Artikkelit jotka sisältävät avainsanan 'LAI'.

Antonio Rodríguez. (2018). Promoting biodiversity and ecosystem services in managed boreal forests through disturbance-mediated functional heterogeneity. https://doi.org/10.14214/df.266

Suurin osa maailman metsistä sijaitsee suojelualueiden ja metsäplantaasien ulkopuolella. Metsien monikäyttö on tavallista näissä metsissä. Näissä metsissä onkin periaatteessa mahdollista toteuttaa kestävää metsien käyttöä, joka turvaa metsien monien tuotteiden saatavuuden ja ylläpitää metsien ekosysteemipalveluita. Käytännössä näiden metsien käyttö on kuitenkin usein voimaperäistä ja tähtää usein vain yhden tuotteen – puubiomassan – tuottamiseen. Tällöin metsien käyttö ja hoito johtavat metsien yksipuolisuuteen, joka jättää huomioimatta metsien monet toiminnalliset merkitykset, niiden biologisen monimuotoisuuden ja ekosysteemipalvelut.

Työssäni tutkin, miten metsien toiminnallinen heterogeenisuus vaikuttaa metsien monimuotoisuuteen ja metsien ekosysteemipalveluihin. Työ perustuu laaja-alaiseen metsäekologiseen kokeelliseen asetelmaan, jossa on mukana metsien erilaisia hakkuutapoja sekä metsän polttoja. Koeasetelman käsittelyt perustuvat metsien häiriödynamiikkaan. Koeasetelma perustettiin vuonna 2000, ja se on käsittelyjen ja koeyksiköiden tasolla tilastollisesti toistettu. Tutkimuksen kohteena ovat erilaiset hakkuut, joissa metsien säästöpuuston määrä vaihtelee, yhdistettynä metsän polttoon. Koeasetelmaan sisältyy 24 koemetsikköä.

Tulokset osoittavat, että metsän polton ja riittävän suuren säästöpuumäärän yhdistäminen metsikkötasolla parantaa puolukan satoisuutta. Palon jälkeen metsiin jäävät kuollut puuaines yhdessä maaperän palonjälkeisen rakenteen kanssa lisäävät metsävarpujen pölyttäjien (mesipistiäisten) määrää ja monipuolisuutta, koska pölyttäjille on näissä metsissä tarjolla sopivia pesänrakennuspaikkoja. Varhaiset, poltetut metsien sukkessiovaiheet ylläpitävät myös useiden loishyönteisten monipuolisuutta, mikä on yhteydessä näiden metsien häiriönjälkeisen kasvillisuuden rakenteelliseen monipuolisuuteen.

Metsikkötasoa laajemmalla maisematasolla vanhat metsät ovat tärkeitä etenkin mustikan kukinnalle ja marjatuotannolle. Vanhat metsät täydentävät nuorissa, häiriön jälkeisissä metsissä pesivien ja lisääntyvien pölyttäjähyönteisten pölytys- ja ruokailumahdollisuuksia. Vanhat metsät yhdessä erilaisten hakkuualueiden säästöpuumäärien ja metsäpalon (kulotuksen) vaihtelun kanssa ylläpitävät ja lisäävät pölyttäjäyhteisöjen monipuolisuutta sekä ajallisesti että alueellisesti. Lajistollisesti monipuolinen pölyttäjäyhteisö on tulosteni mukaan myös toiminnallisesti monipuolinen, etenkin poltetuilla alueilla.

Tulosteni merkittävin yleinen päätelmä on, että metsien luontaisten häiriöiden jäljitteleminen talousmetsissä – esimerkiksi riittävän säästöpuumäärän ja kulotuksen avulla – yhdessä suojeltujen vanhojen metsien kanssa on erityisen tärkeää, kun metsien käytön kestävyyttä kehitetään niin, että metsät pystyvät ylläpitämään niiden tarjoamat kriittiset ekosysteemipalvelut – kuten metsävarpujen pölytyksen – sekä turvaamaan metsien monimuotoisuuden.

  • Rodríguez, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti antro@student.uef.fi (email)
Katri Himanen. (2018). Seed quality attributes in seedling production of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). https://doi.org/10.14214/df.261

Kuusi (Picea abies (L.) Karst.) on metsänviljelyn pääpuulaji pohjoismaissa. Suomessa tuotetaan vuosittain noin 100 miljoonaa kuusen tainta. Kuusen siementuotanto on sidoksissa lajin lisääntymisbiologiaan: hyvät siemenvuodet toistuvat harvoin ja merkittävä osa siemenistä on tavallisesti tyhjiä tai hyönteisten vaurioittamia. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan siementen laadun eri osa-alueiden vaikutusta paakkutaimituotantoon sekä mahdollisuuksia parantaa siementen ja taimien laatua siementen esikäsittelyillä. Lisäksi tarkastellaan siementen laadun ja painon vaihtelua metsiköstä ja siemenviljelykseltä kerätyssä aineistossa ja vaihtelun merkitystä siemensaantoon.

Väitöskirjan ensimmäisessä osajulkaisussa eristettiin kaupallisista siemeneristä niissä esiintyvät sienet ja tutkittiin siementen liotuskäsittelyiden vaikutusta näiden runsauteen. Tutkituissa kolmessa siemenerässä esiintyi patogeenisiä sienilajeja, mutta suurin osa lajistosta oli saprofyyttistä. Taimipolteoireiden esiintyvyyttä tutkittiin agar-alustalla ja turpeessa tehdyissä orastumiskokeissa. Taimipoltteen yleisyys vaihteli siemenerittäin agar-alustalla, muttei turpeessa, mikä korostaa kasvatusolosuhteiden merkitystä siementen mukana leviävien sienitautien ehkäisemisessä.

Siementen liotuskäsittelyt aikaistivat itämistä laboratoriossa sekä orastumista taimitarhakokeissa. Liotuskäsittelyn avulla voitiin lajitella siemeneristä pois tyhjät ja hyönteisten vaurioittamat siemenet. Työn toisessa osajulkaisussa tarkasteltiin yksivuotiaaksi kasvatetuilla taimilla orastumisajankohdan ja taimien laadun yhteyttä. Mitä myöhemmin taimi orastui, sitä todennäköisemmin siitä kehittyi huonolaatuinen, ns. raakkitaimi. Siementen liotuskäsittelystä oli hyötyä 1,5-vuotiaaksi kasvatettujen taimien kehitykselle. Tulosten mukaan raakkitaimien osuus pieneni ja taimien koko kasvoi liotuskäsittelyn seurauksena. Tulosten perusteella esikäsittelyn vaikutus riippuu itämisen ja taimien alkukehityksen aikaisista olosuhteista.

Väitöskirjan neljännessä osajulkaisussa havaittiin täysien siementen osuuksien vaihtelevan yksittäisten puiden, tai siemenviljelyksillä kloonien, välillä. Metsikköaineistossa myös hyönteistuhojen osuus vaihteli puittain. Siementen keskipainot vaihtelivat niin ikään puiden tai kloonien välillä, mutta varianssikomponenttianalyysin mukaan kävyn sisäinen siementen painon varianssi on käpyjen ja puiden tai kloonien välistä painovaihtelua suurempaa. Siementen painolajittelu vaikuttaa näin ollen vähemmän siemenerän geneettiseen kokoonpanoon kuin aiemmin on ajateltu.

Siementen laatu ei ole siementuottajien, taimitarhatuotannon ja yhteiskunnan näkökulmista yhtenäinen käsite vaan laadun eri osa-alueet ovat niille eri tavoin merkityksellisiä, ja niiden keinot laadun ohjailuun ovat erilaisia.

  • Himanen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti katri.himanen@luke.fi (email)
Olalla Díaz-Yáñez. (2018). Integrating the risk of natural disturbances into forest management in Norway. https://doi.org/10.14214/df.258

Luonnolliset häiriötekijät voivat nopeasti muuttaa metsien rakennetta sekä lajien välisiä suhteita. Niiden vaikutukset voivat myös vaarantaa metsäekosysteemin tuottamien palveluiden ja tuotteiden hankintaa. Sen vuoksi metsänhoidon suunnitelmien laadinnassa on hyvin tärkeää ottaa huomioon luonnolliset häiriötekijät. Tämä tutkimus esittää yleiset puitteet riskien sisällyttämiseksi pitkän aikavälin metsähoitoon kahden päävaiheen avulla: 1) riskien arviointi (tuhojen tunnistaminen ja mallintaminen) ja 2) riskien hallinta (simulointi ja optimointi). Tutkimus luonnehtii Norjassa esiintyviä pääasiallisia metsäluonnon häiriöitä sekä merkittävimpien häiriötekijöiden osalta tutkitaan niiden esiintyvyys- ja tuhomalleja. Tulokset osoittavat, että Norjassa tärkeimmät luonnolliset häiriöt ovat lumi, tuuli sekä sorkkaeläinten laidunnus. Malli tunnistaa mitkä metsikkö- ja kasvupaikkamuuttujista vaikuttavat eniten metsätuhojen ennustettavuuteen. Laidunnuksen tuhojen esiintyvyyteen vaikuttaa mallin mukaan metsikön ikä, koko sekä tiheys. Lumi- ja tuulituhojen mallintamisessa tärkeimmiksi muuttujiksi nousi metsikön tiheys, rakenne, keskiläpimitta ja korkeus mutta myös kasvupaikkatekijöistä leveysaste ja kasvupaikan korkeus merenpinnasta. Lumi- ja tuulituhomallit käyttävät kovariaatteja kuten pohjapinta-ala, korkeus, läpimitta ja hoikkuus. Näitä malleja käytettiin metsikön dynaamisessa simulaatiossa jossa optimointiin metsänhoidon riskienhallintaohjeita. Optimaalinen metsänhoitosuunnitelma kuusivaltaisille kuvioille lyhensi kiertoaikaa sekä jätti pienempiä tilavuuksia kiertoajan loppupuolelle. Väitöskirja antaa merkityksellistä tietoa luonnollisista häiriötekijöistä joita metsäsuunnittelijat voivat käyttää metsänhoidonsuunnittelussa riskienarvioinnissa. jne.

Antti-Juhani Pekkarinen. (2018). Ecology and economics of reindeer herding systems. https://doi.org/10.14214/df.249

Tässä väitöskirjassa kehitetään, parametrisoidaan ja validoidaan yksityiskohtainen taloudellis-ekologinen malli poropopulaatiosta, sen energiaresursseista ja käytöstä. Mallin avulla tutkitaan paliskunnan mahdollisimman suurta kestävää tulotasoa tavoittelevaa teurastusta, populaation ruokintaa ja laidunten käytön säätelyä. Erilaisiin lähtökohtiin perustuvia arvioita taloudellis-ekologisista optimiratkaisuista verrataan poronhoidon nykytilaan.

Poronhoito on merkittävä elinkeino erityisesti Ylä-Lapin alueella ja samalla kiinteä osa saamelaista kulttuuria. Poro (Rangifer tarandus L.) vaikuttaa arktiseen ympäristöön ja populaation omiin ravintoresursseihin erityisesti jäkälikköjä kuluttamalla. Poron riippuvuus jäkälän määrästä vastaakin ekologiassa paljon tutkittua dynaamista kuluttaja-resurssi – systeemiä. Taloudellinen tarkastelu lisää tähän klassiseen ekologiseen malliin ihmisen vaikutuksen luonnonvarojen hyödyntäjänä ja muokkaajana. Tämä lisäys on välttämätön, jotta poronhoidosta saataisiin kuva pohjoiseen arktiseen luontoon sopeutuneena tärkeänä ja kulttuurisesti omaleimaisena taloudellista ylijäämää tavoittelevana elinkeinona.

Väitöskirjan malli perustuu poro-jäkälä dynamiikkaan, mutta sisältää myös muut luontaiset ravintolähteet sekä lisärehun. Ekologinen malli nojaa laajasti käytettyihin teorioihin ja metodeihin, kuten eläinyksilöiden optimaalisen ravinnon valinnan teoriaan ja dynaamiseen ikä- ja sukupuoliluokkaiseen mallirakenteeseen. Optimointi ratkaistaan kehittyneillä matemaattisilla algoritmeilla. Malli sisältää yksityiskohtaisen kuvauksen tuloista, kustannuksista, poronhoidolle maksetuista tuista ja huomioi korkokannan vaikutukset. Tuloksena on aikaisempaa tutkimusta oleellisesti realistisempi monitieteinen kuvaus poro-laidun dynamiikasta ja porotaloudesta.

Vastoin luonnonvarataloustieteen klassista tulosta poropopulaation optimaalinen koko on realistisilla positiivisilla korkokannoilla suurempi kuin koron ollessa nolla. Vastaavasti jäkälämäärä on alhaisempi. Yksi tutkimuksen päätuloksista on, että, taloudellisesti optimaaliset teurastukset kohdistetaan vasoihin. Aikuiset naaraat on kannattavinta teurastaa yhdeksän ja koiraat viiden vuoden ikäisinä. Verrattuna aikaisempaan tutkimukseen yksi väitöskirjan mallien edistysaskel on joustavan poron polygamisen luonteen huomioivan pariutumismallin käyttäminen. Tämän seurauksena saadaan arvio optimaalisesta populaation sukupuolijakaumasta samoin kuin eri sukupuolta olevien eläinyksilöiden taloudellisesta arvosta. Sovelletussa pariutumismallissa sekä koiras-naaras suhde että koiraiden ja naaraiden ikäluokkarakenne vaikuttavat syntyvien vasojen määrään. Koiraiden määrä voidaan pitää pienenä niiden korkean lisääntymiskyvykkyyden seurauksena. Tästä seuraa, että marginaalisen koiraan taloudellinen arvo on naarasta korkeampi.

Väitöskirjan tulokset osoittavat, että tutkittaessa taloudellisesti kestävää poronhoitoa tulee sekä ekologiset että taloustieteelliset tekijät huomioida monipuolisesti. Yksi väitöskirjan päätuloksista on, että taloudellisesti optimaalinen jäkäläbiomassa on selvästi pienempi kuin aikaisemmissa tutkimuksissa. Tähän on sekä ekologisia ja taloudellisia että poronhoidollisia syitä: korkea korko, vähäinen vanhan metsän määrä, laidunkierron puuttuminen, runsas lupon määrä ja valtion suorat tulotuet alentavat kaikki jäkäläbiomassan määrää tasapainotilassa. Lisäksi joissain tapauksissa intensiiviseen lisäruokintaan pohjautuva poronhoito saattaa olla taloudellisesti kannattavinta. Tämä johtaa alhaisiin jäkälämääriin ja jäkälälaidunten kulumiseen.

