Vor dem Hintergrund sich verändernder Umweltbedingungen durch den allgegenwärtigen Klimawandel wächst das Interesse an Vorhersagen zur zukünftigen Waldentwicklung. Der prognostizierten Häufung von Witterungsextremen wird ein wesentlicher Einfluss auf das Wachstum und die Vitalität der Waldbaumarten zugeschrieben. Wichtige Erkenntnisse bringen hier Untersuchungen zu den physiologischen Wachstumsgrenzen der Gehölze, die sich besonders deutlich an deren heutigen Verbreitungsgrenzen nachweisen lassen. An diesen offenbart sich das Potential einer Baumart, die Migration unter zukünftigen Bedingungen fortsetzen zu können. Großes Interesse herrscht an ökonomisch wichtigen Baumarten wie der Gemeinen Fichte (Picea abies [L.] Karst.) und der Rot-Buche (Fagus sylvatica L.). Deren Wuchsverhalten unter natürlichen Bedingungen, in natürlich erwachsenen Mischwäldern wurde in der vorliegenden Arbeit an den derzeitigen Arealsgrenzen beider Arten in Südschweden (Rågetaåsen, Siggaboda, Tolseboda) untersucht. Als Vergleichsstandort diente ein Naturwald im Harz (Rehberg), welcher geografisch zentral im Verbreitungsgebiet der Buche liegt und durch seine montane Höhenlage ideale Wuchsbedingungen für die Fichte liefert. Mittels dendroklimatologischer Analysemethoden wurden die wesentlichen, den radialen Zuwachs beeinflussenden Witterungsvariablen bestimmt und deren Anpassung bzw. Veränderung über verschiedene Zeitintervalle untersucht. Dendroökologische Untersuchungen ermöglichten einen Blick in die vergangene Entwicklung der Mischbestände und das Konkurrenzverhalten beider Baumarten untereinander. Diese Untersuchungen wurden auf zwei Ebenen durchgeführt: auf der Bestandesebene und auf der Ebene kleinerer Untersuchungsgruppen, durch welche direkte Konkurrenzsituationen der intra- und interspezifischen Beeinflussung analysiert werden konnten. Beide Methoden sind retrospektiver Natur und ermöglichen daher in der Hauptsache eine Analyse und Interpretation des vergangenen Zuwachsverhaltens. Doch erlauben beobachtete Trends in der Vergangenheit eine vorsichtige Prognose der Entwicklung von Waldbeständen auf vergleichbaren Standorten. Die dendroklimatologischen Analysen zeigten, dass beide Baumarten eine interessante Variabilität in den jeweiligen zuwachsbeeinflussenden Witterungsvariablen aufweisen. Die Haupteinflussgröße für den Buchenzuwachs ist ein trocken-heißer Vorjahres-Sommer mit Schwerpunkt auf den Monaten Juli und August. Dieser Einfluss zeigt sich seit Beginn des Beobachtungszeitraums, aber seit etwa 1950 verstärkt er sich bedeutend und erfährt seit Mitte der 1990er Jahre eine weitere Steigerung. Die wesentliche Witterungsvariable für den Fichtenzuwachs war bis etwa in die 1950er Jahre ein positiver Einfluss der Niederschläge im Sommer der Ringbildung mit Schwerpunkt auf dem Juni. Seither verschwindet dieser Einfluss jedoch auf fast allen Standorten und weicht einer, der Buchen ähnlichen Dürreempfindlichkeit gegenüber den vorjährigen Spätsommern. Die retrospektive Analyse der Bestandesgeschichte mittels langjähriger Zuwachszeitreihen ermöglicht eine Interpretation der vergangenen Entwicklung der Waldbestände und liefert eine Erklärung für das aktuelle Erscheinungsbild. Auf den schwedischen Standorten zeigt sich im radialen wie im Höhenzuwachs ein deutlicher Vorteil der Fichten. Auf den Standorten Siggaboda und Tolseboda bildet die Buche unter der Fichte sogar die zweite Baumschicht. Im Gegensatz zum Standort Rågetaåsen liegen diese beiden Standorte bereits außerhalb des natürlichen Verbreitungsgebiets von Buchenwäldern, aber im Gebiet der Buchen-Fichten-Wälder. Hier erkennt man deutlich einen Konkurrenzvorteil der Fichte. Am Vergleichsstandort Rehberg erkennt man dagegen das grundsätzlich große Potential der Buche, ähnliche Zuwächse zu leisten wie die Fichte. Das Konkurrenzverhältnis wirkt hier relativ ausgeglichen. Direkte Konkurrenzsituationen zwischen den Baumarten ergeben sich an Randzonen der natürlich gewachsenen reinartigen Gruppen. Es zeigte sich, dass die Buche in unmittelbarer Konkurrenz zur Fichte benachteiligt wird. Im umgekehrten Falle kann die Fichte in Abhängigkeit von ihrer sozialen Stellung sogar von einer Mischung mit Buche profitieren. Diese Ergebnisse gelten für die schwedischen Standorte wie auch für den Harz, wobei die Buchen am Rehberg ein größeres Potential erkennen lassen, dem Druck der Fichten entgegenzustehen. Der Einfluss singulärer Witterungsextreme auf das Wachstum beider Baumarten konnte an starken Zuwachseinbrüchen nachgewiesen werden. Doch in den meisten Fällen zeigte sich bereits im Folgejahr wieder ein ausgeglichenes Wachstum. Eine Herausforderung wird die zukünftige Häufung von Extremen mit fehlenden Erholungsphasen sein. Im letzten Jahrzehnt konnten bereits Sekundärfolgen großer Trockenheiten und deren Einfluss auf den Zuwachs beobachtet werden. Ergeben sich aus derartigen Situationen Schwierigkeiten für eine Baumart, ist dies ein sicheres Zeichen dafür, dass sie an ihre physiologischen Grenzen gerät. Am Standort Siggaboda konnte dies bereits für die Fichten beobachtet werden. Auch am Rehberg stellten sich in den letzten Jahren Bedingungen ein, die der Buche Schwierigkeiten bereiten. Aus den gewonnenen Erkenntnissen lässt sich entnehmen, dass das Konkurrenzverhältnis zwischen Buche und Fichte seit den letzten zwei Jahrzehnten begonnen hat, sich zu verändern. Am südexponierten Hangstandort im Harz scheint die bisher sehr konkurrenzstarke Buche an ihre physiologische