Taimien talveentumiskehitys nykyisessä ja tulevaisuuden ilmastossa; erilaisia reaktioita eri puulajeilla ja alkuperillä

Transkriptio

1 Taimien talveentumiskehitys nykyisessä ja tulevaisuuden ilmastossa; erilaisia reaktioita eri puulajeilla ja alkuperillä Pertti Pulkkinen Luonnonvarakeskus, Haapastensyrjä Suonenjoki Natural Resources Institute Finland

2 Puiden sopeutuminen muuttuvissa ilmastolosuhteissa

3 Vuosittaisten keskilämpötilojen muutos Suomessa kolmen eri skenaarion mukaan (Jylhä ym. 2009) Natural Resources Institute Finland

4 Lämpötilat nyt ja tulevaisuudessa Natural Resources Institute Finland

5 Perusmenetelmänä on luoda erilaisia tulevaisuuden olosuhteita kasvihuoneisiin

6 ja testata miten eri olosuhteissa kasvaneet taimet talveutuvat, miten syvää on talvilepo ja kuinka suveentuminen sujuu Frost hardiness, Winter hardening shorter days lower temperatures Deep dormancy dormancy breakdown Vernalization, dehardening longer days higher temperatures disorders in winter hardening development spring frost damages autumn frost damages Growth season

7 Survival of seedlings (%) Männyntaimien talveutumiskehitys lämpimät kasvuolosuhteet hidastavat talveutumiskehitystä (Pulkkinen ym. 2014, tarjottu julkaistavaksi) Freezing tests -10 C Survival of one-year-old pines Testing day (days from January first) Growth conditions during previous summer year2008, uncontrolled year2030, dry year2030, wet year2100, dry year2100, wet

8 Survival of seedlings (%) Männyntaimien talveutumiskehitys tulevaisuudessa eteläiset alkuperät saattavat pärjätä jopa huonommin kuin nykyolosuhteissa N-Finland 2C-Finland 3S-Finland 4Estonia 5S-Sweden 6Latvia 7Lithuenia Tested pine origins 8Denmark 9N-Poland Growth conditions year2008, uncontrolled year2030, dry year2030, wet year2100, dry year2100, wet

9 *** *** Survival, % *** ** Ref. Haavan talveutuminen viivästyy voimakkaasti ja on heikompaa lämpötilan noustessa (Zeps ym. käsikirjoitus) *** *** *** *** *** * * * Ref. 100 A * ** B *** *** *** *** *** ** 0 Control +1 oc, dry +1 oc, w et +4 oc, dry Factors: temperature, moisture +4 oc, w et Ambient +1 oc +4 oc Factors: freezing date (DOY), temperature

10 Tammella (Q. robur) kasvatusolosuhteet vaikuttavat voimakkaasti yksivuotisten tammen taimien talveentumiseen (Pulkkinen ym., käsikirj.)

11 Kotimaiset lajit eivät aina ole sopeutuneimpia haapa ja haavan hybridit (Pulkkinen ym. 2013) Pun = tremula Sin = tremula * hybridi Vihr = hybridi * tremula Vpun= hybridi * hybridi Hybridi = P. tremula * P. tremuloides

12 Lisääntymiskyky on keskeinen sopeutumisen mittari (Koivuranta et al. 2009) haapa ja hybridihaapa introgressio? nykyolosuhteissa haapa tuottaa enemmän siemeniä kuin hybridihaapa Korkeammat lämpötilat pölytyshetkellä (T F ) ja siemenen kypsymisen aikaan (T 2 ) tasoittavat siementuotantoeroja Number of seeds per flower Mother tremula Mother hybrid T F 11.9 T M 13.1 T F 13.7 T M 15.7 T F 11.9 T M 17.1 T F 13.7 T M 17.4

13 Käytännön sovelluksia: alustava yksilövalinta (Pulkkinen, JAL505)

14 Käytännön sovelluksia: Kasvihuonekasvatukset ja pakastustestaus käyttöaluemäärityksessä testejä tehty yhteistyökumppanit, Siemen-Forelia ja Metsähallitus testattu varsinkin P-siemenviljelysten (Etelä-Suomeen pohjoisilla pluspuilla on perustettu siemenviljelys) siemensatoja pakastustesti, tulosta verrataan kontrolleihin, antaa arvion käyttöalueesta, jonka Evira vahvistaa

