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.

Nuorten mäntyjen ulkoisen laadun kehitykseen vaikuttavat tekijät

Männyn laatuun vaikuttavista tekijöistä tässä tutkimuksessa selvitettiin, mitkä tekijät aiheuttavat nuorissa männyissä oksikkuutta, mutkaisuutta käsittäen myös lenkouden ja haaraisuutta. Jokaiselle laatuvialle laadittiin kolme eritasoista mallia. Eniten keskityttiin tutkimaan oksikkuutta aiheuttavia tekijöitä, koska oksikkuus vaikuttaa männyn sisäiseen oksaisuuteen, joka on yleisin sahatavarakappaleen laatuluokan määräävä ominaisuus. Lisäksi mutkaisuus ja erityisesti haaraisuus osoittautuivat melko sattumanvaraisesti esiintyviksi laatuvioiksi, minkä takia niiden kehittymiseen vaikuttavia tekijöitä on vaikea määritellä. Tutkimuksessa käytettiin Metsäntutkimuslaitoksen taimikoiden inventointikokeiden (TINKA-kokeet) aineiston ensimmäisen ja kolmannen mittauskerran tuloksia. Näiden mittauskertojen väli oli 15 vuotta. Tutkimuksen perustuminen useampaan kuin yhteen mittauskertaan erottaa tämän tutkimuksen monista muista mäntyjen laatua käsittelevistä tutkimuksista, jotka ovat perustuneet yhden mittauskerran poikkileikkausaineistoon. Laadittujen kolmen eritasoisen mallin perusteella voidaan todeta, että oksikkuuden ja mutkaisuuden kehittymistä mäntyihin pystytään arvioimaan kohtalaisesti jo metsikön perustietojen (syntytapa, kasvupaikka, lämpösumma) avulla, jotka metsänomistajalla on tiedossaan jo taimikkoa perustaessaan. Puutason mittauksilla pystytään selvästi tarkentamaan arviota siitä, tuleeko männystä oksikas vai ei. Sitä vastoin puutason mittaukset parantavat vain vähän arviota mutkaisuuden kehittymisestä. Haaraisuuden esiintymistä luotettavasti ennustavaa mallia ei pystytty tekemään. Oksikkuutta lisääviä tekijöitä mallien mukaan olivat mm. männyn suuri läpimitan kasvu, suuri suhteellinen pituus saman metsikön muihin puihin verrattuna, alhainen kasvatustiheys männyntaimikon alkukehitysvaiheessa ja taimikonhoidon tekemättä jättäminen. Mutkaisuutta lisääviä tekijöitä olivat mm. suuri lämpösumma eli männikön sijainti Etelä-Suomessa, männyn suuri läpimitan kasvu, pieni suhteellinen pituus, alhainen kasvatustiheys männyntaimikon alkukehitysvaiheessa ja taimikonhoidon tekemättä jättäminen. Eri uudistamistavoista kylvö osoittautui parhaimmaksi laadun kannalta sekä oksikkuutta että mutkaisuutta tarkasteltaessa. Haaraisuutta lisääviä tekijöitä olivat mm. pieni lämpösumma eli männikön sijainti Pohjois-Suomessa, männyn suuri läpimitan kasvu ja alhainen kasvatustiheys männyntaimikon alkukehitysvaiheessa.

Resistance of Norway spruce (Picea abies) to root and butt rot (Heterobasidion parviporum) in peatland and mineral soil

Root and butt rot is the most harmful fungal disease affecting Norway spruce in southern Finland. In approximately 90 % of cases the causal agent is Heterobasidion parviporum. Root and butt rot infections have not been reported in Finnish peatlands. However, the increase in logging operations in peatlands means there is a risk that the fungus will eventually spread to these areas. The aim of this study was to find out the impact of growing site on the resistance of Norway spruce to Heterobasidion parviporum infections. This was investigated by artificially inoculating H. parviporum to spruce trees in pristine mire, drained peatland and mineral soil and comparing the defence reactions. Additionally, the effect of genotype on resistance was studied by comparing the responses of spruce clones representing different geographic origins. The roots and stems of the trees to be sampled were wounded and inoculated with wood dowels pre-colonised by H. parviporum hyphae. The resulting necrosis around the point of inoculation was observed. It was presumed that increased length of necrosis indicates high susceptibility of the tree to the disease. The relationship between growth rate and host resistance was also studied. The results indicated that growing site does not have a statistically significant effect on host resistance. The average length of necrosis around the point of inoculation was 35 mm in pristine mire, 37 mm in drained peatland and 40 mm in mineral soil. It was observed that growth rate does not affect resistance, but that the genotype of the tree does have an effect. The most resistant spruce clone was the one with Russian origin. The results suggest that the spruce stands in peatlands are not more resistant to root and butt rot infections than those in mineral soil. These findings should be taken into consideration when logging peatland forests.