U.G.W., Mohren G.M.J. 2007. The impact of the 2003 summer drought on the intra-annual growth pattern of beech (Fagus sylvatica L.) and oak (Quercus robur L.) on a dry site in the Netherlands. Dendrochronologia, 25, 2: 103- 112 Zavod za gozdove Slovenije. 2015. Poročilo Zavoda za gozdove Slo- venije o gozdovih za leto 2014 - Report of Slovenia Forest Ser- vice on forests for the year 2014. Ljubljana: Zavod za gozdove, 138 str.