15 Arvio käyttöalueesta, lämpösumma Joitain tuloksia P siemenviljelysten käyttöalueista Siemenviljelykset 1100 sv23 sv sv27 sv141 sv148 sv68 sv146 sv sv227 sv237 sv239 sv241 sv272 sv293 sv300 sv312 sv369 sv228 sv238 sv240 sv242 sv276 sv297 sv311 sv322 sv409 Siemenvuosi

16 Hankkeen tutkijat Mäkipää, Raisa, FT, erikoistutkija Pulkkinen, Pertti, FT, MMT, erikoistutkija, vastaava tutkija Rousi, Matti, MMT, erikoistutkija Vaario, Lu-Min, PhD, vanhempi tutkija Lehtinen, Markku, FM, väitöskirjatyöntekijä, Helsingin yliopisto Raisio, Juha, MMM, väitöskirjatyöntekijä, Helsingin yliopisto Mir, Salam, MSc, väitöskirjastyöntekijä, Itä-Suomen yliopisto Wu, Dong-xia, väitöskirjatyöntekijä, Hebein maatalousyliopisto Levkojev, Eino, MSc, väitöskirjatyöntekijä, Itä-Suomen yliopisto Rybalova, Anna, MSc, väitöskirjatyöntekijä, Itä-Suomen yliopisto

17 Hankkeen 3610 julkaisut (mukana myös tarjotut ja raportit), Scientific refereed journals Anttila, Perttu., Lu-Min Vaario, Pertti Pulkkinen, Antti Asikainen & Juha Laitila.Forest energy in northern China challenges and possibilities. Submitted (Biomass & Bioenergy) Elshibli, S., Raisio, J., Varis, S., Vakkari, P. & Pulkkinen, P Genetic variation of Pedunculate oak (Quercus robur) in seminatural evironment in Southern Finland. Scan. J. For. Press, in press. Hautsalo, J., Mathieu, G., Elshibli, S., Vakkari, P., Raisio, J. & Pulkkinen, P Height and survival variation and adaptation possibilities of northernmost Pedunclulate oak (Quercus robur L.) stands. Silva Fennica, in press. Heimonen, K., Anu Valtonen, Sari Kontunen-Soppela, Sarita Keski-Saari, Matti Rousi, Elina Oksanen, Heikki Roininen. Colonization of a host tree by herbivorous insects under a changing climate. Oikos, submitted. Heimonen, K., Anu Valtonen, Sari Kontunen-Soppela, Sarita Keski-Saari, Matti Rousi, Elina Oksanen, Heikki Roininen. Insect herbivore damage on latitudinally translocated silver birch (Betula pendula) - predicting the effects of climate change. Climatic Change, submitted. Kaasalainen, S., Krooks, A., Liski, J., Raumonen, P., Kaartinen, H., Kaasalainen, M., Puttonen, E., Anttila, K. & Mäkipää, R Change Detection of Tree Biomass with Terrestrial Laser Scanning and Quantitative Structure Modelling. Remote Sensing 6, Niskanen, A-M Clonal variation of Scots pine (Pinus sylvestris) and transgenic Silver Birch (Betula pendula). Dissertationes Forestales 157, 62p. Li, Q., Wang, J. and Pulkkinen, P. Metabolite response to 6-BAP treatments of Picea balfouriana embryogenic cultures. Submitted. Linkosalo, T, Heikkinen, J., Pulkkinen, P. and Mäkipää, R Fluorescence measurements show stronger cold inhibition of photosynthetic light reactions in Scots pine compared to Norway spruce as well as during spring compared to autumn. Frontiers in Plant Science, vol. 5, article 264. Linkosalo, Tapio, Hanna el-khouri, Raisa Mäkipää, Pertti Pulkkinen and Eija Juurola. Increased Atmospheric CO2 Concentration Enhances the Development of Photosynthetic Capacity beyond the Temperature Effect for Silver Birch in Simulated Future Climate. Tree phys., submitted Mikola J, Paaso U, Silfver T, Autelo M, Koikkalainen K, Ruotsalainen, S & Rousi, M Growth and genotype x environment interactions in Betula pendula: can tree genetic variation be maintained by small-scale forest ground heterogeneity? Evolutionary Ecology 28, Mukherjee, S., Heinonen, M., Dequvire, M., Sipilä, T., Pulkkinen, P. & Yrjälä, K Secondary succession of bacterial communities and cooccurrence of phylotypes in oil-polluted Populus rhizosphere. Soil Biology & Biochemistry 58, Mukherjee, S., Juottonen, H., Siivonen, P., Lloret Quesada, C., Tuomi, P., Pulkkinen, P. and Yrjälä, K Spatial patterns of microbial diversity and activity in an aged creosote contaminated site. ISME 8,

