Individual-tree-selection in uneven-sized Norway spruce stands in southern Sweden [Elektronisk resurs] <em>Developments of tools for simulation and optimization</em>

• Individual-tree-selection (ITS) is a continuous cover forestry method thataims to utilize the uneven-sized stand structure through optimized individualtree selections. ITS is an interesting management alternative to rotationforestry in terms of production of multiple benefits and forest ownerprofitability. With regard to Fennoscandia, ITS is currently only practiced to alimited extent, partly because of a scarcity in knowledge and skills among allstakeholders, but also due to the shortage of scientific guidelines for howoptimized tree selections are performed in practice. Thus, the aim of thethesis is to develop tools for optimizing practical ITS recommendations forNorway spruce.Tree position data for model fitting were collected from five trial sites insouthern Sweden, one of which was documented with terrestrial laser scanningto get crown shape data for knot size modelling. A method that optimizes thetarget diameter dependent on the discount rate and the degree of thelocal competition exposed to the subject tree, was developed. Technically, adefined adaptive control function was optimized with full system stochasticsimulation and with expected present value as the objective functionvariable. Since the quality of the optimization is dependent on the qualityof the models in the simulation, priority was given to the evaluation anddevelopment of the central models. Available individual tree growth modelswere tested and evaluated with tree data from long term uneven-sizedtrial plots. Furthermore, new individual-tree distance-dependent growthmodels were developed for uneven-sized Norway spruce. A modellingframework, for prediction of the largest knot size per stem height section,was developed to provide means of simulating log quality depending on theimpact from local tree competitors.The results indicated that the thinning intensity in uneven-sized standstructures may be used to actively control the transition point where smallerdiameter classes are subjected to suppressed growth. The evaluation ofthe Swedish individual-tree growth models which are included in theHEUREKA forest simulator, showed underestimation of large trees andoverestimation of small trees. The underestimation is smaller or absent indenser forests for diameter classes above 40 cm. The new distance-dependentgrowth models are presented in two versions, one with and one without crownratio as a predictor. The new growth models facilitate the testing of spatialdecision criteria in ITS optimization. From the results of the ITSoptimization, field operators can choose either a fixed level target diameteror a flexible target diameter that is adaptive to the degree of localcompetition surrounding the subject tree. Optimal fixed target diametersat breast height range from 33 cm to 23 cm depending on discount rate(1–3 %). A decision support structure for ITS is proposed. 
• Kontinuitetsskogsbruk, eller som det ofta benämns hyggesfritt skogsbruk,kännetecknas av brukningsmetoder som undviker kalhyggesfasen.Kontinuitetsskogsbruk kan i sin tur delas upp i två huvudkategorier, enskiktadrespektive skiktad skogsskötsel, beroende på vilken beståndsstruktur somskötseln eftersträvar. I skiktad skogsskötsel fattas avverkningsbesluten antingenper trädgrupp (luckhuggning) eller per enskilt träd (individuella trädval). Dennaavhandling fördjupar sig i metoden skiktad skogsskötsel med individuellaträdval. Det svenska begreppet plockhuggning kan anses vara synonymt tillindividuella trädval under förutsättning att träden ”plockas” och ”huggs” eftermedvetna överväganden om skogens långsiktiga avkastning.Nyligen redovisad forskning i Norden visar att skiktad barrskogsskötsel medindividuella trädval har möjlighet att skapa en högre andel total nytta frånskogsmarken samt ofta även en bättre lönsamhet för skogsägaren jämfört medtraditionellt kalhyggesbruk. Idag tillämpas dock plockhuggning i olika formerendast på mindre än 1 % av skogsarealen i de nordiska länderna. En huvudorsaktill detta är att det finns bristande kunskaper och färdigheter hos alla intressenter(skogsägare, entreprenörer och rådgivare). Den uppkomna situationen berorsannolikt även på att forskningen endast i begränsad utsträckning harpresenterat fältanpassade vägledningar för hur de individuella trädvalen börutföras för att optimera den långsiktiga avkastningen.I en beslutssituation där ett specifikt träd utvärderas ifall det ska avverkaseller inte, kommer beslutet