Effect of fertilization on the chemical defense of Norway spruce (Picea abies)

For at Norge skal nå målene i klimameldingen har staten gitt tilskudd til skoggjødsling som et av flere virkemidler. Innen skogbruket har gjødsling blitt godt mottatt og blitt en av de mest lønnsomme investeringene etter at staten gikk inn med betydelige tilskudd. Gjødsling gir derfor en svært samfunnsøkonomisk og ikke minst klimamessig gevinst ved økt karbonopptak. Samtidig har gjødsling også noen miljøkonsekvenser som bør legges på vektskåla for å kunne ta bærekraftige beslutninger. Denne oppgaven har som mål å undersøke hvilken effekt gjødsel har på det kjemiske forsvaret hos Norsk gran (Picea abies). Følgende hypoteser er utarbeidet for å avklare dette spørsmålet: Ⅰ) N-gjødsling fører til økt nitrogeninnhold i nålene. Ⅱ) Askegjødsling fører til økt nitrogeninnhold i nålene. Ⅲ) Gjødsling reduserer granas produksjon av kjemiske forsvarsstoffer. Ⅳ) Det er høyere konsentrasjon av fenoler i fjorårets nåler sammenlignet med årets. Studieområdet var en granskog i Hobøl/Østfold plantet på 1950-tallet for så senere tynnet i 2006/2007. Skogen ble så gjødslet i 2013 med aske, nitrogen og kombinasjonen aske + nitrogen. Nåler av årets og fjorårets årgang ble samlet inn. Disse ble så merket, tørket, veid og pulverisert før videre analyse av karbon (C), nitrogen (N), lavmolekylærer fenoler og kondenserte tanniner. Fenolkonsentrasjonen var høyere i fjorårets nåler sammenlignet med årets. N-gjødsling økte både N% og C% i nålene, men fordi økningen i N% var størst ble C/N redusert. Askegjødsling reduserte N%, og dermed økte C/N. Askegjødsling, N-gjødsling og kombinasjonen av disse reduserte den totale konsentrasjonen av flavonoider, mens totalkonsentrasjonen av stilbener og fenolsyrer økte. Kombinert gjødsling med askegjødsel og N-gjødsel reduserte de MeOH-løselige kondenserte tanninene i begge årganger, men kun for årets nåler av de MeOH-uløslige tanninene. Askegjødsel reduserte konsentrasjonen i årets nåler av MeOH-løslige og MeOH-uløslige tanniner. Utenom dette hadde ikke gjødslingsregimene noen effekt på det kjemiske forsvaret. Siden totalkonsentrasjonen av fenoler ikke ble påvirket av gjødslingen kan mine resultater tyde på at trærne ikke reduserer, men omprioriterer sitt kjemiske forsvar ved økt næringstilgang. Jeg kan derfor konkludere med at gjødsel har ulike virkninger på granas forsvarssystem etter hvilken gjødsel som blir brukt og hvilken årgang nålene er analysert i fra. Dette vil kunne ha en betydning for hvor motstandsdyktig skogen vil være i en sårbar situasjon hvor skadegjørere kan få et konkurransefortrinn.In order for Norway to reach the targets of climate change, the government has established a subsidy for fertilizing forest as one of several instruments. Together with the forestry fund is one of the most profitable investments for forest owners. Fertilizing therefore provides a very socioeconomic and, not least, climate-friendly gain from increased carbon footprint. At the same time fertilizing also has some environmental consequences that should be emphasized in order to make sustainable decisions. This thesis aims to investigate the effect of fertilizing on the chemical defense of Norway spruce (Picea abies). The following hypotheses have set up/put forward to clarify this question: Ⅰ) Fertilization results in increased nitrogen content in the needles. Ⅱ) Fertilization results in increased nitrogen content in the needles. Ⅲ) Fertilization reduces the production of chemical defenses in spruce. Ⅳ) There is higher concentration of phenols in last year's needles compared to those from the current year. The field of study was a spruce forest in Hobøl/Østfold planted in the 1950s and later thinned in 2006/2007. The forest was then divided for different treatments in 2013. The plots was fertilized with ash, nitrogen and the combination of ash + nitrogen and control plots. Needles of the current year and previous year were collected. These were further labeled, dried, weighed and powdered prior to further analysis of carbon (C), nitrogen (N), low-molecular phenolics and condensed tannins. The results show a difference in phenolic concentration between the current year and previous year needles. N-fertilization had an increased effect on N% in the needles. Nitrogen also seemed to increase the C% but decreasing on C/N. Ash as fertilization seemed to decrease at N% but was the treatment that increased C/N. Fertilization reduced the concentration of the flavonoids and condensed tannins groups while the stilbene and phenolic groups increased in concentration. This may indicate that the trees do not reduce but, if possible, re-prioritize their chemical defense through increased nutrition. Combined fertilization with ashes + nitrogen seemed decreasing for both years of the MeOH-soluble condensed tannins. Ash fertilization seems to reduce the concentration of MeOH-insoluble tannins current year needles. Therefore, I can conclude that fertilization has varying effects on the spruce defense system according to which fertilization is being used and what year needles are analyzed from. This could have an impact on how resistant the forest will be in an exposed situation where harmmarkers get a competitive edge.submittedVersionM-S