The effects of thinning and fertilisation on wood and tracheid properties of Norway spruce (Picea abies) the results of long-term experiments

The aim of this thesis was to study the basic relationships between thinning and fertilisation, tree growth rate and wood properties of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) throughout a stand rotation. The material consisted of a total of 109 trees from both long-term thinning (Heinola, 61°10'N, 26°01'E; Punkaharju, 61°49'N, 29°19'E) and fertilisation-thinning experiments (Parikkala, 61°36'N, 29°22'E; Suonenjoki, 62°45'N, 27°00'E) in Finland. Wood properties, i.e., radial increment, wood density, latewood proportion, tracheid length, cell wall thickness and lumen diameter, as well as relative lignin content, were measured in detail from the pith to the bark, as well as from the stem base towards the stem apex. Intensive thinning and fertilisation treatments of Norway spruce stands increased (8% 64%) the radial increment of studied trees at breast height (1.3 m). At the same time, a faster growth rate slightly decreased average wood density (2% 7%), tracheid length (0% 9%) and cell wall thickness (1% 17%). The faster growth resulted in only small changes (0% 9%) in lumen diameter and relative lignin content (1% 2%; lignin content was 25.4% 26%). However, the random variation in wood properties was large both between and within trees and annual rings. The results of this thesis indicate that the prevailing thinning and fertilisation treatments of Norway spruce stands in Fennoscandia may significantly enhance the radial increment of individual trees, and cause only small or no detrimental changes in wood and tracheid properties.

Puuaineen ja kuitujen ominaisuuksilla on suuri merkitys puun käyttömahdollisuuksiin raaka-aineena ja puutuotteiden laatuun. Puuaineen ominaisuuksiin vaikuttavat sekä perintö- että ympäristötekijät. Ympäristötekijöistä tärkeimpiä ovat kasvupaikka sekä puiden välinen kilpailu ravinteista, vedestä ja valosta, jotka säätelevät puiden kasvunopeutta. Metsänhoidolla, kuten erilaisilla harvennuksilla ja lannoituksilla, voidaan vaikuttaa puiden kasvunopeuteen ja siten muodostuvan puuaineen ominaisuuksiin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin harvennuksen ja lannoituksen vaikutuksia kuusen (Picea abies (L.) Karst.) puuaineen ominaisuuksiin, kuten tiheyteen, kuidunpituuteen, kuituseinän paksuuteen, soluontelon läpimittaan ja ligniinipitoisuuteen. Puuaineen ominaisuuksia tutkittiin puun tyveltä latvaan sekä ytimestä pintaan. Aineisto (109 puuta) kerättiin Metsäntutkimuslaitoksen ylläpitämistä, pitkään seuratuista harvennuskokeista Heinolassa ja Punkaharjulla sekä harvennus-lannoituskokeista Parikkalassa ja Suonenjoella. Heinolassa ja Punkaharjulla käsittelyt olivat harventamaton, lievästi tai voimakkaasti harvennettu. Parikkalassa ja Suonenjoella lannoituskäsittelyt olivat lannoittamaton, 150 kg typpeä (N)/ha joka viides vuosi tai 300 kg N/ha joka viides vuosi ja harvennuskäsittelyt viivästetty ensiharvennus, normaali ensiharvennus sekä voimakas ensiharvennus. Lievä ja voimakas harvennus lisäsivät koepuiden läpimitan kasvua 24 64 % harventamattomaan koealaan verrattuna. Puuaineen tiheys pieneni muutaman prosentin molemmissa käsittelyissä. Voimakkaasti harvennetun koealan puissa kuidut olivat 4 9 % lyhyempiä kuin harventamattoman koealan. Kuituseinän paksuudessa ja kuidun läpimitassa oli vain pieniä eroja eri harvennusvoimakkuuksien välillä. Harvennus-lannoituskokeissa lannoitus lisäsi koepuiden kasvua noin 40 % verrattuna lannoittamattomaan koealaan. Normaali ensiharvennus lisäsi koepuiden kasvua 8 % ja voimakas ensiharvennus 29 % verrattuna viivästettyyn ensiharvennukseen. Lannoitus laski puuaineen tiheyttä noin 7 % verrattuna lannoittamattomiin koepuihin. Erot puuaineen tiheydessä eri harvennuskäsittelyiden välillä olivat pieniä. Harvennus- ja lannoituskäsittelyiden vaikutukset kuitujen kokoon ja ligniinipitoisuuteen olivat vähäisiä. Tulokset osoittavat, että nykyisten harvennus- ja lannoituskäsittelyiden vaikutukset puuaineen tiheyteen, kuidunpituuteen, kuituseinän paksuuteen, soluontelon läpimittaan ja ligniinipitoisuuteen ovat vähäisiä. Puuaineen ja kuitujen ominaisuudet vaihtelevat kuitenkin suuresti puiden ja kasvukausien välillä.