Grenze zu geraten. Auf den schwedischen Standorten wird die Buche möglicherweise von wärmeren Sommern und verlängerten Vegetationsperioden profitieren, während die Fichte an die südliche, klimatische Verbreitungsgrenze der borealen Wälder gelangt zu sein scheint. / Against the background of a changing environment due to climate change the interest in prognoses of the development of forest ecosystems increases. The growth and the vitality of forest tree species will mainly be influenced by increased frequency of extreme weather conditions. The analysis of the physiological limits of tree growth has to be conducted at the borders of the natural distribution range of species. Main focus lies on economical important tree species as Common beech (Fagus sylvatica L.) and Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.).Growth and competition performance of these two species was investigated under natural conditions in naturally grown mixed forests at both species distribution limits in Southern Sweden (Rågetaåsen, Siggaboda, Tolseboda). As a reference a natural forest in the Harz Mountains (Rehberg) was chosen. By means of dendroclimatological methods the main influencing climate variables and their modifications over time were analysed. Dendroecological methods allow the retrospective analysis of forest history and the development of the competition behaviour of both species in the past. These analyses were conducted on two levels: stand level and plot level. The latter permits the analysis of direct competition situations, intra- and interspecific. By means of these retrospective methods potential trends might be detected and thus allow forecasts for the development of forest stands on comparable sites. Dendroclimatological analyses showed, that both tree species exhibit interesting variability in its main influencing climate variables. The radial growth of beech is mainly determined by warm-dry summers of the previous year with focus on July and August. This influence increases since the 1950s and even stronger since the mid 1990s. Main factor for spruce growth was summer precipitation with focus an June. This influence nearly vanished on all sites since the 1950s. Since then the main climate signal of spruce growth is a sensitivity to drought of previous summers, equally to beech. The retrospective analysis of forest history by means of long-term tree-ring series allows an interpretation of past development of the forest stands and provides explanations for the current appearance. On the Swedish sites the advance of spruce in radial as in height growth is obvious. In Siggaboda and Tolseboda beech even forms the secondary species. These sites lie beyond northern limits of Fagus forests but within Fagus-Picea forests. The advantage of spruce is considerable. Though, on the reference site Rehberg the high potential of beech, to achieve comparable tree-ring widths, is distinct. Here, the competition performance is nearly balanced. At borders of naturally grown pure groups direct competition situations between the species can be found. It could be shown, that beech is disadvantaged under immediate competition with spruce. But in inverse situations, spruce, depending on its social state, even benefits of growing in mixture with beech. These results can be found on the Swedish sites as well as in the Harz Mountains, though, beech at the Rehberg shows a much higher potential to stand against the competition of spruce. Singular impacts of extreme weather conditions on tree growth can be clearly, but in most cases growth is regulated one year later. However, future challenge for tree species will be the increased frequency of extreme conditions without phases of recovery. In the past decade secondary complications of drought and its influence on growth could already be detected. This affects both species similarly. Does a species get disadvantaged due to such situations, would mean that it reaches its physiological limits. In Siggaboda this could be already shown for spruce and at the Rehberg for beech. As a result this study shows, that the competition situation between beech and spruce has begun to change since the last two decades. On exposed sites as the Rehberg, beech trees might reach its physiological limits. On the Swedish sites, however, beech trees could benefit from warm summers and prolonged vegetation periods. In contrast, spruce probably has reached its southern, climatically determined distribution limit of boreal forests.

Tack vare vissa önskade egenskaper gjordes en storsatsning på contortatall (Pinus contorta) i Sverige på 70-talet. Idag finns cirka 600 000 ha i Sverige som det gjorts provsågningar på och är nu dags att hitta användningsområden till. Syftet med denna studie var att undersöka skillnaden i utbyte mellan contortatall och gran (Picea abies) efter hyvling. Målet var att undersöka om sidobrädor av contortatall kan vara ett substitut till sidobrädor av gran vid hyvling ämnat för den amerikanska marknaden.Efter skanning av brädor samt manuell visuell sortering visade det sig att 92 % av granbrädorna var utan defekt medan 24 % av contortatallen var det. 34 % av contortatallen nedklassades för hål och 3 % av granen. Slutsatsen av studien visar att mängden och storleken på kvistarna är ett problem för contortatallvirket. För att få ett högkvalitativt virke behövs en djupare översyn av tillvägagångssättet för torkning och trädens tillväxtförhållanden.