18 Mukherjee, S., Sipilä, T., Pulkkinen, P. & Yrjälä, K Secondary successional trajectories of structural and catabolic bacterial communities in oil-polluted soil planted with hybrid poplar. Molecular Ecology, DOI: /mec Mäkipää, R., Linkosalo, T., Komarov, A. and Mäkelä, A. Mitigation of climate change with biomass harvesting in Norway spruce stands: are harvesting practices carbon neutral? Can J For Res, submitted. Nevalainen, O., Hakala, T., Suomalainen, J., Mäkipää, R., Peltoniemi, M., Krooks, A. & Kaasalainen, S Fast and nondestructive method for leaf level chlorophyll estimation using hyperspectral LiDAR. Agricultural and Forest Meteorology, : OuYang, F. Wang, J., Li, Y. and Pulkkinen, P. Interaction of Light Source and Provenance on Seedling Growth of Nine Provenances of Black Spruce (Picea mariana). Submitted. Pohjanmies, T., Tack, A., Elshibli, S., Pulkkinen, P., Vakkari, P. & Roslin, T Genetic diversity and connectivity explain variation in herbivore load within an oak population at its range limit. Ecospere, in press. Possen, B.J.H.M., Anttonen, M.J., Oksanen, E., Rousi, M., Heinonen, J., Kostiainen, K., Kontunen-Soppela, S., Heiskanen, J. Vapaavuori, E.M Variation in 13 leaf morphological and physiological traits within a silver birch (Betula pendula) stand and their relation to growth. Can. J. For. Res. 44, Possen, Boy J.H.M., Matti Rousi, Tarja Silfver, Mikko Anttonen, Seppo Ruotsalainen, Elina Oksanen, Elina Vapaavuori Within-stand variation in silver birch (Betula pendula Roth) phenology. Trees structure and function, in press. Puentes Rodríguez, Y., Morales, L., Willför, S., Pulkkinen, P., Peltola, H. and Pappinen, A Wood decay caused by Heterobasidion parviporum in juvenile wood specimens from normal- and narrow-crowned Norway spruce. Scan. J. For. Res., 28, Pulkkinen, P., Vaario, L-M., Koivuranta, L. and Stenvall, N Elevated temperature effects on germination and early growth of European aspen (Populus tremula), hybrid aspen (P. tremula P. tremuloides) and their F2-hybrids. E. J. For. Res., 132, Pulkkinen, P., Wang, J. Stenvall, N. & Varis, S., Effect of risen temperatures and CO 2 levels on to the hardening and dehardening of young Norway spruce seedlings with different origins. Submitted. Routa, J., Kellomäki, S., Strandman, H., Bergh, J., Pulkkinen, P. and Peltola, H Sensitivity of the production of timber and energy biomass on use of cloned trees and intensive management in Norway spruce. Global Change Biology Bioenergy 5, Shanin, V., Mäkipää, R., Shashkov, M., Ivanova, N., Moskalenko, S., Rocheva, L., Grabarnik, P., Bobkova, K., Manov, A., Osipov, A., Burnasheva, E. & Komarov, A. New procedure for simulation of belowground competition can improve the performance of simulation models. submitted. Shanin, V., Komarov, A. & Mäkipää, R Tree species composition affects productivity and carbon dynamics on different site types in boreal forests. European Journal of Forest Research 133(2):

