The effect of planting stock and soil scarification on forest regeneration

The objective of the Doctoral thesis was to study and evaluate the quality of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Norway spruce (Picea abies L.) planting stock grown with different technologies, determine their biometric indices and conformity with set quality standards, assess the survival and height growth formation of Scots pine and Norway spruce plantations established with different types of planting stock, and analyse the natural regeneration of coniferous and deciduous trees depending on soil scarification. Novel aspects of the thesis include the first detailed survey of the growth of container plants produced with modern technology in Estonia, long-term monitoring of post-planting growth of different planting stock in multiple sample plots, and identification of different parts of the microsites formed as a result of soil scarification. The analysed planting stock originated from nurseries of the State Forest Management Centre, post-planting growth in experimental plantations was analysed with repeated measurements up to the age of eight years and the emergence of natural regeneration was determined in commercial forests. The duration of different research stages was 12 years. The comparison of planting stock revealed that bare-root Norway spruce plants had significantly larger dimensions (height, root collar diameter, above- and below-ground biomasses) than container plants. Bare-root Scots pine plants had greater root collar diameter and above-ground biomass than container plants but slightly lower height and similar below-ground biomass. The survival and post-planting growth of Scots pine in forest stands did not depend on the initial height or stock type. Post-planting growth of Norway spruce was positively correlated with initial height. Initial height and stock type had no direct influence on the survival of Norway spruce trees in a forest. The height increment of Scots pine container plants was significantly greater during the first 2-3 years after planting, however this difference levelled out at older age and due to greater initial height of bare-root plants there was no difference in average height of the two stock types during eight growing seasons. The growth of Norway spruce container plants remained somewhat lower during the study period although the absolute height difference was small. Soil scarification had a positive effect on the emergence of both pine and spruce natural regeneration, whereas no effect on the abundance of deciduous trees was observed. To conclude, successful reforestation can be achieved with modern coniferous planting stock produced in Estonia with no major differences between the stock types, which gives an advantage to more easily produced and handled container plants. Soil scarification and favourable site conditions combined contribute to successful natural regeneration of conifers in suitable site types.

Doktoritöö eesmärk oli uurida ja hinnata erinevate tehnoloogiatega kasvatatud hariliku männi (Pinus sylvestris L.) ja hariliku kuuse (Picea abies L.) istutusmaterjali kvaliteeti, määrata nende biomeetrilised näitajad ja vastavus kehtestatud standarditele, hinnata eritüübilise istutusmaterjaliga rajatud okaspuukultuuride säilivust ja kõrguskasvu formeerumist ning analüüsida okaspuu ja lehtpuu looduslikku uuendust sõltuvalt maapinna ettevalmistamisest. Töö uudseteks aspektideks on kaasaegse tehnoloogiaga toodetud potitaimede kasvu esmakordne põhjalik analüüs Eestis, erineva juurestikutüübiga taimede istutusjärgse kasvu pikaajaline ja paljusid proovialasid hõlmav monitooring ning maapinna ettevalmistamise mõju analüüsil ka moodustunud mikroreljeefi osade eristamine. Töös analüüsitud istutusmaterjal pärines RMK taimlatest, puistute analüüs toimus katsekultuuride korduvmõõdistamisel kaheksa aasta vanuseni ning loodusliku uuenduse kvaliteet määrati tootmiskultuurides. Erinevate uurimisetappide kestus oli 12 aastat. Istutusmaterjali analüüs näitas, et hariliku kuuse paljasjuurelised taimed ületavad mitmete kasvuparameetrite (kõrgus, juurekaela diameeter, maapealne ja maa-alune biomass) poolest konteinertaimi. Paljasjuurelised männitaimed olid küll jämedamad ja suurema maapealse biomassiga kui potitaimed kuid samas veidi madalamad ja juurte biomassis erinevusi ei leitud. Hariliku männi säilivus ja istutusjärgne kõrguskasv metsakultuuris ei sõltunud algkõrgusest ega juurestiku tüübist. Hariliku kuuse istutusjärgne kasv metsakultuurides oli positiivses korrelatsioonis algkõrgusega. Algkõrgus ja juurestiku tüüp ei mõjutanud kuuse säilivust. Männi aastased kõrguskasvud osutusid esimese 2-3 istutusjärgse aasta jooksul küll suuremaks konteinertaimedel, kuid järgnevatel aastatel see vahe kadus ja paljasjuureliste taimede suurema algkõrguse tõttu oli esimese kaheksa aasta keskmine kõrgus männi paljasjuurelistel ja potitaimedel sarnane. Kuuse potitaimede kasv oli kogu perioodi jooksul mõnevõrra aeglasem kui paljasjuurelistel kuid absoluutarvudes oli erinevus väike. Maapinna mineraliseerimine avaldas positiivset mõju nii männi kui kuuse loodusliku uuenduse tekkele, lehtpuu arvukus ei erinenud oluliselt mineraliseeritud ja mineraliseerimata alade vahel. Uurimuse kohaselt on Eestis kaasaegsete meetoditega toodetud ja normatiividele vastava okaspuu istustmaterjaliga võimalik saavutada edukas metsa uuendamine, sõltumata juurestiku tüübist, mis annab eelise lihtsamini toodetavale ja käsitletavale potitaimele. Maapinna ettevalmistamise ja soodsate kasvukohatingimuste koosmõjul õnnestub ka okaspuu looduslik uuendus sobilikes kasvukohatüüpides.