Skogen är en förnyelsebar energikälla som möjliggör för ett minskat beroende av fossila bränslen. Ur ett politiskt perspektiv minskar såväl klimatpåverkan som beroendet av importerad energi från oroliga delar av världen genom att ta tillvara skogsbränsle lokalt. I Sverige är sågverkens biprodukter fullt utnyttjade och därför har skogsbränsle i from av grot (GRenar Och Toppar) en av de största potentialerna till ökat uttag. Barrträdens barr är en omstridd fråga i samband med tillvaratagandet av grot. Barren står för en liten del av biomassan, men för en stor del av näringen i ett bestånd. Därför är det önskvärt att så mycket som möjligt av barren lämnas på föryngringsytan. Om barrandel i färsk grot är känd kan den även användas för att beräkna hur mycket barr som egentligen lämnas kvar på hygget. Den energiomvandlande industrin vill inte heller ha för mycket barr i bränslet, då de anses skapa problem i förbränningen. Studien är ett fältexperiment genomförd på tio olika hyggen i södra Sverige under mars och april 2015. En grothög lastades på ett personbilssläp och transporterades till företaget Skogsbränsle Smålands flishugg för sönderdelning. Provmaterialet bearbetades sedan på Linnéuniversitetet där bl.a. fukthalt och barrandel bestämdes. Resultatet i denna studie genomförd i södra Sverige pekar på att medelvärdet för barrandelen i färsk grot från gran är 22,2 %, men där variationen mellan olika hygge kan variera stort (17,5–32,4 %). Medelvärdet ligger dock i nedre delen av det vedertagna intervallet motsvarande 20–30 %. Studien visade på ett medelvärde för fukthalt på 38,7 %, vilket är lägre än vad tidigare studier fastställt. Barrträd har lägst fukthalt under vårvintern, dvs. under genomförandet av denna studie vilket kan förklara en relativt låg fukthalt som annars generellt brukar vara 50–55 %. Denna studie har konstaterat att barrandelen för färsk grot från gran i södra Sverige är lägre än vedertaget intervall för hela Sverige. Det har även kunnat konstateras att det förekommer stora lokala avvikelser i barrandel, varför slutsatsen dras att det inte är rätt att anta ett generellt värde för barrandelen. Ett generellt antagande innebär t.ex. att bedömningen av hur mycket barr som lämnats kvar på föryngringsytan blir missvisade. Den ursprungliga barrandelen har en stor inverkan på hur mycket barr som lämnas kvar. Vidare har denna studie fastställt att fukthalten för grot från gran är lägre under vårvintern. / The forest is a renewable source of energy, enabling a reduction in dependence on fossil fuels. From a political point of view both climate impact as the dependence on imported energy from troubled parts of the world can be reduced by making use of forest fuel locally. In Sweden sawmill byproducts are fully exploited and therefore there is a potential to increase the proportion of forest fuels, particularly the removal of logging residues in form of branches and tops. Needles is a contentious issue in connection with the utilization of logging residues. The needles accounts for a small proportion of the biomass, but for a large part of the nutrients in a forest stand. Therefore, it is desirable that as much needles as possible is left in the harvesting area. If the needle proportion in fresh logging residues is known, it can also be used to calculate how much needles actually is left in the harvesting area. The energy converting industry does not want too much needles in the fuel, as it seems to create problems with combustion. The study is a field experiment conducted on 10 different harvesting areas in southern Sweden during March and April 2015. A pile of logging residues were loaded on a car trailer and then transported to Skogsbränsle Småland's chipper for decomposition. The test material was then processed at Linnaeus University, where needle and moisture content was determined. The results of this study conducted in the south of Sweden indicate that the average value of the needle content in fresh logging residues from spruce in southern Sweden is 22.2 %. The variation between different harvesting areas can vary greatly (17,5–32,4 %). This study showed a mean moisture content of fresh logging residues from spruce in southern Sweden of 38.7 %, which is lower than previous studies found. Softwood has the lowest moisture during early spring, during the implementation of this study, which may explain a relatively low moisture content which otherwise generally tend to be 50–55 %. This study found that the needle content in fresh logging residues from spruce in the south of Sweden is lower than the established range of 20–30 %. It has also been noted that there are large local variations in the needle content, therefore concluded that it is not right to adopt an overall value of the needle content. A general adoption of the needle content means e.g. that the assessment of how much needles left on the harvesting area becomes misleading. The needle content in fresh logging residues has a great impact on how much needles is left. Furthermore, this study found that the moisture content of logging residues from spruce is lower during early spring. / Metsä on uusiutuva energianlähde, jolla on mahdollista vähentää riippuvuutta fossiili polttoaineista. Poliittisesta näkökulmasta metsäpolttoaine vähentää sekä ilmastovaikutusta kuin tuontienergian riippuvaisuutta peräisin levottomista osista maailmaa. Ruotsissa sahan sivutuotteita hyödynnetään täysimääräisesti, siksi on iso mahdollisuus nostaa metsäpolttoaineiden osuutta, erityisesti hakkuutähteiden oksia ja latvoja. Havupuiden neulaset on kiistanalainen kysymys. Neulasten osuus on pieni osa metsän biomassasta, mutta suuri osa ravinteesta. On toivottavaa että niin paljon neulasia kuin mahdollista jätetään hakkuupaikalle. Energiateollisuus ei halua neulasia polttoaineeseen, koska se näyttää luovan ongelmia poltossa. Osuus neulasia tuoreissa hakkuutähteissä käytetään arvioimaan kuinka paljon neulasia todellisuudessa jää hakkuupaikalle. Tutkimus on kenttäkoe suoritettu kymmenellä eri hakkuupaikalla Etelä-Ruotsissa maalis-huhtikuun aikana 2015. Yksi kasa hakkuutähteitä lastattiin auton perävaunuun ja kuljetettiin Skogsbränsle Småland:in hakkurille hajottamista varten. Testimateriaali käsiteltiin sitten Linnaeus yliopistossa, jossa muun muassa osuus neulasia ja kosteuspitoisuus määritettiin. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että osuus neulasia tuoreissa hakkuutähteissä kuusesta Etelä-Ruotsissa on 22,2 %, mutta osuus eri hakkuupaikoilla vaihtelee suuresti (17,5–32,4 %). Yleinen arvo Ruotsissa on 20–30 %. Tämä tutkimus osoittaa myös, että kosteuspitoisuus tuoreissa hakkuutähteissä kuusesta Etelä-Ruotsissa on 38,7 %, joka on vähemmän kuin aiemmissa tutkimuksissa todettu. Havupuilla on alhaisin kosteus kevättalvella, samaan aikaan kun tämän tutkimuksen kenttätyö. Tämä voi selittää suhteellisen alhaisen kosteuspitoisuuden, joka muutoin yleensä pyrkii olemaan 50–55 %. Tutkimuksessa todettiin, että osuus neulasia tuoreissa hakkuutähteissä kuusesta Etelä-Ruotsissa on alempi kuin koko Ruotsin yleinen arvo. On myös todettu, että on olemassa suuria paikallisia vaihteluja hakkutähteiden neulasten osuudessa. Siksi päätellään, ettei ole oikein käyttää yleistä arvoa. Alkuperäisellä neulasosuudella on suuri vaikutus siihen, miten paljon neulasia on jätetty. Lisäksi tässä tutkimuksessa todettiin, että kuusen hakkutähteiden kosteuspitoisuus on alhaisempi kevättalvella.

Wood products play a key role in the transformation to a more sustainable society based on renewable bio-based resources, together with the positive effects on climate mitigation by replacing fossil fuels. However, to increase the use of forest fuel in practice it is important to understand the effects of handling and storage on its quality and removal of nutrients from the forest. This thesis addresses these effects with special focus on a comparative evaluation of the traditional dried-stacked with “new” and to some extent more controversial fresh-stacked methods for extraction of logging residues from Norway spruce (Picea abies (L.) Karst). The results indicate that a normal extraction of logging residues will leave at least 20% of logging residues at the clear-felled area, in accordance with Swedish Forest Agency recommendations. However, the results also indicate that the ambition of the dried-stacked method to leave the majority of the needles well spread over the clear-felled area does not meet these recommendations. In fact, the harvesting operation is more important than the extraction method, with respect to how much logging residues (nutrients) being left in the forest. The results also show that the quality of fuel yielded by the two handling methods differs only to minor extent, indicating that other factors have stronger effects, where “dried-stacked” and “fresh-stacked” logging residues from different clear-felling areas is often similar. Generally, logging residues stored over summer (regardless method), seem to provide sufficiently dry forest fuel, with a needle content of about 5–10%. There is a clear correlation between drying and effective loss of needles from twigs, but the loss does not necessarily mean that the needles will remain in the forest.  However, needle color (green or brown) is not a strong indicator for a reduction in needle content. Acceptance of the fresh-stacked method would provide opportunities for the development of new technologies, more efficient use of machinery throughout the whole year, reduced costs, shorter lead times and increased amounts of logging residues extracted from each clear-felled area. This is mainly because it would enable extraction at optimal times from a logistical, financial and/or forestry perspectives. Written in English with summary and conclusion in Swedish. / Skogen och dess produkter har en nyckelroll i omställningen till ett framtida hållbart samhälle eftersom användande av träråvara har en positiv effekt på klimatet, t.ex. genom träbyggande eller att fossila bränslen ersätts med bioenergi. Men för att kunna ta tillvara mer skogsbränsle i form av grenar och toppar (grot) från bestånd dominerade av gran (Picea abies (L.) Karst) är det viktigt att förstå hur hanteringen påverkar såväl bränslekvalitet som bortförsel av näringsämnen från skogen. Denna avhandling belyser hanteringens effekter på bränslekvalitet och näringsförluster genom att jämföra den traditionella metoden (skotning av torkad grot, ”brunrisskotning”), med den ”nya” och till viss del ifrågasatta skotningen av färsk grot (”grönrisskotning”). Resultatet visar att ett normalt grot-uttag kommer att lämna minst 20 % av groten kvar på hygget, helt i linje med Skogsstyrelsens rekommendationer. Däremot uppfylls inte rekommendationerna med avseende på att lämna merparten av barren väl spridda på hygget, detta trots att det är ambitionen med den traditionella hyggestorkningen av grot. Hur mycket grot (och således näringsämne) som lämnas kvar på hygget påverkas i själva verket mer av hur avverkningen utförs, än när groten skotas ihop. Resultatet visar också en skillnad i bränslekvalitet mellan de båda beskrivna hanteringsmetoderna. Denna skillnad är dock så liten att andra faktorer sannolikt påverkar mer än hanteringsmetoden. Hyggestorkad grot från ett enskilt hygge i södra Sverige, kan i verkligheten ofta vara ganska likt färskskotad grot från ett annat hygge. Grot som har lagrats över sommaren kan alltså förväntas ha torkat tillräckligt, samt ha en barrandel på ca 5–10 % oavsett hanteringsmetod. Det verkar också finnas ett klart samband mellan torkning och att barren släpper från kvisten, men det betyder inte nödvändigtvis att barren blir kvar i skogen. Hur som helst, barrens färg (gröna eller bruna) är inte en rättvisande indikator på avbarrning. Om skotning av färsk grot accepteras ger det möjligheter för utveckling av ny teknik, effektivare användning av maskinresurser över hela året, minskade kostnader, kortare ledtider, samt möjligt ökat grot-uttag från enskilda hyggen. Detta beror främst på att det skulle vara möjligt att utföra grot-uttaget när det passar bäst ur ett logistiskt, ekonomiskt och/eller skogligt perspektiv. Skriven på engelska, men med sammanfattning och slutsatser på svenska / <p><strong>Tidigare handledare har också varit:</strong></p><p>Thomas Thörnqvist, Professor, Linnéuniversitetet</p><p>Dick Dandberg, Professor, Linnéuniversitetet</p><p>Åsa Blom, Docent, Linnéuniversitetet</p><p><strong>Sammanläggningsavhandlingen består av totalt fyra Paper:</strong></p><p>Paper I</p><p>Nilsson, B., Blom, Å., Thörnqvist, T. 2013. The influence of two different handling methods on the moisture content and composition of logging residues. <em>Biomass and Bioenergy</em>, 52, 34–42.</p><p>Paper II</p><p>Nilsson, B., Nilsson, D., Thörnqvist, T. 2015. Distributions and losses of logging residues at clear-felled areas during extraction for bioenergy: Comparing dried- and fresh-stacked method. <em>Forests</em>, 6, 4212–4227.</p><p>Paper III</p><p>Nilsson, D., Nilsson, B., Thörnqvist, T., Bergh, J. 2016. Amount of nutrients extracted and left behind at the clear-felled area using the fresh- and dried-stacked method of logging residue extraction. Submitted to <em>Scandinavian Journal of Forest Research </em>(2016-11-01).</p><p>Paper IV</p><p>Nilsson, B., Lerman, P. 2016. Experimental study of relations between defoliation, moisture content and color change in logging residues. Department of Forestry and Wood Technology, Linnaeus University, Växjö, Sweden. <em>Manuscript</em>.</p>

Treelines in high-mountain regions are constrained by heat deficiency, although the working mechanisms are still not entirely understood. Observational and paleoecological studies on treeline performance may contribute to increased understanding of the treeline phenomenon in general. The present thesis addresses elevational shifts of alpine treelines in the Swedish Scandes. By various analytical tools, the studies embrace widely different temporal scales. The concept treeline refers to the elevation (m a.s.l.) at a specific site of the upper individual tree of a certain tree species, at least 2 m tall. All the principal tree species in the Scandes are concerned, i.e. mountain birch (Betula pubescens ssp. czerepanovii), Norway spruce (Picea abies) and Scots pine (Pinus sylvestris). Paper I deals with regional treeline dynamics at more than 100 sites over the past 100 years. Concurrent with temperature rise by c. 1.4 °C over the same period, maximum treeline advances of all species amount to about 200 m. Thus, under ideal conditions, treelines respond in close equilibrium with air temperature evolution. However, over most parts of the landscape, treeline upshifts have been much smaller than 200 m, which relates to the combined action of geomorphology, wind, snow distribution and soil depth. After 1975, the birch has lost its role as the most rapidly advancing tree species, being superseded by pine and spruce. Paper II is a short-term (2005/2007-2010/2011) study of mountain birch treeline performance along a regional maritimity-continentality gradient. Upshift by 3.0 yr-1 in the maritime part of the gradient contrasts to retreat by 0.4 m yr-1 in the continental part. In the latter area, earlier and more complete melting of late-lying snow patches has seemingly progressed to a state when soil drought sets back the vigour of existing birches and precludes sexual regeneration and upslope advance of the treeline. In the maritime area, extensive and deep snow packs still exist above the treeline and constrain its position, although some release is taking place in the current warm climate. Paper III explores treeline change by phenotypic transformation of old-established stunted and prostrate spruce individuals (krummholz) growing high above the treeline and is based on analyses of radiocarbon-dated megafossils, preserved in the soil underneath clonal groups of spruce. Living spruce clones, which in some cases may date back to the early Holocene (9500 cal. yr BP), suggests that spruce immigrated from “cryptic” ice age refugia much closer to Scandinavia than conventionally thought. As the krummholz form presupposes open and windy habitats, it is inferred that permanently open spots prevailed in the high-mountain landscape even during periods when treelines in general were much higher than today. Paper IV reports radiocarbon dates of wood samples, retrieved from newly exposed glacier forefields at three main sites, located high above the modern treelines and embracing the entire Swedish Scandes. It appears that pine colonized early emerging nunataks already during the Late Glacial. Around 9600-9500 cal. yr BP a first massive wave of tree establishment, birch and pine, took place in “empty” glacier cirques. Both species grew 400-600 m above their present day treeline position and accordingly, the summer temperatures may have been 3.5 °C warmer than present (uncorrected for land uplift). During the entire interval 9600 to 4400 cal. yr BP, birch prospered 100-150 m above the uppermost pines. In response to Neoglacial cooling, treelines of both birch and pine descended until their final disappearance from the record 4400 and 5900 cal. yr BP, respectively. Thereafter, these habitats experienced increased snow accumulation and glacier inception. / Avhandlingen belyser förskjutningar i olika tidsskalor av den alpina trädgränsens läge i de svenska Skanderna. Trädgränsen definieras som den högsta nivån (m ö.h.) för minst 2 m höga individer av en viss art i en definierad del av en fjällsluttning. Avhandlingen består av fyra separata uppsatser, publicerade i olika välrenommerade vetenskapliga tidskrifter.  I Paper I analyseras förändringar av trädgränserna för fjällens vanligaste trädarter, fjällbjörk, gran och tall (Betula pubescens ssp. czerepanovii, Picea abies och Pinus sylvestris) mellan 1915 och 2007. Undersökningen omfattar ett 8000 km2 stort, naturgeografiskt heterogent område, med mer än 100 lokaler. De maximala trädgränsförskjutningarna för samtliga trädarter uppgår till omkring 200 m. Resultaten motsvarar de trädgränsförskjutningar som teoretiskt kan förutsägas utifrån den temperaturhöjning med cirka 1,4 °C som skett under samma tidsperiod, förutsatt ideala förhållanden. För större delen av området råder emellertid andra, icke-ideala förhållanden, varför trädgränsernas uppflyttning i allmänhet blivit avsevärt mindre än 200 m. Den främsta anledningen till detta är lokala topoklimatiska begränsningar, d.v.s. kombinerade effekter av geomorfologi, vind, snöfördelning, jorddjup, etc., som i stora delar av det starkt brutna fjällandskapet mer eller mindre effektivt hindrar träden från att nå sina potentiellt högst belägna växtplatser betingade av temperaturen. Efter 1975 har björken förlorat sin roll som arten med den snabbast expanderande trädgränsen. I stället har tall och gran avancerat med större hastighet. Det innebär att även om klimatets uppvärmning fortsätter, så kommer det subalpina björkbältet att expandera i avsevärt mindre omfattning än vad som ofta förebådats. Möjligtvis kommer det att ersättas av tall. Paper II behandlar björkens trädgränsdynamik under perioden 2005/2007-2010/2011 längs en regional klimatgradient med avseende på maritimitet/kontientalitet. Trädgränsen har under den aktuella perioden avancerat 3,0 m/år i den maritimt präglade delen av gradienten, vilket kontrasterar signifikant mot en sänkning med 0,4 m/år i området med mer kontinentalt klimat. Skillnaderna diskuteras i termer av klimatförändringens varierande effekter på snötäckets utbredning och varaktighet och dess inverkan på markfuktigheten. En allt tidigare total utsmältning av snölegorna i de kontinentala områdena har av allt att döma resulterat i vattenbrist under sommaren. Torka medför reducerad vitalitet för existerande björkar och förhindrar både sexuell förökning och uppflyttning av trädgränsen. I de maritima delarna kvarligger alltjämt mycket snö under en stor del av sommaren. Trädgränsens position har därför kunnat bibehållas eller flyttas upp. Vissa omständigheter tyder på att trädgränsens stigning i högre grad har varit baserad på fröföryngring efter 1975, jämfört med perioden 1915-1975. Utgångspunkten för Paper III är erfarenheter från Paper I, som visar att trädgränsens uppflyttning för gran och björk huvudsakligen är resultatet av ökad höjdtillväxt av äldre, i vissa fall flertusenåriga, mer eller mindre buskformiga individer (krummholz), som vuxit på nivåer långt ovanför trädgränsen. Som ett svar på de senaste hundra årens varmare klimat har dessa antagit trädform, varigenom trädgränsen höjts. För en fördjupad förståelse av den här mekanismen har megafossil, d.v.s. grova vedrester bevarade i marken under gamla grankloner i trädgränsekotonen, 14C-daterats. Resultaten tyder på att granar i exponerad fjällmiljö kan uppnå i det närmaste ”evigt” liv genom sin förmåga till vegetativ förökning och möjligheten att växla mellan busk- och trädform i