19 Silfver, T., Matti Rousi, Elina Oksanen, Heikki Roininen Genetic and environmental determinants of insect herbivore community structure in a Betula pendula population. F1000Research. Silfver, T., Aki Sinkkonen, Elina Oksanen, and Matti Rousi Early shoot growth termination in Betula pendula is associated with the number of overwintering aphid eggs on boreal birches. Evolutionary Ecology, October Wang, J., Zhang, H., Lei, M.,Hu, H. and Pulkkinen, P Effects of Tree Age and Bole Section on Pulpwood of Korean Spruce (Picea koraiensis Nakai). BioResources 9, Ťupek, B., Mäkipää, R., Heikkinen, J., Peltoniemi, M., Ukonmaanaho, L., Hokkanen, T., Nöjd, P., Nevalainen, S., Lingren, M. and Lehtonen, A., Foliar turnover rates in Finland - comparing estimates from needle-cohort and litterfall-biomass methods. Boreal Environment Research, in press. Vaario, Lu-Min, Eira-Maija Savonen, Mikko Peltoniemi, Toyohiro Miyazawa, Pertti Pulkkinen, Tytti Sarjala, Fruiting pattern of Tricholoma matsutake in southern Finland. Scan. J. For., DOI: / Other scientific publications or reports (inc. student works) Aalto, M Hybridihaavan kasvu ja menestyminen metsänviljelyssä. HAMK. Ammattikorkeakoulun opinnäytetyö, s. Anttila, P., Vaario, L-M., Xue-Pykäläinen, M., Pulkkinen, P. & Asikainen, A Forest biomass energy management and utilization plan at provincial level in China P.R. Final report for the Ministry of Agriculture and Forestry. 29p. Barton, I Report of the Scots pine (Pinus sylvestris L.) measurements in Suomussalmi area. Report. Finnish Forest Research Institute, 9 pp. Costas González, I Growth and sprouting of Populus tremula x tremuloides in two soils: clean soil and contaminated soil from sawmill. Report. University of Eastern Finland. Clavel, M Use of Aspens trees for cleaning a polluted soil at Luumäki. A follow-up report Agrocampus Ouest and Finnish Forest Research Institute. Desurmot, T. & Walinen, C Monitoring of Pines infected by Melampsora pinitorqua in Somerharju area. University of Lorraine, Enstip & METLA. Report. Díez Alonso, María Effect of years and origins into the seed production of Scots Pine (Pinus sylvestris) in Finland E.T.S. de Ingenierías Agrarias, University of Valladolid, University of Helsinki. MSc-thesis, 44 p

20 Guendehou, G. H. Sabin & Mäkipää, Raisa Approach to data collection for soil carbon modelling in Benin. Metlan työraportteja / Working Papers of the Finnish Forest Research Institute 290, Ibañez Salinas, E Clonal differences in volume productivity of the Narrow crowned Norway spruce, and the relation with the Nectria fuckeliana fungus Universitat de Lleida, MSc-thesis. Escola Tècnica Superior d Enginyeria Agrària. Irastorza Santori, R Global climate warming effects and variations in Aspen hybrids development for environmental predicted conditions for the years 2030 and 2100 in Finland. MSc-thesis. University of Helsinki and Universidad Politécnica de Madrid E. T. S. I. Montes. Le Dantec, T Effect of PAH on the growth of European (Populus tremula L.) and Hybrid Aspen clones (Populus tremula L. x Populus tremuloides Michx.) depending on stand density. Report. INP-ENSAT & Finnish Forest Research Institute, Haapastensyrjä unit. Richard, Y Silver Birch Adaptation to Climate Change. Report. Finnish Forest Research Institute and ENSAT, 34 p. Reiniharju, J Männyn (Pinus sylvestris L.) siitepölykilpailu ja sen merkitys siitepölyvälitteisessä geenivirrassa. Pro gradu tutkielma. Turun yliopisto, Biologian laitos, 51p. Salmi, A Onko Suomessa menestyvien puulajien käyttö biopuhdistuksessa mahdollista? Kandidaatin tutkielma. Helsingin yliopisto, metsätieteiden laitos, 23s. Tatzelt, J Phytoremediation with hybrid aspen. Report. Brandenburg University of Technology (BTU) and Metla, 15 p. Tatzelt, J The influence of oil and salt pollution on the growth of hybrid aspen. Branderburg University of technology.bachelor thesis, 55p. Watier, L. Rebollo Perez, J Use of aspens for cleaning polluted soil at Luumäki A progress report. Finnish Forest Research Institute. Vaario, L-M., Raimo Jaatinen, Susanna Huhtiniemi ja Pertti Pulkkinen Impacts of soil salinity on aspen tree growth and its soil fungal community in nursery. VIII Maaperätieteen päivät Maaperä-Maapallon Elävä Iho, Pro Terra No.67: Yrjälä, K., Siivonen, P., Quesada, C.L., Pulkkinen, P. & Mukherjee, S Microbes as proxies for PAH pollution: case study of an old creosote polluted site in Southeastern Finland. In: Leppälammi-Kujansuu, J., Soinne, H., Merilä, P., Rankinen, K., Salo, T. & Hänninen, P. (eds.). Maankäytön kestävyys. VII Maaperätieteiden päivien abstraktit. Pro Terra 61: