Foreign Norway spruce (Picea abies) provenances in Norway and effects on biodiversity.

Abstract

Aarrestad, P.A., Myking, T., Stabbetorp, O.E. & Tollefsrud, M.M. 2014. Foreign Norway spruce (Picea abies) provenances in Norway and effects on biodiversity. - NINA Report 1075. 39 pp. This literature review gives an overview of the distribution, taxonomy and genetic variations in Norway spruce (Picea abies) as background for evaluating whether native and foreign provenances of Norway spruce in Norway may have different effects on indigenous species and ecosystems according to current knowledge,. The modern range of Norway spruce in Europe is divided into a northern and a southern part. In the north, Norway spruce forms a large continuum covering almost the entire Fennoscandia, the Baltic States, Belarus, northern Poland and European Russia. In the southern range, the species mainly occurs along the mountain chains of central and south-eastern Europe. Norway spruce is a natural tree species, mainly in eastern and central parts of Norway, probably migrated from a large refugium on the East European Plain, following the retreat of the Scandinavian Ice Sheet. There is also evidence for migration from periglacial environments in northwestern Scandinavia. The genetic structure of Norway spruce is shaped by historical factors like glacial survival and processes during postglacial colonization and by present processes with large amount of gene flow over large distances. Since Norway spruce populations are strongly interconnected with gene flow, there are no sharp population boundaries in Europe. Provenance in forestry refers to the particular place where trees are growing or the place of origin of seeds or trees. Norway spruce from different European countries, especially from Germany and Austria, has been used in afforestation in Norway for several decades. Such foreign provenances may differ in adapted ecological traits, such as phenology, frost hardiness, production and spread of seeds, resulting in different growth- and spread potential of the provenances. We know that afforestation with Norway spruce affects the indigenous biodiversity through altered light conditions, water balance and nutrient cycling. In addition, intraspecific diversity in plants may affect the composition of associated species in the forest ecosystem. Thus, one can speculate that any better growing provenances will affect the indigenous biodiversity most. However, searches in national and international databases, as well as personal enquiries at different forest and environmental research institutes in Europe, have not uncovered any literature or studies in support of differential effects on biodiversity of different provenances of Norway spruce. Research on this subject is probably non-existent. Even if different provenances may affect the biodiversity differently, these effects are probably marginal compared to the effects of afforestation with Norway spruce itself when it is planted on habitats where there are not native spruce forest. In these areas density of planted trees, management of the plantation and the altered chemical composition of the soil are major determinants of altered biodiversity.

Aarrestad, P.A., Myking, T., Stabbetorp, O.E. & Tollefsrud, M.M. 2014. Foreign Norway spruce (Picea abies) provenances in Norway and effects on biodiversity. - NINA Rapport 1075. 39 s. Rapporten gir en oversikt over granas (Picea abies) utbredelse, taksonomi og genetisk variasjon som en bakgrunn for å vurdere om planting av norske og utenlandske provenienser av gran kan ha ulike effekter på stedegent biologisk mangfold. Ifølge oppdraget skal en slik vurdering gis på bakgrunn av en sammenstilling av eksisterende kunnskap. Granas utbredelse i Europa er delt i et nordlig og et sørlig område som utgjør to klart adskilte genetiske grupper, sannsynligvis som følge av isolasjon gjennom flere istider. I nord danner gran et sammenhengende område som dekker nesten hele Fennoskandia, Estland, Latvia, Litauen, Hviterussland, nordre deler av Polen og den europeiske delen av Russland. I sør opptrer grana hovedsakelig langs fjellkjedene i sentrale og sørøstlige deler av Europa. I Norge er gran hovedsakelig utbredt i østlige og sentrale deler av landet, med spredte populasjoner i indre strøk av Vestlandet og i Øst-Finnmark. Både paleodata og genetiske data viser at grana vandret inn til Norge fra et stort Russisk istidsrefugium langs både nordlige og sørlige innvandringsveier. Samtidig tyder genetiske data på at grana også har overlevd siste istid i Skandinavia. Det finnes møtesoner i Skandinavia fra både et østlig og et vestlig refugium med genetiske subgrupper som følge av de ulike historiske prosessene. Videre bidrar genflyt over store avstander til genetisk homogenisering. Proveniens (fra latin «provenir» – komme fra, opprinnelse) henviser til områdene der et treslag vokser eller stedsopprinnelsen til frø eller trær, og er ikke et taksonomisk begrep. Ulike provenienser av gran fra flere europeiske land, særlig fra Tyskland og Østerrike, har blitt benyttet i flere tiår til skogplanting i Norge. Slike utenlandske provenienser kan skille seg i adaptive økologiske egenskaper som fenologi, hardførhet mot frost og kulde, evne til frøproduksjon og frøspredning, noe som igjen kan føre til ulik vekst- og spredningspotensiale. Granplanting påvirker det stedegne biologiske mangfoldet betydelig gjennom redusert lystilgang, endret vannbalanse og næ- ringsomsetning i jorda. Man kunne således anta at de proveniensene av gran som har best vekstegenskaper ville påvirke den stedegne biodiversiteten mest. Imidlertid har søk i internasjonale databaser, så vel som forespørsler til miljø- og skogforskningsinstitusjoner i Europa, ikke avdekket noe litteratur eller erfaringsbasert kunnskap som bekrefter dette. Forskning på temaet er trolig ikke-eksisterende. Selv om ulike provenienser av gran skulle påvirke stedegent biologisk mangfold ulikt, vil slike forskjeller høyst sannsynlig være marginale, sammenlignet med effektene av selve granplantingen, der plantetetthet, skjøtsel av plantefeltene, endret jordkjemi og lysforhold er det viktigste påvirkningsfaktorene på biologisk mangfold.