takt med klimatets växlingar. Vissa nu levande kloner existerade av allt att döma redan för 9500 år sedan. Den nu dokumenterat tidiga förekomsten av gran, bekräftar den på senare tid allt tydligare bilden av granen som en tidig invandrare till fjällkedjan. Möjligtvis har granen ”övervintrat” den senaste istiden närmare Skandinavien än vad som till helt nyligen varit den gängse uppfattningen. Paper IV behandlar en för Skandinavien ny metod för historisk trädgränsrekonstruktion. I uppsatsen analyseras 14C-dateringar av totalt 78 större veddelar (megafossil) som nyligen exponerats i anslutning till smältande glaciäris och ”perenna” snölegor i tre huvudområden, Helags-Sylarna, Tärna och Abisko, högt ovanför dagens trädgräns. Det framkommer att tall (Pinus sylvestris) koloniserade tidigt framsmälta nunatakker redan under senglacial tid. För omkring 9600-9500 år sedan inträffade en första massiv våg av björk- och talletablering i isfria glaciärnischer. Båda arterna växte 400-600 m ovanför sina nuvarande trädgränspositioner, i ett klimat som kan ha varit 3,5 °C varmare än idag. Under intervallet 9600 till 4400 BP uppträdde björken i ett 100-150 m brett bälte ovanför de översta tallarna. Som ett svar på klimatets successiva avkylning under senare delen av Holocen sänktes både björkens och tallens trädgränser i de aktuella miljöerna, till dess de för 4400 respektive 5900 år sedan helt försvann från lokaler där glaciärer och perenna snöfält började bildas. De analyserade trädresterna, som länge bevarats av glaciäris och perenn snö representerar en period med ett klimat långt varmare än under det senaste århundradet. Med denna analogi från det förflutna kan det därför antas att i en framtid där sommartemperaturerna rent hypotetiskt är 3,5 °C högre än i nutiden, skulle trädgränserna lokalt kunna flyttas upp med ungefär 600 m.

Tyrimų pagrindimas. Dubravos eksperimentinės mokomosios miškų urėdijos įsigyto šlapio sėklų nusparninimo įrenginio „Nomeco Dewinger B1086” naudojimo instrukcijoje nėra nurodytas optimalus paprastosios pušies ir paprastosios eglės sėklų nusparninimo laikas. Tam, kad optimizuoti šlapio nusparninimo laiką aukščiau minėtame įrenginyje reikalingi tyrimai kaip sėklų nusparninimo kokybė priklauso nuo nusparninimo trukmės. Tyrimo tikslas buvo nustatyti optimalią paprastosios pušies ir paprastosios eglės sėklų nusparninimo trukmę šlapiojo nusparninimo metodu įrenginyje „Nomeco Dewinger B1086”. Tyrimo uždaviniai: (1) atlikti 15, 30, 45, 60 ir 120 minučių trukmės paprastosios pušies ir paprastosios eglės sėklų nusparninimo testus sėklų nusparninimo įrenginyje „Nomeco Dewinger B1086”, kiekvienai rūšiai naudojant tris skirtingas sėklų siuntas, (2) nustatyti paprastosios eglės ir paprastosios pušies sėklų nusparninimo kokybę priklausomai nuo sėklų nusparninimo trukmės. Tyrimo objektas yra sėklų nusparninimo kokybės testai, atlikti sėklų šlapiojo nusparninimo principu veikiančiame nusparninimo įrenginyje „Nomeco Dewinger B1086”. Tyrimo metodai. Kiekvienam iš 15, 30, 45, 60 ir 120 minučių trukmės nusparninimo bandymų buvo naudotos 3 skirtingos paprastosios eglės ir 3 skirtingos paprastosios pušies sėklų siuntos. Kiekvienam tam tikros trukmės ir sėklų siuntos testui buvo analizuoti 4 sėklų bandiniai po 100 sėklų. Viso buvo įvertinta 12 000 sėklų nusparninimo kokybė. Tai rodo aukštą gautų... [toliau žr. visą tekstą] / The Essence of Master Thesis: Dubrava experimental and teaching forestry owns „Nomeco Dewinger B1086” which is a dewinger for the wet seedlots. However, in its manual, there is no indication how much time it takes to dewing the seeds of pine and spruce. In order to optimize the time of the wet dewinging it is necessary to explore whether the quality of dewinging is influenced by the period of time that the process of dewinging takes. The main aim of the research is to determine the optimal time that a method of a wet dewinging takes with „Nomeco Dewinger B1086”. The Tasks of the Thesis. To perform 15, 30, 45, 60, and 120 min long dewinging tests for the seeds of pine and spruce with a dewinger for the wet seedlots „Nomeco Dewinger B1086”, using three different kinds of seeds of each tree. To detect the quality of dewinging of a pine and a spruce depending on the time the process takes. The objects of the thesis are the tests of the seeds dewinging, carried out with the device „Nomeco Dewinger B1086”. The methods of the Thesis. In each of 15, 30, 45, 60, and 120 minutes long tests of dewinging were used three different kinds seeds of pine and spruce. For each of the time period test were used four samples of the seeds, each consisting of one hundred seeds. All in all, there were 12 000 seeds that were evaluated. It shows great reliability of the research. The quality of the seeds dewinging were classified into four main categories. The data that was achieved during the... [to full text]

Les hêtraies-sapinières-pessières de montagne paraissent particulièrement menacées par le réchauffement climatique. Pour appréhender la dynamique future de ces forêts et adapter la sylviculture à ces nouvelles conditions, il est important de mieux connaître les facteurs environnementaux impactant la démographie de ces espèces. Nous avons abordé cette problématique en combinant des données historiques de gestion, le modèle de dynamique forestière Samsara2 et une méthode de calibration basée sur le Calcul Bayésien Approché. Nous avons ainsi pu étudier conjointement les différents processus démographiques dans ces forêts. Nos analyses montrent que la démographie forestière peut varier fortement entre les parcelles et que le climat n'est pas toujours déterminant pour expliquer ces variations. Ainsi, malgré les changements climatiques attendus, la gestion irrégulière pratiquée actuellement devrait permettre de maintenir les services rendus par les peuplements mélangés situés en conditions mésiques. / The spruce-fir-beech mountain forests could be particularly threatened by the global warming. To better understand the future dynamics of these forests and adapt the silviculture to these new conditions, a better knowledge of the environmental factors affecting the species demograhics is needed. We studied this issue by combining a historical management data set, the forest dynamics model Samsara2 and a calibration method based on Approximate Bayesian Computation. We were able thus to study jointly the different demographic process in these forests. Our analysis show that the forest demographics can strongly vary between stands and that climate is not always determining to explain these variations. The unven-aged management currently applied seem adapted for the mixed stands located in mesic conditions, but the pure spruce forests and the low elevation stands could be highly impacted.