Väitöskirjassa arvioitu talviaikainen jäkälän hukkaantuminen laidunnuksen seurauksena vastaa jo aikaisemmissa optimointimalleissa käytettyä, mutta kesäaikainen jäkälän hukkaantuminen on tallaantumisen vuoksi huomattavasti suurempaa. Tulos korostaa vuodenaikaisen laidunkierron merkitystä jäkälän kulumisen estämisessä. Validointitulokset osoittavat, että malli pystyy myös hyvin kuvamaan jäkälän määrän kehitystä. Validoidulla mallilla tehdyt arviot taloudellisesti optimaalisesta jäkälämäärästä ovat korkeampia verrattuna laidunten nykytilaan poronhoitoalueella. Jäkälän lisääminen tasolle, jossa taloudellisesti kannattava poronhoito voi perustua luonnonlaitumiin kestää mallilla saatavien arvioiden mukaan vuosikymmeniä ja vaatisi osin myös voimakkaita poromäärien leikkauksia. Myös lisäruokinnan käyttäminen on kannattavaa sopeutumisen alkuvuosina. Kuitenkaan välittömillä teurastuksilla toteutettu mahdollisimman nopea sopeutumisratkaisu jäkäliköiden elvyttämiseksi ei näytä taloudellisesti perustellulta. Hitaampi sopeuttaminen hyödyntää paremmin poropopulaation ikäluokkarakennetta ja huomioi poronomistajien tarpeen säilyttää riittävä tulotaso myös sopeuttamisjakson aikana.

Bioekonomisia malleja on metsä- ja kalataloudesta käytetty runsaasti käytännön kysymysten ja suositusten laatimiseen. Myös tässä väitöskirjassa kehitettyä porotalouden mallia voidaan käyttää monien empiiristen, soveltavien ja käytännön kysymysten tarkasteluun. Mallilla voidaan tutkia kilpailevien maankäyttömuotojen aiheuttamia kustannuksia ja esimerkiksi erilaisten geneettisten muutosten taloudellista potentiaalia. Lisäksi voidaan arvioida petoeläinten porotaloudelle aiheuttamia kustannuksia. Maa- ja metsätalousministeriö määrittää kymmenvuosittain suurimmat sallitut poroluvut eri paliskunnille. Kehitetyllä mallilla voidaan tuottaa erilaisiin lähtökohtiin perustuvia arvioita taloudellis-ekologisesti perustelluista poromääristä. Mallin dynaaminen rakenne huomioi ikäluokkarakenteesta syntyvät viiveet sopeutumisprosesseissa ja näin voidaan arvioida kannattavimpia sopeutumispolkuja nykytilanteesta kohti tavoiteltavia poromääriä.

  • Pekkarinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti antti-juhani.pekkarinen@helsinki.fi (email)
Antti-Juhani Pekkarinen. (2018). Ecology and economics of reindeer herding systems. https://doi.org/10.14214/df.249

Tässä väitöskirjassa kehitetään, parametrisoidaan ja validoidaan yksityiskohtainen taloudellis-ekologinen malli poropopulaatiosta, sen energiaresursseista ja käytöstä. Mallin avulla tutkitaan paliskunnan mahdollisimman suurta kestävää tulotasoa tavoittelevaa teurastusta, populaation ruokintaa ja laidunten käytön säätelyä. Erilaisiin lähtökohtiin perustuvia arvioita taloudellis-ekologisista optimiratkaisuista verrataan poronhoidon nykytilaan.

Poronhoito on merkittävä elinkeino erityisesti Ylä-Lapin alueella ja samalla kiinteä osa saamelaista kulttuuria. Poro (Rangifer tarandus L.) vaikuttaa arktiseen ympäristöön ja populaation omiin ravintoresursseihin erityisesti jäkälikköjä kuluttamalla. Poron riippuvuus jäkälän määrästä vastaakin ekologiassa paljon tutkittua dynaamista kuluttaja-resurssi – systeemiä. Taloudellinen tarkastelu lisää tähän klassiseen ekologiseen malliin ihmisen vaikutuksen luonnonvarojen hyödyntäjänä ja muokkaajana. Tämä lisäys on välttämätön, jotta poronhoidosta saataisiin kuva pohjoiseen arktiseen luontoon sopeutuneena tärkeänä ja kulttuurisesti omaleimaisena taloudellista ylijäämää tavoittelevana elinkeinona.

Väitöskirjan malli perustuu poro-jäkälä dynamiikkaan, mutta sisältää myös muut luontaiset ravintolähteet sekä lisärehun. Ekologinen malli nojaa laajasti käytettyihin teorioihin ja metodeihin, kuten eläinyksilöiden optimaalisen ravinnon valinnan teoriaan ja dynaamiseen ikä- ja sukupuoliluokkaiseen mallirakenteeseen. Optimointi ratkaistaan kehittyneillä matemaattisilla algoritmeilla. Malli sisältää yksityiskohtaisen kuvauksen tuloista, kustannuksista, poronhoidolle maksetuista tuista ja huomioi korkokannan vaikutukset. Tuloksena on aikaisempaa tutkimusta oleellisesti realistisempi monitieteinen kuvaus poro-laidun dynamiikasta ja porotaloudesta.

Vastoin luonnonvarataloustieteen klassista tulosta poropopulaation optimaalinen koko on realistisilla positiivisilla korkokannoilla suurempi kuin koron ollessa nolla. Vastaavasti jäkälämäärä on alhaisempi. Yksi tutkimuksen päätuloksista on, että, taloudellisesti optimaaliset teurastukset kohdistetaan vasoihin. Aikuiset naaraat on kannattavinta teurastaa yhdeksän ja koiraat viiden vuoden ikäisinä. Verrattuna aikaisempaan tutkimukseen yksi väitöskirjan mallien edistysaskel on joustavan poron polygamisen luonteen huomioivan pariutumismallin käyttäminen. Tämän seurauksena saadaan arvio optimaalisesta populaation sukupuolijakaumasta samoin kuin eri sukupuolta olevien eläinyksilöiden taloudellisesta arvosta. Sovelletussa pariutumismallissa sekä koiras-naaras suhde että koiraiden ja naaraiden ikäluokkarakenne vaikuttavat syntyvien vasojen määrään. Koiraiden määrä voidaan pitää pienenä niiden korkean lisääntymiskyvykkyyden seurauksena. Tästä seuraa, että marginaalisen koiraan taloudellinen arvo on naarasta korkeampi.

Väitöskirjan tulokset osoittavat, että tutkittaessa taloudellisesti kestävää poronhoitoa tulee sekä ekologiset että taloustieteelliset tekijät huomioida monipuolisesti. Yksi väitöskirjan päätuloksista on, että taloudellisesti optimaalinen jäkäläbiomassa on selvästi pienempi kuin aikaisemmissa tutkimuksissa. Tähän on sekä ekologisia ja taloudellisia että poronhoidollisia syitä: korkea korko, vähäinen vanhan metsän määrä, laidunkierron puuttuminen, runsas lupon määrä ja valtion suorat tulotuet alentavat kaikki jäkäläbiomassan määrää tasapainotilassa. Lisäksi joissain tapauksissa intensiiviseen lisäruokintaan pohjautuva poronhoito saattaa olla taloudellisesti kannattavinta. Tämä johtaa alhaisiin jäkälämääriin ja jäkälälaidunten kulumiseen.

Väitöskirjassa arvioitu talviaikainen jäkälän hukkaantuminen laidunnuksen seurauksena vastaa jo aikaisemmissa optimointimalleissa käytettyä, mutta kesäaikainen jäkälän hukkaantuminen on tallaantumisen vuoksi huomattavasti suurempaa. Tulos korostaa vuodenaikaisen laidunkierron merkitystä jäkälän kulumisen estämisessä. Validointitulokset osoittavat, että malli pystyy myös hyvin kuvamaan jäkälän määrän kehitystä. Validoidulla mallilla tehdyt arviot taloudellisesti optimaalisesta jäkälämäärästä ovat korkeampia verrattuna laidunten nykytilaan poronhoitoalueella. Jäkälän lisääminen tasolle, jossa taloudellisesti kannattava poronhoito voi perustua luonnonlaitumiin kestää mallilla saatavien arvioiden mukaan vuosikymmeniä ja vaatisi osin myös voimakkaita poromäärien leikkauksia. Myös lisäruokinnan käyttäminen on kannattavaa sopeutumisen alkuvuosina. Kuitenkaan välittömillä teurastuksilla toteutettu mahdollisimman nopea sopeutumisratkaisu jäkäliköiden elvyttämiseksi ei näytä taloudellisesti perustellulta. Hitaampi sopeuttaminen hyödyntää paremmin poropopulaation ikäluokkarakennetta ja huomioi poronomistajien tarpeen säilyttää riittävä tulotaso myös sopeuttamisjakson aikana.

Bioekonomisia malleja on metsä- ja kalataloudesta käytetty runsaasti käytännön kysymysten ja suositusten laatimiseen. Myös tässä väitöskirjassa kehitettyä porotalouden mallia voidaan käyttää monien empiiristen, soveltavien ja käytännön kysymysten tarkasteluun. Mallilla voidaan tutkia kilpailevien maankäyttömuotojen aiheuttamia kustannuksia ja esimerkiksi erilaisten geneettisten muutosten taloudellista potentiaalia. Lisäksi voidaan arvioida petoeläinten porotaloudelle aiheuttamia kustannuksia. Maa- ja metsätalousministeriö määrittää kymmenvuosittain suurimmat sallitut poroluvut eri paliskunnille. Kehitetyllä mallilla voidaan tuottaa erilaisiin lähtökohtiin perustuvia arvioita taloudellis-ekologisesti perustelluista poromääristä. Mallin dynaaminen rakenne huomioi ikäluokkarakenteesta syntyvät viiveet sopeutumisprosesseissa ja näin voidaan arvioida kannattavimpia sopeutumispolkuja nykytilanteesta kohti tavoiteltavia poromääriä.

  • Pekkarinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti antti-juhani.pekkarinen@helsinki.fi (email)
Milla Niemi. (2016). Animal-vehicle collisions – from knowledge to mitigation. https://doi.org/10.14214/df.213

Laajeneva tieverkko ja kasvavat liikennemäärät aiheuttavat monenlaisia ekologisia ongelmia, joista yksi näkyvimmistä on eläinten liikennekuolleisuus. Samalla liikenneonnettomuudet suurikokoisten nisäkkäiden, erityisesti hirvieläinten, kanssa muodostavat uhkan liikenneturvallisuudelle. Liikenteen ympäristövaikutusten, eläinten tarpeiden ja ihmisen hyvinvoinnin yhteensovittamiseen tarvitaan siksi jatkuvasti uusia ja entistä tehokkaampia ratkaisuja. Tämän väitöskirjatyön ensisijaisena tavoitteena oli lisätä ymmärrystä hirvieläinkolareista ja niiden tapahtumiseen vaikuttavista tekijöistä Suomessa. Lisäksi työssä pohdittiin keinoja eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisyyn.

Työn ensimmäisen osatutkimuksen tulokset vahvistivat käsitystä siitä, että hirvikannan koko on vuositasolla merkittävin kolarimääriin vaikuttava tekijä. Hirvikolareiden kuukausittainen jakauma vastasi niin ikään ennakkokäsityksiä: pelti rytisee Suomen maanteillä erityisesti syys-lokakuussa ja tätä matalampi onnettomuushuippu ajoittuu alkukesän kuukausille. Kiinnostavasti henkilövahinkoihin johtaneita hirvikolareita tapahtui suhteellisesti eniten kesän kuukausina.

Kevään ja alkukesän hirvikolaripiikki on meillä jokavuotinen ilmiö. Toisessa osatutkimuksessa kolareiden tarkemman ajoituksen havaittiin kuitenkin vaihtelevan kevään lämpötilojen mukaan; hirvikolarit tapahtuivat aikaisemmin lämpiminä keväinä. Viimeisten parin vuosikymmenen aikana kasvukauden alku on aikaistunut, joten samalla kevätkesän kolaripiikki on siirtynyt aikaisemmaksi.

Hirvionnettomuuksien lisäksi Suomen teillä tapahtuu joka vuosi tuhansia törmäyksiä pienten hirvieläinten kanssa. Kolmannessa osatutkimuksessa verrattiin samalla alueella elävien hirvieläinlajien liikennekuolleisuutta suhteessa eläinkantojen kokoon. Valkohäntäkauriin (valkohäntäpeura) todettiin kärsivän suhteellisesti suurimmasta liikennekuolleisuudesta. Toiseksi eniten kolaroitiin hirvien kanssa. Metsäkauriin ja täpläkauriin (kuusipeura) kanssa onnettomuuksia tapahtui populaatiokokoon suhteutettuna vähiten.

Eläinkolareiden ennaltaehkäisyyn on kehitetty monia erilaisia keinoja. Yhtenä lupaavimmista ratkaisuista pidetään eläinten käyttöön suunniteltuja yli- tai alikulkuja, joilla eläinten tienylitykset ohjataan eri tasoon liikenteen kanssa. Väitöskirjan neljännessä osatutkimuksessa selvisi, että vesistösiltojen yhteyteen jätetyt kuivan maan kaistaleet elin niin sanotut kuivapolut vähensivät tehokkaasti pienten ja keskikokoisten eläinten liikennekuolleisuutta.

Väitöskirjatyön tulokset alleviivaavat tarvetta kehittää erilaisia eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisykeinoja. Kehitystyön tueksi tarvitaan paitsi lajikohtaista, myös alueellista tietoa eläinonnettomuuksista ja niihin

  • Niemi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti milla.niemi@helsinki.fi (email)
Milla Niemi. (2016). Animal-vehicle collisions – from knowledge to mitigation. https://doi.org/10.14214/df.213

Laajeneva tieverkko ja kasvavat liikennemäärät aiheuttavat monenlaisia ekologisia ongelmia, joista yksi näkyvimmistä on eläinten liikennekuolleisuus. Samalla liikenneonnettomuudet suurikokoisten nisäkkäiden, erityisesti hirvieläinten, kanssa muodostavat uhkan liikenneturvallisuudelle. Liikenteen ympäristövaikutusten, eläinten tarpeiden ja ihmisen hyvinvoinnin yhteensovittamiseen tarvitaan siksi jatkuvasti uusia ja entistä tehokkaampia ratkaisuja. Tämän väitöskirjatyön ensisijaisena tavoitteena oli lisätä ymmärrystä hirvieläinkolareista ja niiden tapahtumiseen vaikuttavista tekijöistä Suomessa. Lisäksi työssä pohdittiin keinoja eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisyyn.

