Long-term response of spruce-fir stands to herbicide and precommercial thinning: observed and projected growth, yield, and financial returns in central Maine, USA

Herbicide application and precommercial thinning (PCT) are common silvicultural treatments used across North America and Europe. Despite this widespread use, long-term growth and yield responses from controlled experiments that include both of these treatments are relatively rare. We used 40-year growth and yield responses of spruce-fir stands to various combinations of early herbicide and PCT in a long-term silvicultural experiment in central Maine, USA, to calibrate the Forest Vegetation Simulator (Northeast Variant). Using the calibrated model, we projected rotation-length outcomes for stand development, merchantable wood volumes, and stumpage-based financial returns. Projections indicated gains in total yield (17%-31%) from herbicide treatments at the end of the rotation (~60 years postharvest) relative to untreated stands. Substantial increases in merchantable wood volume also were achieved with PCT. Twenty-four years after PCT, stand stumpage value averaged $907 USD*[ha.sup.-1] higher than that for unthinned stands. Total yield and stumpage gains from PCT were projected to continue through the end of rotation. Highest stumpage values resulted from combined herbicide and PCT treatments, followed by PCT-only and then herbicide-only. At end of rotation, highest net present value (NPV) resulted from PCT, whether alone or in combination with herbicides. PCT and herbicide investments substantially improved the NPV relative to untreated stands when using discount rates of 2% and 4%, but not when using a 6% rate. Our results documented that good financial returns are possible over the long-term from early investments in herbicide and PCT treatments in Maine spruce-fir stands. Resume: L'application d'herbicide et l'eclaircie precommerciale (EPC) sont des traitements sylvicoles couramment utilises en Amerique du Nord et en Europe. Malgre une utilisation repandue, il est plutot rare de trouver des experiences controlees qui ont pour objet les effets a long terme de ces deux traitements sur la croissance et la production. Nous avons utilise la reaction de 40 ans en croissance et en production de peuplements d'epinette et de sapin soumis a l'application hative de diverses combinaisons d'herbicide et d'EPC dans le cadre d'une experience sylvicole de longue duree etablie dans le centre du Maine, aux Etats-Unis, pour etalonner le simulateur de vegetation forestiere (version du nord-est). A l'aide du modele etalonne, nous avons simule les resultats apres une rotation complete en termes de developpement du peuplement, de volume de bois marchand et de rendement financier sous forme de droits de coupe. Dans le cas de l'application d'herbicide, les resultats indiquaient des gains en production totale de 17 a 31 % a la fin de la rotation (environ 60 ans apres la coupe) par rapport aux peuplements non traites. Une augmentation substantielle du volume de bois marchand a aussi ete observee apres l'EPC. Les droits de coupe etaient en moyenne 907 $US a l'hectare plus eleves que dans les peuplements non eclaircis 24 ans apres l'EPC. Les resultats indiquaient que les gains en production totale et en droits de coupe persistaient jusqu'a la fin de la rotation. Les droits de coupe les plus eleves ont ete obtenus par l'application combinee d'herbicide et de l'EPC, suivie de l'EPC seule, puis d'herbicide seul. A la fin de la rotation, la plus forte valeur actualisee nette (VAN) a ete obtenue avec l'EPC seule ou combinee a l'application d'herbicide. Les investissements consentis pour l'application d'herbicide et de l'EPC ont augmente substantiellement la VAN par rapport aux peuplements non traites lorsque des taux d'interet de 2 et 4 % etaient utilises, mais ce n'etait pas le cas avec un taux de 6 %. Nos resultats indiquent que de bons rendements sont possibles a long terme a condition d'investir dans l'application d'herbicide et l'EPC tot dans le developpement des peuplements d'epinette et de sapin du Maine.
Introduction Herbicide application and precommercial thinning (PCT) are common silvicultural treatments used in the successful regeneration and early management of conifer forests across North America (Cain 1999; Pothier 2002; Zhang [...]