Assessment of climate effects on Scots pine (Pinus sylvestris L.) growth in Estonia

Doktoritöö fookuses on uurida ilmastiku pikaajalise varieerumise mõjusid hariliku männi kasvule nii ajalisel kui ka ruumilisel skaalal. Töös on kasutatud hariliku männi kõrgus- ja radiaalkasvu enim mõjutavate klimaatiliste tunnuste välja selgitamiseks retrospektiivse tüveanalüüsi ja dendrokronoloogilisi meetodeid. Puistu kasvufunktsioonides on kõrgusindeks sageli kasutuses kasvukoha kasvupotentsiaali hindava tunnusena, seepärast analüüsiti töös kõrguskasvu mõjutava ilmastiku muutumise pikaajalist mõju kõrgusindeksite võrdlusmeetodi abil. Retrospektiivse tüveanalüüsi tulemusena erinesid kolme hariliku männi põlvkonna juurdekasv oluliselt ning pärast 1960. aastat kasvama hakanud puudele oli omane palju kiirem kasv kui kümnendeid varasema kasvualgusega puudele. Sellest tulenevalt on nii kumulatiivne kasvukõver kui ka kõrgusindeksid suuremad. Meteoroloogiliste andmete analüüs näitas, et 1970. aasta ja hilisema kasvualgusega puude kasvuajal valitsesid oluliselt soojemad temperatuurid kui kahel varasemal kasvuperioodil, mis omakorda mõjus kasvu kiirenemisele positiivselt. Rohkem kui 900 hariliku männi aastarõngaste laiuse dendroklimaatiline analüüs näitas, et ilmastiku muutumise mõju radiaalkasvule on Eestis piirkonniti oluliselt erinev ning sõltub eelkõige piirkondlike kliimatunnuste ja kasvukohatingimuste koosmõjust. Analüüsi tulemustest saab välja tuua, et Eestis mõjutavad hariliku männi kasvu positiivselt kõige enam hilistalvised/varakevadised temperatuurid ning samuti on oluline taimeaktiivse vee kättesaadavus suvel varaspuidu moodustumise ajal. Doktoritöös on esitatud koos analüüsiga kohalike kliimatingimuste ja raiete mõju siduv rinnaspindala juurdekasvumudel. Doktoritöö tulemused näitavad, et kliimamuutuste ajalist ja ruumilist mõju puude kasvule ei tohiks alahinnata, seda eriti võrreldes Eesti erinevaid geograafilisi piirkondi või analüüsides puude kasvu varasematel perioodidel.

Английский. The doctoral thesis focuses on the influence of long-term local weather variation on Scots pine growth on a temporal and spatial scale. Dendrochronological methods were used to determine the most influential climatic factors affecting Scots pine radial growth. Since the site index is commonly used in forest growth and yield models as a proxy to describe site productivity, possible climate change impacts on long-term tree height growth were analysed using the site index comparison approach. The findings of a case study in South Estonia were based on the annual growth of three retrospectively reconstructed generations growing in different periods of time which showed that pine trees established after 1960 had elevated growth rates compared to stands established decades earlier. Over a longer time span, this resulted in different cumulative growth patterns and a higher site index. Meteorological data evidenced that thermal climatic conditions for the youngest trees established around 1970 were significantly warmer compared to the time period when the oldest trees were growing, which positively contributed to accelerated growth. Tree-ring analysis from more than 900 Scots pine trees revealed that radial growth response to annual weather fluctuations varied in Estonia on the spatial scale and depended on local climatic circumstances as well as on ecological site conditions. According to the results of the studies conducted within the framework of this thesis, late winter/early spring temperatures and meteorological water availability in late summer prior to the ring formation season are the main climatic factors driving Scots pine growth in Estonia. The thesis also elaborated a basal area increment model for individual trees, which incorporates the effect of thinning and climate related influences. The results of this thesis demonstrate how important it is to account temporal and spatial climatic variability on tree growth, even in such a small country like Estonia, especially in research when making comparisons between different sub-regions or referring to past tree growth.