Áhrif blöndunar trjátegunda og gróðursetningaraðferða á lifun og vöxt 15 ára skógar á Suðurlandi

Abstract

Blöndun trjátegunda í nytjaskógrækt getur aukið ræktunaröryggi þegar kemur að loftslagsbreytingum og mögulega aukið efnahagslegt öryggi í timburframleiðslu. Áhrif tegundablöndu á vöxt trjáa í skógi, framleiðni og kolefnisbindingu hafa verið rannsökuð í mun meira mæli á öðrum Norðurlöndum en á Íslandi. Það er þó mikilvægt að skoða áhrif tegundablöndu við íslenskar aðstæður vegna þess að hér eru bæði jarðvegsskilyrði og veðurfar með öðru móti en gengur og gerist annarsstaðar og á Íslandi eru ræktaðar tegundablöndur sem sjaldnast eru ræktaðar í öðrum löndum.Tilraun sú sem mæld var og fjallað er um í þessari ritgerð (LT-verkefnið) er fyrsta tilraun hér á landi með trjátegundablöndu í stórum samfelldum reitum (1/2 ha) í blokkum sem endurteknar voru við sömu jarðvegsskilyrði. Í Gunnarsholti á Rangárvöllum voru borin saman birki (Betula pubescens Ehrh.), sitkagreni (Picea sitchensis (Bong.) Carr.), stafafura (Pinus contorta Douglas) og alaskaösp (Populus trichocarpa Torr. & A. Gray ex. Hook.). Fyrir utan lerki (Larix sp.) eru þetta fjórar mikilvægustu trjátegundirnar í skógrækt á Íslandi. Tegundirnar voru ýmist ræktaðar einar sér, eða í 50 % eða 25 % blöndu með sitkagreni.Fyrsta markmið rannsóknarinnar var að endurmeta eldri tilraun 15 árum eftir gróðursetningu. Í henni voru prófaðar mismunandi aðferðir við gróðursetningu. Annað markmið var að taka út lifun í allri LT-tilrauninni í Gunnarsholti, það þriðja að meta vöxt, framleiðni og bolgæði trjátegundanna og það fjórða að kanna hvort einhver munur væri á lifun, vexti, framleiðni og vaxtarlagi trjáa í tegundablönduðum reitum samanborið við einnar tegundar reiti. Fimmta og síðasta markmiðið var að bera saman allar meðferðir á tveimur mismunandi gróðurlendum, graslendi með þykkum jarðvegi sem var fyrrum tún, og fyrrum örfoka svæði með rýrum og grunnum jarðvegi þar sem sáð var með lúpínu (Lupinus nootkatensis Donn ex. Sims) fyrir 24 árum.Engin marktæk langtímaáhrif fundust í gróðursetningartilrauninni, nema hvað að jarðvinnsla með gróðursetningarplóg hafði marktæk jákvæð áhrif á lifun og hæðarvöxt allra tegunda miðað við handflekkingu, en jarðvinnsluáhrifin voru einnig martækt meiri í graslendinu en gömlu lúpínubreiðunni. Heildarlifun í LT-verkefninu á Suðurlandi var 58 % og standandi viðarrúmmál var alls 254 m3 bolviðar á 30 ha (reitir með blöndu af birki: gulvíði ekki teknir með). Birkið var með besta lifun allra tegunda. Alaskaöspin hafði vaxið mest, meira en birki og sitkagreni við 15 ára aldur. Kolefnisbinding var samt jafn mikil í öspinni og birkinu, sem höfðu safnað upp 87 % og 85 % meira kolefni (C) ofanjarðar en grenið. Það var vegna hærri lifunar í birkinu, þó hvert birkitré væri að jafnaði minna en öspin. Hins vegar hafði grenið betra vaxtarform en hinar tegundirnar. Jákvæð áhrif voru af því að planta trjám í lúpínubreiðu samanborið við graslendi, trén þar uxu að jafnaði 33 % hraðar, bundu 1,5 sinnum meira kolefni og sýndu 10 % meiri lifun. Hins vegar var munurinn á rúmmálsvexti grenis og birkis ekki marktækur í mismunandi gróðurlendum, aðeins hjá öspinni. Meðal árleg kolefnisbinding í 30 ha skóginum í Gunnarsholti var 7,4 tonn C á ári eða ca. 42 tonn af CO2 á ári. Alls höfðu trén bundið ca. 110 tonn af kolefni eða 404 tonn af CO2 á 13-15 árum frá gróðursetningu. Fósturaðferðin (þegar alaskavíði var blandað saman við grenið) hafði marktækt jákvæð áhrif á yfirhæðarvöxt sitkagrenis. Hins vegar voru engin önnur jákvæð áhrif af fósturtrjánum. Einu marktæku blönduáhrifin í öðrum meðferðum voru neikvæð hæðarvaxtaráhrif blöndu samanborið við einnar tegundar reiti, óháð trjátegund. Það að engin jákvæð áhrif komu fram af blöndun tegunda 15 árum eftir gróðursetningu gæti breyst þegar lengra líður á vaxtarlotuna og vaxtarrýmið fyllist. Frekari rannsókna er þörf á áhrifum tegundablöndunar á vöxt trjáa og framleiðni skóga hérlendis.