Työn ensimmäisen osatutkimuksen tulokset vahvistivat käsitystä siitä, että hirvikannan koko on vuositasolla merkittävin kolarimääriin vaikuttava tekijä. Hirvikolareiden kuukausittainen jakauma vastasi niin ikään ennakkokäsityksiä: pelti rytisee Suomen maanteillä erityisesti syys-lokakuussa ja tätä matalampi onnettomuushuippu ajoittuu alkukesän kuukausille. Kiinnostavasti henkilövahinkoihin johtaneita hirvikolareita tapahtui suhteellisesti eniten kesän kuukausina.

Kevään ja alkukesän hirvikolaripiikki on meillä jokavuotinen ilmiö. Toisessa osatutkimuksessa kolareiden tarkemman ajoituksen havaittiin kuitenkin vaihtelevan kevään lämpötilojen mukaan; hirvikolarit tapahtuivat aikaisemmin lämpiminä keväinä. Viimeisten parin vuosikymmenen aikana kasvukauden alku on aikaistunut, joten samalla kevätkesän kolaripiikki on siirtynyt aikaisemmaksi.

Hirvionnettomuuksien lisäksi Suomen teillä tapahtuu joka vuosi tuhansia törmäyksiä pienten hirvieläinten kanssa. Kolmannessa osatutkimuksessa verrattiin samalla alueella elävien hirvieläinlajien liikennekuolleisuutta suhteessa eläinkantojen kokoon. Valkohäntäkauriin (valkohäntäpeura) todettiin kärsivän suhteellisesti suurimmasta liikennekuolleisuudesta. Toiseksi eniten kolaroitiin hirvien kanssa. Metsäkauriin ja täpläkauriin (kuusipeura) kanssa onnettomuuksia tapahtui populaatiokokoon suhteutettuna vähiten.

Eläinkolareiden ennaltaehkäisyyn on kehitetty monia erilaisia keinoja. Yhtenä lupaavimmista ratkaisuista pidetään eläinten käyttöön suunniteltuja yli- tai alikulkuja, joilla eläinten tienylitykset ohjataan eri tasoon liikenteen kanssa. Väitöskirjan neljännessä osatutkimuksessa selvisi, että vesistösiltojen yhteyteen jätetyt kuivan maan kaistaleet elin niin sanotut kuivapolut vähensivät tehokkaasti pienten ja keskikokoisten eläinten liikennekuolleisuutta.

Väitöskirjatyön tulokset alleviivaavat tarvetta kehittää erilaisia eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisykeinoja. Kehitystyön tueksi tarvitaan paitsi lajikohtaista, myös alueellista tietoa eläinonnettomuuksista ja niihin

  • Niemi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti milla.niemi@helsinki.fi (email)
Milla Niemi. (2016). Animal-vehicle collisions – from knowledge to mitigation. https://doi.org/10.14214/df.213

Laajeneva tieverkko ja kasvavat liikennemäärät aiheuttavat monenlaisia ekologisia ongelmia, joista yksi näkyvimmistä on eläinten liikennekuolleisuus. Samalla liikenneonnettomuudet suurikokoisten nisäkkäiden, erityisesti hirvieläinten, kanssa muodostavat uhkan liikenneturvallisuudelle. Liikenteen ympäristövaikutusten, eläinten tarpeiden ja ihmisen hyvinvoinnin yhteensovittamiseen tarvitaan siksi jatkuvasti uusia ja entistä tehokkaampia ratkaisuja. Tämän väitöskirjatyön ensisijaisena tavoitteena oli lisätä ymmärrystä hirvieläinkolareista ja niiden tapahtumiseen vaikuttavista tekijöistä Suomessa. Lisäksi työssä pohdittiin keinoja eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisyyn.

Työn ensimmäisen osatutkimuksen tulokset vahvistivat käsitystä siitä, että hirvikannan koko on vuositasolla merkittävin kolarimääriin vaikuttava tekijä. Hirvikolareiden kuukausittainen jakauma vastasi niin ikään ennakkokäsityksiä: pelti rytisee Suomen maanteillä erityisesti syys-lokakuussa ja tätä matalampi onnettomuushuippu ajoittuu alkukesän kuukausille. Kiinnostavasti henkilövahinkoihin johtaneita hirvikolareita tapahtui suhteellisesti eniten kesän kuukausina.

Kevään ja alkukesän hirvikolaripiikki on meillä jokavuotinen ilmiö. Toisessa osatutkimuksessa kolareiden tarkemman ajoituksen havaittiin kuitenkin vaihtelevan kevään lämpötilojen mukaan; hirvikolarit tapahtuivat aikaisemmin lämpiminä keväinä. Viimeisten parin vuosikymmenen aikana kasvukauden alku on aikaistunut, joten samalla kevätkesän kolaripiikki on siirtynyt aikaisemmaksi.

Hirvionnettomuuksien lisäksi Suomen teillä tapahtuu joka vuosi tuhansia törmäyksiä pienten hirvieläinten kanssa. Kolmannessa osatutkimuksessa verrattiin samalla alueella elävien hirvieläinlajien liikennekuolleisuutta suhteessa eläinkantojen kokoon. Valkohäntäkauriin (valkohäntäpeura) todettiin kärsivän suhteellisesti suurimmasta liikennekuolleisuudesta. Toiseksi eniten kolaroitiin hirvien kanssa. Metsäkauriin ja täpläkauriin (kuusipeura) kanssa onnettomuuksia tapahtui populaatiokokoon suhteutettuna vähiten.

Eläinkolareiden ennaltaehkäisyyn on kehitetty monia erilaisia keinoja. Yhtenä lupaavimmista ratkaisuista pidetään eläinten käyttöön suunniteltuja yli- tai alikulkuja, joilla eläinten tienylitykset ohjataan eri tasoon liikenteen kanssa. Väitöskirjan neljännessä osatutkimuksessa selvisi, että vesistösiltojen yhteyteen jätetyt kuivan maan kaistaleet elin niin sanotut kuivapolut vähensivät tehokkaasti pienten ja keskikokoisten eläinten liikennekuolleisuutta.

Väitöskirjatyön tulokset alleviivaavat tarvetta kehittää erilaisia eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisykeinoja. Kehitystyön tueksi tarvitaan paitsi lajikohtaista, myös alueellista tietoa eläinonnettomuuksista ja niihin

  • Niemi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti milla.niemi@helsinki.fi (email)
Rubén Valbuena. (2015). Forest structure indicators based on tree size inequality and their relationships to airborne laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.205

Tämä väitöskirja käsittelee ei-spatiaalisia metsän rakenteen indikaattoreita, erityisesti puiden kokojakaumat huomioon ottavia indeksejä. Yhteenvedossa keskitytään indikaattoreihin, kun taas osajulkaisuissa tarkastellaan indikaattoreiden estimointia laserkeilausaineistolla. Tutkimuksen viitekehyksenä on yleiseurooppalaisten indikaattoreiden kehittäminen, koska maanlaajuiset laserkeilausaineistot yleistyvät nopeasti.