Response of forest succession to agricultural land-abandonment in the Giant Mountains ABSTRACT: Since the end of the 19th century, there is undergoing process of land-abandonment of mountain meadows and pastures in most of the European mountains, including the Giant Mountains. Mountain agriculture in the Giant Mountains was terminated no later than before World War II. Abandoned meadows were then subjected to secondary forest succession. The question is, how fast was this succession and how was its dynamics. My research was focused on 4 areas of interest, located in the vicinity of former mountain huts. Methods applied included the analysis of historical maps and aerial photographs and dendrochronological research of age structure of Norway spruce (Picea abies) stands. The aim of this thesis was to find out the extent of mountain agriculture near the huts and the dynamics of forest succession following land abandonment. Main peaks of seedlings establishment were observed in a very short time (10 - 20 years) following termination of mountain agriculture and in most cases these peaks were further followed by one or two more weaker peaks in the later periods. These peaks became evident in the change maps of forest development with approximately 20 years delay. Forest succession was moving gradually from the...

The aim of this diploma thesis is a proposal of a methodology used for an assessment of the measure of defoliation based on the multispectral satellite images from missions Landsat and Sentinel-2. The first part of the thesis is dedicated to the introduction of the problematics of remote sensing using multispectral sensors and the basics of research into forest vegetation. Following on this part, there is a chapter considering possibilities of monitoring defoliation using resources of remote sensing, and the closely connected problematics of the health condition of forest vegetation. After that comes a description of the used data (the satellite images and the data of ground investigation by VÚLHM) and logically compounded process of transformation of the data from satellite images on the levels of defoliation. Outcomes of the thesis include analysis of the ability of single spectral bands and vegetation indices to predict defoliation of Norway spurce (Picea abeis) and Scots pine (Pius sylvestris) vegetation. The assessment of the measure of defoliation is demonstrated on single band in near-infrared region with used of linear regression model.

Vor dem Hintergrund sich verändernder Umweltbedingungen durch den allgegenwärtigen Klimawandel wächst das Interesse an Vorhersagen zur zukünftigen Waldentwicklung. Der prognostizierten Häufung von Witterungsextremen wird ein wesentlicher Einfluss auf das Wachstum und die Vitalität der Waldbaumarten zugeschrieben. Wichtige Erkenntnisse bringen hier Untersuchungen zu den physiologischen Wachstumsgrenzen der Gehölze, die sich besonders deutlich an deren heutigen Verbreitungsgrenzen nachweisen lassen. An diesen offenbart sich das Potential einer Baumart, die Migration unter zukünftigen Bedingungen fortsetzen zu können. Großes Interesse herrscht an ökonomisch wichtigen Baumarten wie der Gemeinen Fichte (Picea abies [L.] Karst.) und der Rot-Buche (Fagus sylvatica L.). Deren Wuchsverhalten unter natürlichen Bedingungen, in natürlich erwachsenen Mischwäldern wurde in der vorliegenden Arbeit an den derzeitigen Arealsgrenzen beider Arten in Südschweden (Rågetaåsen, Siggaboda, Tolseboda) untersucht. Als Vergleichsstandort diente ein Naturwald im Harz (Rehberg), welcher geografisch zentral im Verbreitungsgebiet der Buche liegt und durch seine montane Höhenlage ideale Wuchsbedingungen für die Fichte liefert. Mittels dendroklimatologischer Analysemethoden wurden die wesentlichen, den radialen Zuwachs beeinflussenden Witterungsvariablen bestimmt und deren Anpassung bzw. Veränderung über verschiedene Zeitintervalle untersucht. Dendroökologische Untersuchungen ermöglichten einen Blick in die vergangene Entwicklung der Mischbestände und das Konkurrenzverhalten beider Baumarten untereinander. Diese Untersuchungen wurden auf zwei Ebenen durchgeführt: auf der Bestandesebene und auf der Ebene kleinerer Untersuchungsgruppen, durch welche direkte Konkurrenzsituationen der intra- und interspezifischen Beeinflussung analysiert werden konnten. Beide Methoden sind retrospektiver Natur und ermöglichen daher in der Hauptsache eine Analyse und Interpretation des vergangenen Zuwachsverhaltens. Doch erlauben beobachtete Trends in der Vergangenheit eine vorsichtige Prognose der Entwicklung von Waldbeständen auf vergleichbaren Standorten. Die dendroklimatologischen Analysen zeigten, dass beide Baumarten eine interessante Variabilität in den jeweiligen zuwachsbeeinflussenden Witterungsvariablen aufweisen. Die Haupteinflussgröße für den Buchenzuwachs ist ein trocken-heißer Vorjahres-Sommer mit Schwerpunkt auf den Monaten Juli und August. Dieser Einfluss zeigt sich seit Beginn des Beobachtungszeitraums, aber seit etwa 1950 verstärkt er sich bedeutend und erfährt seit Mitte der 1990er Jahre eine weitere Steigerung. Die wesentliche Witterungsvariable für den Fichtenzuwachs war bis etwa in die 1950er Jahre ein positiver Einfluss der Niederschläge im Sommer der Ringbildung mit Schwerpunkt auf dem Juni. Seither verschwindet dieser Einfluss jedoch auf fast allen Standorten und weicht einer, der Buchen ähnlichen Dürreempfindlichkeit gegenüber den vorjährigen Spätsommern. Die retrospektive Analyse der Bestandesgeschichte mittels langjähriger Zuwachszeitreihen ermöglicht eine Interpretation der vergangenen Entwicklung der Waldbestände und liefert eine Erklärung für das aktuelle Erscheinungsbild. Auf den schwedischen Standorten zeigt sich im radialen wie im Höhenzuwachs ein deutlicher Vorteil der Fichten. Auf den Standorten Siggaboda und Tolseboda bildet die Buche unter der Fichte sogar die zweite Baumschicht. Im Gegensatz zum Standort Rågetaåsen liegen diese beiden Standorte bereits außerhalb des natürlichen Verbreitungsgebiets von Buchenwäldern, aber im Gebiet der Buchen-Fichten-Wälder. Hier erkennt man deutlich einen Konkurrenzvorteil der Fichte. Am Vergleichsstandort Rehberg erkennt man dagegen das grundsätzlich große Potential