att påverka alla omgivande träd som delartillväxtresurser med det aktuella trädet (trädets trädgrupp). Av de tvåtillgängliga beslutsalternativen, är det optimalt att välja det alternativ som gerhögst värdeavkastning för hela trädgruppen. Det är ett komplext beslut medmånga dimensioner. Förutsättningarna är dessutom unika för varje träd ochpåverkas av dynamiska processer som förändras över tid. En optimering avgenerella beslutskriterier blir endast möjligt om problemställningen avgränsasoch delas upp i hanterbara delproblem, där de mest inflytelserika variablernainkluderas i analysen. Kompletterande analyser som hanterar olika delproblemkan sedan slås ihop till heltäckande beslutsvägledningar. Oavsett val avoptimeringsmetod är grunden för sådana analyser att det finns tillgång tilltillförlitliga och representativa simuleringsmodeller.Avhandlingens övergripande syfte är att undersöka sambanden mellanekonomisk avkastning, skötsel och rundvirkeskvalitet för grandomineradskiktad skogsskötsel i södra Sverige. Under arbetets gång har detta, inom ovangivna ramar, specificerats till:1) att undersöka hur årsringsbredden beror på trädstorlek ochgallringsuttag (artikel I).2) att utvärdera tillförlitligheten för befintliga tillväxtmodeller förenskilda träd (artikel I).3) att utveckla tillväxtmodeller för enskilda träd som äravståndsberoende (artikel II).4) att optimera beslutskriterier för individuella trädval i fält (artikelIII).5) att utveckla en modell för största kviststorlek beroende av lokalkonkurrens och position på stammen (artikel IV).Underlaget för analyserna har i huvudsak hämtats från fem olika provytor iGötaland bestående av grandominerad skiktad granskog med långkontinuitet och mer eller mindre aktiv skötsel.Resultaten indikerar att i skiktade bestånd kan storleken på gallringsuttagetanvändas för att aktivt påverka den brösthöjdsdiameter där mindrediameterklasser får en hämmad tillväxt. Detta innebär att årsringsutvecklingenhos de mindre träden, vilket är en viktig kvalitetsregel, skulle kunna kontrollerasgenom anpassning av gallringsuttaget. När de befintliga tillväxtmodellerna iHEUREKA (för enskilda träd) testades på skiktad granskog, visade resultatenatt tillväxten överskattades för små träd och underskattades för stora träd. Närgrundytan är hög försvinner underskattningen för stora träd med enbrösthöjdsdiameter över 40 cm. Som ett alternativ till HEUREKA-modellernapresenteras nya avståndsberoende tillväxtmodeller för enskilda träd, som äranpassade för skiktad granskog. Med dessa tillväxtmodeller är det möjligt attstudera betydelsen av avstånden mellan konkurrerande träd för det individuellaträdvalet.Vidare presenteras en modellstruktur för att beräkna storleken på den störstakvisten på en given höjd på stammen. Modellen tar även hänsyn till graden avlokal konkurrens runt det enskilda trädet. Modellstrukuren består av enuppsättning delmodeller som beskriver allometriska statistiska samband mellannågra centrala fysiska proportioner hos granar i skiktade bestånd. Den modulärakonstruktionen gör modellen anpassningsbar och den kan användas för attuppskatta förväntad rundvirkeskvalitet, avseende på tillåten kviststorlek.En metod som optimerar måldiametern hos det enskilda trädet beroende påvald diskonteringsränta samt graden av konkurrens runt trädet redovisas. Detoptimerade resultatet presenteras i diagramform som kan användas sombeslutsstöd direkt i fält. Beslutsstödet är anpassat för medelgoda till bördigagrandominerade ståndorter i södra Sverige. Optimal måldiameter, när ingenhänsyn tas till den lokala konkurrensen, var mellan 33 cm och 23 cm beroendepå räntenivå (1–3 %). Slutligen presenteras ett förslag till beslutsstruktur föroptimerade individuella trädval i fält, beskrivet med ett konkret exempel.Avhandlingen presenterar exempel på metodik och resultat som kananvändas för att ta fram rekommendationer som optimerar trädvalen, menresultaten täcker endast en begränsad del av möjliga förutsättningar. Den mestaforskningen återstår således att göra för att täcka in fler geografiska områden,ståndorter, trädslag och beslutskriterier. 

Ämnesord

Agricultural and Veterinary sciences  (hsv)

Agricultural Science, Forestry and Fisheries  (hsv)

Forest Science  (hsv)

Lantbruksvetenskap och veterinärmedicin  (hsv)

Lantbruksvetenskap, skogsbruk och fiske  (hsv)

Skogsvetenskap  (hsv)

Forestry and Wood Technology  (lnu)

Skog och träteknik  (lnu)

Genre

government publication  (marcgt)

Indexterm och SAB-rubrik

continuous cover forestry

selective cutting

Picea abies

uneven-aged

single-tree-selection

growth model

knot size model