Työssä testattiin erilaisia kirjallisuudessa esitettyjä indikaattoreita metsien rakenteen kuvaukseen. Informaatioteoriaan perustuvat indikaattorit osoittautuivat epäjohdonmukaisiksi ja riittämättömiksi kuvaamaan puiden kokovaihtelua. Tämän takia Shannonin tai vastaavien yleistettyyn entropiaan perustuvien indikaattoreiden käyttöä ei suositella, vaikka niitä onkin yleisesti hyödynnetty. Tässä tutkimuksessa majorisoinnin ja Lorenzen järjestyksen yhteys esitetään puiden kokojakaumien tapauksessa sekä tarkastellaan sen luotettavuutta puupopulaation kokovaihtelun kuvaamisessa.

Tämän tutkimuksen sovelluksessa Lorenzen käyrä yhdistää painottamattoman ja pohjapinta-alalla painotetun kokojakauman. Lorenzen käyrään perustuvia indikaattoreita ovat esimerkiksi Gini-kerroin (GC), käyrän asymmetria ja puuston neliökeskiläpimittaa (QMD) suuremman puuston suhteellinen pohjapinta-ala (BALM). Lorenzen käyrän käännepisteen avulla saadaan selville neliökeskiläpimitta ja siitä voidaan edelleen määrittää BALM. Neliökeskiläpimitan kulloisenkin sijainnin avulla voidaan määrittää myös jakauman maksimaalinen entropia verrattaessa sitä tasajakauman vastaavaan kohtaan. Lorenzen käyrän asymmetriaa puolestaan hyödynnettiin puuston alikasvoksen kuvauksessa.

Sovelluksia varten suositelluimmat indikaattorit ovat GC ja BALM, koska ne määrittävät puuston rakenteen kaksiulotteisesti, mitä voidaan hyödyntää puiden kokovaihtelun yksityiskohtaisessa kuvaamisessa. Parhaaksi menetelmäksi indikaattoreiden ennustamiseksi laserkeilauksella osoittautui epäparametrinen k lähimmän naapurin menetelmä.

  • Valbuena, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti rubenval@uef.fi (email)
Titta Majasalmi. (2015). Estimation of leaf area index and the fraction of absorbed photosynthetically active radiation in a boreal forest. https://doi.org/10.14214/df.187

Boreaalisen metsän lehtialaindeksin ja sen sitoman fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn arviointi

Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää LAI:n ja fPAR:in maastomittausmenetelmiä ja arvioida nykyisten satelliittipohjaisten LAI- ja fPAR-tuotteiden toimivuutta boreaalisissa metsissä. Lehtialaindeksi (leaf area index, LAI) kuvaa lehtien toispuolista pinta-alaa maapinta-alaa kohden (m2/m2). Akronyymi fPAR on lyhennelmä sanoista fraction of absorbed photosynthetically active radiation (PAR) ja se kuvaa kasvillisuuden kykyä sitoa auringosta saapuvaa säteilyä. fPAR määräytyy LAI:n ja auringon kulman perusteella. LAI:ta ja fPAR:ia voidaan arvioida avaruudesta tehtävällä kaukokartoituksella ja mielenkiinnon kohteena voi olla esimerkiksi globaali ympäristön seuranta. Tällä hetkellä kaukokartoitusmenetelmien kehittymistä hidastaa maastoaineistojen puute, sillä maastoaineistot ovat välttämättömiä mallien tarkkuuden arvioinnissa. Koska LAI on yksi tärkeimpiä fPAR:iin vaikuttavia muuttujia, väitöskirjan ensimmäinen osio keskittyi LAI:n maastomittausmenetelmien tarkkuuden arviointiin. Ensimmäisen osan tarkoituksena oli selvittää, kuinka erilaiset LAI:n arviointitavat ja otanta-asetelmat toimivat boreaalisissa metsissä. Satelliitista mitattujen LAI-arvojen kelpoisuutta arvioitiin vertaamalla niitä maastossa mitattuihin arvoihin. Tulosten mukaan erilaiset LAI:n arviointitavat tuottavat systemaattisesti poikkeavia arvioita ja arvioiden tarkkuus riippuu paitsi käytetystä menetelmästä, myös maastomittausten otanta-asetelmasta. Tutkimuksessa havaittiin, että satelliitista mitattuihin LAI-arvoihin sisältyy paljon ajallista ja paikallista vaihtelua, joka johtuu osin satelliitin mittaaman signaalin saturoitumisesta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi fPAR:in mittaamiseen ja mallintamiseen. Tutkimuksen aluksi esiteltiin uusi fPAR-malli, joka soveltuu laajojen alueiden fPAR-arviointiin. Mallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla mitattuja ja mallinnettuja fPAR-arvoja toisiinsa. fPAR-mallin todettiin toimivan hyvin. Tämän jälkeen tutkittiin, kuinka hyvin nykyiset satelliittimittauksiin perustuvat fPAR-tuotteet vastaavat maastomittauksiin perustuvaa fPARia. Yleensä satelliittituotteiden toimivuutta arvioitaessa on keskitytty vain metsän latvuskerroksen sitoman säteilymäärän arviointiin, mutta tässä tutkimuksessa huomioitiin myös aluskasvillisuuden sitoma säteily. Tulokset osoittivat, että satelliittimittauksiin perustuva fPAR voi vastata paremmin metsikön latvuksen ja aluskasvillisuuden yhteenlaskettua fPAR:ia kuin pelkän latvuskerroksen fPAR:ia.

  • Majasalmi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti titta.majasalmi@helsinki.fi (email)
Titta Majasalmi. (2015). Estimation of leaf area index and the fraction of absorbed photosynthetically active radiation in a boreal forest. https://doi.org/10.14214/df.187

Boreaalisen metsän lehtialaindeksin ja sen sitoman fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn arviointi

Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää LAI:n ja fPAR:in maastomittausmenetelmiä ja arvioida nykyisten satelliittipohjaisten LAI- ja fPAR-tuotteiden toimivuutta boreaalisissa metsissä. Lehtialaindeksi (leaf area index, LAI) kuvaa lehtien toispuolista pinta-alaa maapinta-alaa kohden (m2/m2). Akronyymi fPAR on lyhennelmä sanoista fraction of absorbed photosynthetically active radiation (PAR) ja se kuvaa kasvillisuuden kykyä sitoa auringosta saapuvaa säteilyä. fPAR määräytyy LAI:n ja auringon kulman perusteella. LAI:ta ja fPAR:ia voidaan arvioida avaruudesta tehtävällä kaukokartoituksella ja mielenkiinnon kohteena voi olla esimerkiksi globaali ympäristön seuranta. Tällä hetkellä kaukokartoitusmenetelmien kehittymistä hidastaa maastoaineistojen puute, sillä maastoaineistot ovat välttämättömiä mallien tarkkuuden arvioinnissa. Koska LAI on yksi tärkeimpiä fPAR:iin vaikuttavia muuttujia, väitöskirjan ensimmäinen osio keskittyi LAI:n maastomittausmenetelmien tarkkuuden arviointiin. Ensimmäisen osan tarkoituksena oli selvittää, kuinka erilaiset LAI:n arviointitavat ja otanta-asetelmat toimivat boreaalisissa metsissä. Satelliitista mitattujen LAI-arvojen kelpoisuutta arvioitiin vertaamalla niitä maastossa mitattuihin arvoihin. Tulosten mukaan erilaiset LAI:n arviointitavat tuottavat systemaattisesti poikkeavia arvioita ja arvioiden tarkkuus riippuu paitsi käytetystä menetelmästä, myös maastomittausten otanta-asetelmasta. Tutkimuksessa havaittiin, että satelliitista mitattuihin LAI-arvoihin sisältyy paljon ajallista ja paikallista vaihtelua, joka johtuu osin satelliitin mittaaman signaalin saturoitumisesta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi fPAR:in mittaamiseen ja mallintamiseen. Tutkimuksen aluksi esiteltiin uusi fPAR-malli, joka soveltuu laajojen alueiden fPAR-arviointiin. Mallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla mitattuja ja mallinnettuja fPAR-arvoja toisiinsa. fPAR-mallin todettiin toimivan hyvin. Tämän jälkeen tutkittiin, kuinka hyvin nykyiset satelliittimittauksiin perustuvat fPAR-tuotteet vastaavat maastomittauksiin perustuvaa fPARia. Yleensä satelliittituotteiden toimivuutta arvioitaessa on keskitytty vain metsän latvuskerroksen sitoman säteilymäärän arviointiin, mutta tässä tutkimuksessa huomioitiin myös aluskasvillisuuden sitoma säteily. Tulokset osoittivat, että satelliittimittauksiin perustuva fPAR voi vastata paremmin metsikön latvuksen ja aluskasvillisuuden yhteenlaskettua fPAR:ia kuin pelkän latvuskerroksen fPAR:ia.