Mixing tree species can increase the security growing a crop when facing climate change, as well as possibly making timber production economically safer. More research has been done on the effect of mixing tree species on tree growth, production and carbon sequestration in other Nordic countries than in Iceland. However, it is important to study further the effects of species mixtures for Icelandic conditions, because of its unique soil and weather conditions and because we are often growing tree mixtures that are not common in other countries. The assessment that was carried out on the field trials (the LT-Project) and are discussed in this thesis, was the first initiative where the most important tree species for the Icelandic forest industry, apart from larch (Larix sp.), were compared in the same soil conditions and on large continuous (1/2 ha) plots at Gunnarsholt in southern Iceland. Those species included the native downy birch (Betula pubescens Ehrh.) and three introduced tree species: Sitka spruce (Picea sitchensis (Bong.) Carr.), lodgepole pine (Pinus contorta Douglas) and black cottonwood (Populus trichocarpa Torr. & A. Gray ex. Hook.). These species were either planted in monocultures or in 50 % or 25 % mixture with Sitka spruce.The first objective of the study was to re-evaluate an older experiment with different planting methods 15 years later, the second was to monitor survival in the entire LT-project in Gunnarsholt, the third was to evaluate the growth, productivity and stem form of three tree species and the fourth was to examine whether there was any significant difference in survival, growth, productivity and stem form in species mixtures compared to monocultures. The fifth goal was to compare all the treatments in two different habitats; a former hayfield with thick soil that had turned into an unmanaged grassland before planting, and an eroded area with thin soils which had been reclaimed by Nootka lupine (Lupinus nootkatensis Donn ex. Sims).No significant long-term effect was found in the different planting methods, except that soil scarification with a planting machine (harrowing) had a significant positive effect on survival and height growth of all the species compared to manual scarification, but the harrowing effect was also significantly higher in the grassland compared to lupine. Total survival in the LT-project in southern Iceland in 2018 was 58 % and the total standing stem volume was 254 m3 on 30 ha (one downy birch: tea-leaved willow mixture was not included). Downy birch had the highest survival of all species. Black cottonwood had the highest growth increment by the age of 15 years, more than birch and spruce on average per tree. Still, both cottonwood and birch and sequestered similar amounts of carbon (C), or 87 % and 85 % more total aboveground C stock than the spruce. This was because of the higher survival of birch, even though the mean tree was smaller. The Sitkaspruce had the best stem form of the species measured in the study. There was a positive effect from growing trees in lupine field compared to grassland, trees grew on average 33 % faster, sequestrated 1.5 times more carbon and showed 10 % higher survival. However, the difference in volume growth between the two habitats was not significant for spruce and birch alone, only for the black cottonwood. Mean annual carbon sequestration (MAC) in 30 ha forest in Gunnarsholt was 7.4 ton C per year or ca. 42 ton of CO2 during the 13-15 years from planting. The foster-tree method (50/50 mixture of Sitka spruce and Alaskan willow (Salix alaxensis (Andersson) Coville) had a significant positive effect on dominant height growth of Sitka spruce. However, there were no other significant positive effects found from the foster-tree method. The only significant mixture effects in the other treatments was a negative average height growth of mixtures compared to monoculture plots, across all species. Even if no significant positive mixture effects were found 15 years after planting, that could change later in the rotation when the growing space has filled more. Further research is needed on species mixture effects on growth of trees and forest production in Iceland.