der Buche, ähnliche Zuwächse zu leisten wie die Fichte. Das Konkurrenzverhältnis wirkt hier relativ ausgeglichen. Direkte Konkurrenzsituationen zwischen den Baumarten ergeben sich an Randzonen der natürlich gewachsenen reinartigen Gruppen. Es zeigte sich, dass die Buche in unmittelbarer Konkurrenz zur Fichte benachteiligt wird. Im umgekehrten Falle kann die Fichte in Abhängigkeit von ihrer sozialen Stellung sogar von einer Mischung mit Buche profitieren. Diese Ergebnisse gelten für die schwedischen Standorte wie auch für den Harz, wobei die Buchen am Rehberg ein größeres Potential erkennen lassen, dem Druck der Fichten entgegenzustehen. Der Einfluss singulärer Witterungsextreme auf das Wachstum beider Baumarten konnte an starken Zuwachseinbrüchen nachgewiesen werden. Doch in den meisten Fällen zeigte sich bereits im Folgejahr wieder ein ausgeglichenes Wachstum. Eine Herausforderung wird die zukünftige Häufung von Extremen mit fehlenden Erholungsphasen sein. Im letzten Jahrzehnt konnten bereits Sekundärfolgen großer Trockenheiten und deren Einfluss auf den Zuwachs beobachtet werden. Ergeben sich aus derartigen Situationen Schwierigkeiten für eine Baumart, ist dies ein sicheres Zeichen dafür, dass sie an ihre physiologischen Grenzen gerät. Am Standort Siggaboda konnte dies bereits für die Fichten beobachtet werden. Auch am Rehberg stellten sich in den letzten Jahren Bedingungen ein, die der Buche Schwierigkeiten bereiten. Aus den gewonnenen Erkenntnissen lässt sich entnehmen, dass das Konkurrenzverhältnis zwischen Buche und Fichte seit den letzten zwei Jahrzehnten begonnen hat, sich zu verändern. Am südexponierten Hangstandort im Harz scheint die bisher sehr konkurrenzstarke Buche an ihre physiologische Grenze zu geraten. Auf den schwedischen Standorten wird die Buche möglicherweise von wärmeren Sommern und verlängerten Vegetationsperioden profitieren, während die Fichte an die südliche, klimatische Verbreitungsgrenze der borealen Wälder gelangt zu sein scheint. / Against the background of a changing environment due to climate change the interest in prognoses of the development of forest ecosystems increases. The growth and the vitality of forest tree species will mainly be influenced by increased frequency of extreme weather conditions. The analysis of the physiological limits of tree growth has to be conducted at the borders of the natural distribution range of species. Main focus lies on economical important tree species as Common beech (Fagus sylvatica L.) and Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.).Growth and competition performance of these two species was investigated under natural conditions in naturally grown mixed forests at both species distribution limits in Southern Sweden (Rågetaåsen, Siggaboda, Tolseboda). As a reference a natural forest in the Harz Mountains (Rehberg) was chosen. By means of dendroclimatological methods the main influencing climate variables and their modifications over time were analysed. Dendroecological methods allow the retrospective analysis of forest history and the development of the competition behaviour of both species in the past. These analyses were conducted on two levels: stand level and plot level. The latter permits the analysis of direct competition situations, intra- and interspecific. By means of these retrospective methods potential trends might be detected and thus allow forecasts for the development of forest stands on comparable sites. Dendroclimatological analyses showed, that both tree species exhibit interesting variability in its main influencing climate variables. The radial growth of beech is mainly determined by warm-dry summers of the previous year with focus on July and August. This influence increases since the 1950s and even stronger since the mid 1990s. Main factor for spruce growth was summer precipitation with focus an June. This influence nearly vanished on all sites since the 1950s. Since then the main climate signal of spruce growth is a sensitivity to drought of previous summers, equally to beech. The retrospective analysis of forest history by means of long-term tree-ring series allows an interpretation of past development of the forest stands and provides explanations for the current appearance. On the Swedish sites the advance of spruce in radial as in height growth is obvious. In Siggaboda and Tolseboda beech even forms the secondary species. These sites lie beyond northern limits of Fagus forests but within Fagus-Picea forests. The advantage of spruce is considerable. Though, on the reference site Rehberg the high potential of beech, to achieve comparable tree-ring widths, is distinct. Here, the competition performance is nearly balanced. At borders of naturally grown pure groups direct competition situations between the species can be found. It could be shown, that beech is disadvantaged under immediate competition with spruce. But in inverse situations, spruce, depending on its social state, even benefits of growing in mixture with beech. These results can be found on the Swedish sites as well as in the Harz Mountains, though, beech at the Rehberg shows a much higher potential to stand against the competition of spruce. Singular impacts of extreme weather conditions on tree growth can be clearly, but in most cases growth is regulated one year later. However, future challenge for tree species will be the increased frequency of extreme conditions without phases of recovery. In the past decade secondary complications of drought and its influence on growth could already be detected. This affects both species similarly. Does a species get disadvantaged due to such situations, would mean that it reaches its physiological limits. In Siggaboda this could be already shown for spruce and at the Rehberg for beech. As a result this study shows, that the competition situation between beech and spruce has begun to change since the last two decades. On exposed sites as the Rehberg, beech trees might reach its physiological limits. On the Swedish sites, however, beech trees could benefit from warm summers and prolonged vegetation periods. In contrast, spruce probably has reached its southern, climatically determined distribution limit of boreal forests.