  • Majasalmi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti titta.majasalmi@helsinki.fi (email)
Titta Majasalmi. (2015). Estimation of leaf area index and the fraction of absorbed photosynthetically active radiation in a boreal forest. https://doi.org/10.14214/df.187

Boreaalisen metsän lehtialaindeksin ja sen sitoman fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn arviointi

Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää LAI:n ja fPAR:in maastomittausmenetelmiä ja arvioida nykyisten satelliittipohjaisten LAI- ja fPAR-tuotteiden toimivuutta boreaalisissa metsissä. Lehtialaindeksi (leaf area index, LAI) kuvaa lehtien toispuolista pinta-alaa maapinta-alaa kohden (m2/m2). Akronyymi fPAR on lyhennelmä sanoista fraction of absorbed photosynthetically active radiation (PAR) ja se kuvaa kasvillisuuden kykyä sitoa auringosta saapuvaa säteilyä. fPAR määräytyy LAI:n ja auringon kulman perusteella. LAI:ta ja fPAR:ia voidaan arvioida avaruudesta tehtävällä kaukokartoituksella ja mielenkiinnon kohteena voi olla esimerkiksi globaali ympäristön seuranta. Tällä hetkellä kaukokartoitusmenetelmien kehittymistä hidastaa maastoaineistojen puute, sillä maastoaineistot ovat välttämättömiä mallien tarkkuuden arvioinnissa. Koska LAI on yksi tärkeimpiä fPAR:iin vaikuttavia muuttujia, väitöskirjan ensimmäinen osio keskittyi LAI:n maastomittausmenetelmien tarkkuuden arviointiin. Ensimmäisen osan tarkoituksena oli selvittää, kuinka erilaiset LAI:n arviointitavat ja otanta-asetelmat toimivat boreaalisissa metsissä. Satelliitista mitattujen LAI-arvojen kelpoisuutta arvioitiin vertaamalla niitä maastossa mitattuihin arvoihin. Tulosten mukaan erilaiset LAI:n arviointitavat tuottavat systemaattisesti poikkeavia arvioita ja arvioiden tarkkuus riippuu paitsi käytetystä menetelmästä, myös maastomittausten otanta-asetelmasta. Tutkimuksessa havaittiin, että satelliitista mitattuihin LAI-arvoihin sisältyy paljon ajallista ja paikallista vaihtelua, joka johtuu osin satelliitin mittaaman signaalin saturoitumisesta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi fPAR:in mittaamiseen ja mallintamiseen. Tutkimuksen aluksi esiteltiin uusi fPAR-malli, joka soveltuu laajojen alueiden fPAR-arviointiin. Mallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla mitattuja ja mallinnettuja fPAR-arvoja toisiinsa. fPAR-mallin todettiin toimivan hyvin. Tämän jälkeen tutkittiin, kuinka hyvin nykyiset satelliittimittauksiin perustuvat fPAR-tuotteet vastaavat maastomittauksiin perustuvaa fPARia. Yleensä satelliittituotteiden toimivuutta arvioitaessa on keskitytty vain metsän latvuskerroksen sitoman säteilymäärän arviointiin, mutta tässä tutkimuksessa huomioitiin myös aluskasvillisuuden sitoma säteily. Tulokset osoittivat, että satelliittimittauksiin perustuva fPAR voi vastata paremmin metsikön latvuksen ja aluskasvillisuuden yhteenlaskettua fPAR:ia kuin pelkän latvuskerroksen fPAR:ia.

  • Majasalmi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti titta.majasalmi@helsinki.fi (email)
Titta Majasalmi. (2015). Estimation of leaf area index and the fraction of absorbed photosynthetically active radiation in a boreal forest. https://doi.org/10.14214/df.187

Boreaalisen metsän lehtialaindeksin ja sen sitoman fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn arviointi

Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää LAI:n ja fPAR:in maastomittausmenetelmiä ja arvioida nykyisten satelliittipohjaisten LAI- ja fPAR-tuotteiden toimivuutta boreaalisissa metsissä. Lehtialaindeksi (leaf area index, LAI) kuvaa lehtien toispuolista pinta-alaa maapinta-alaa kohden (m2/m2). Akronyymi fPAR on lyhennelmä sanoista fraction of absorbed photosynthetically active radiation (PAR) ja se kuvaa kasvillisuuden kykyä sitoa auringosta saapuvaa säteilyä. fPAR määräytyy LAI:n ja auringon kulman perusteella. LAI:ta ja fPAR:ia voidaan arvioida avaruudesta tehtävällä kaukokartoituksella ja mielenkiinnon kohteena voi olla esimerkiksi globaali ympäristön seuranta. Tällä hetkellä kaukokartoitusmenetelmien kehittymistä hidastaa maastoaineistojen puute, sillä maastoaineistot ovat välttämättömiä mallien tarkkuuden arvioinnissa. Koska LAI on yksi tärkeimpiä fPAR:iin vaikuttavia muuttujia, väitöskirjan ensimmäinen osio keskittyi LAI:n maastomittausmenetelmien tarkkuuden arviointiin. Ensimmäisen osan tarkoituksena oli selvittää, kuinka erilaiset LAI:n arviointitavat ja otanta-asetelmat toimivat boreaalisissa metsissä. Satelliitista mitattujen LAI-arvojen kelpoisuutta arvioitiin vertaamalla niitä maastossa mitattuihin arvoihin. Tulosten mukaan erilaiset LAI:n arviointitavat tuottavat systemaattisesti poikkeavia arvioita ja arvioiden tarkkuus riippuu paitsi käytetystä menetelmästä, myös maastomittausten otanta-asetelmasta. Tutkimuksessa havaittiin, että satelliitista mitattuihin LAI-arvoihin sisältyy paljon ajallista ja paikallista vaihtelua, joka johtuu osin satelliitin mittaaman signaalin saturoitumisesta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi fPAR:in mittaamiseen ja mallintamiseen. Tutkimuksen aluksi esiteltiin uusi fPAR-malli, joka soveltuu laajojen alueiden fPAR-arviointiin. Mallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla mitattuja ja mallinnettuja fPAR-arvoja toisiinsa. fPAR-mallin todettiin toimivan hyvin. Tämän jälkeen tutkittiin, kuinka hyvin nykyiset satelliittimittauksiin perustuvat fPAR-tuotteet vastaavat maastomittauksiin perustuvaa fPARia. Yleensä satelliittituotteiden toimivuutta arvioitaessa on keskitytty vain metsän latvuskerroksen sitoman säteilymäärän arviointiin, mutta tässä tutkimuksessa huomioitiin myös aluskasvillisuuden sitoma säteily. Tulokset osoittivat, että satelliittimittauksiin perustuva fPAR voi vastata paremmin metsikön latvuksen ja aluskasvillisuuden yhteenlaskettua fPAR:ia kuin pelkän latvuskerroksen fPAR:ia.

  • Majasalmi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti titta.majasalmi@helsinki.fi (email)
Markku Saarinen. (2013). Männyn kylvö ja luontainen taimettuminen vanhoilla ojitusalueilla – turvemaiden uudistamisen erityispiirteitä. https://doi.org/10.14214/df.164

Tämän väitöstyön tavoitteena oli selvittää vähäravinteisille ojitusalueille ominaisia kasvu-paikkatekijöitä toisen kuivatuksen jälkeisen puusukupolven perustamisen näkökulmasta. Tarkastelun kohteeksi valittiin pintakasvillisuuden kehityksen, pintaturpeen rakenteen, vedenpinnan tason sekä turpeen vedenpidätyskyvyn vaikutukset männyn kylvön ja luontai-sen uudistamisen onnistumiseen.

Rahkasammalpintojen kadotessa ja kangasmaille ominaisten sammallajien lisääntyessä ojitusalueiden kasvupaikat menettävät vähitellen niille alun perin ominaisen luontaisen taimettumisherkkyytensä. Luontaisen uudistamisen onnistuminen vanhalla ojitusalueella edellyttää näin ollen vähintäänkin kevyttä maanpinnan rikkomista. Kasvillisuussukkession etenemisestä riippuu myös se, onko ojitusaluekuviolla karikkeista muodostunutta raaka-humuskerrostumaa, jonka ilmaantuminen on rahkasammalpintojen katoamisen jälkeen merkittävin luontaista taimettumisherkkyyttä heikentävä muutos vanhoilla ojitusalueilla.

Päätehakkuun jälkeen pohjakerroksen kasvillisuusmuutokset ovat usein varsin hitaita varsinkin varpu- ja puolukkaturvekankailla, mikäli vedenpinnan taso ei nouse kovin korkealle. Kasvillisuuden kokonaispeittävyys laikuissa pieneni ja kehitys hidastui huomatta-vasti, kun vedenpinnan taso vastasi hyvässä kuivatustilassa olevan ojitusalueen vedenpinnan tasoa. Uudistusalan kunnostusojitus heti muokkauksen yhteydessä on siten tehokas toimen-pide pyrittäessä hidastamaan laikkupintojen peittymistä kasvillisuuteen. Mätästysaloilla suh-teellisen kookkaat, yli 25 cm:n korkuiset mättäät pysyivät pitkään kasvipeitteettöminä ja varsinkin silloin, kun ne oli tehty syvältä nostetusta hyvin maatuneesta turpeesta.

Kylväen tai luontaisesti tapahtuva metsänuudistaminen on vedenpinnan tason vaihtelun (laikut ja jyrsinvaot) ja turpeen kuivumisherkkyyden (mättäät) vuoksi hyvin sääoloille herkkiä uudistamismenetelmiä. Sadannan ja lämpötilan suhteen pitkäaikaiskeskiarvoa edus-tavan kasvukauden aikana taimettumistulos on todennäköisesti parempi mätästetyllä kuin laikutetulla uudistamisalalla. Mättäät ovat taimettumiselle suotuisampia varsinkin sellaisina vuosina, jolloin herkästi vaihteleva vedenpinnan taso laikutetulla uudistamisalalla nousee loppukesän aikana liian korkealle. Tämä laikuissa havaittava vedenpinnan tason taimien syntymiselle epäedullinen vaihtelu on keskimääräisen kasvukauden aikana todennäköisempi ongelma kuin turpeen liiallinen kuivuminen mättäiden pintakerroksessa. Laikut ovat par-haimmillaan kuivien ja lämpimien kasvukausien aikana, jolloin mättäiden liiallinen kuivu-minen on todennäköisintä.

Sateiden aiheuttaman vedenpinnan tason vaihtelun vuoksi laikutus on tarkoituksen-mukainen maanpinnan valmistusmenetelmä lähinnä luontaisen uudistamisen yhteydessä. Kylvö on turvallisinta tehdä mättäisiin ja mahdollisimman pian mätästyksen jälkeen ennen mättäiden pintakerrosten kuivumista.

  • Saarinen, Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos ORCID ID:Sähköposti markku.saarinen@metla.fi (email)
Sannamaija Susiluoto. (2013). Growth limitation of trees and carbon balance of the vegetation in the treeline zone in north eastern Lapland. https://doi.org/10.14214/df.161

Puiden kasvua rajoittavat tekijät ja kasvillisuuden hiilitase Koillis-Lapin puurajalla

Väitöskirjan aiheena oli tutkia mitkä tekijät rajoittavat puiden kasvua puurajalla Värriössä, sekä miten poronlaidunnus vaikuttaa puurajan kasvillisuuteen ja puurajaekotonin hiilitaseeseen.

Puiden kasvua rajoittavia tekijöitä tutkittiin kahden hypoteesin kautta, jotka olivat nielun ja resurssien rajoitushypoteesit. Resurssien rajoitushypoteesi piti sisällään sekä typen että hiilen aiheuttamat rajoitukset. Tutkimuksessa käytettiin kolmea eri manipulaatiokoetta, jotka olivat silmujen poisto, neulasten poisto sekä lannoitus. Tulokset osoittivat, että kasvu oli selkeästi resurssirajoitteista. Tuloksista resurssirajoitteisuutta tukivat lannoituksen ja silmujen poiston aiheuttamat lisäykset kasvussa sekä hidastunut rungon läpimitan kasvu neulasten poiston seurauksena. Lisäksi, haihduntavirtaus ei hidastunut silmujen poiston seurauksena. Lannoitus myös lisäsi hiili-isotooppi suhdetta (p=0.054), joka myös tuki resurssin rajoitushypoteesia.

Poronlaidunnus vaikutti kasvillisuuteen sitoutuneisiin hiilivarantoihin 85 % alhaisemman jäkäläbiomassan kautta. Myös lajien peittävyydet muuttuivat laidunnuksen ansiosta. Hiilen nettovaihto korreloi varpupeitteen kanssa, mutta varpujen peittävyys ei muuttunut laidunnuksen seurauksena. Kokonaisuudessaan laidunnus ei vaikuttanut hiilen virtoihin tutkimusalueella, koska jäkälien tuottavuus on alhaista ja laidunnuksella ei ollut vaikutusta myöskään maahengitykseen tai maahan sitoutuneisiin hiilivarantoihin.

Tulokset osoittivat että puiden kasvu tutkimusalueella on resurssien rajoittamaa. Poronlaidunnus vaikuttaa eri kasvilajien peittävyyteen ja kasvillisuuteen varastoituneeseen kokonaishiilen määrään, mutta ei tuottavuuteen tai maan hiilivarantoihin. Sekä puurajan mahdollinen eteneminen ja puurajan puubiomassan kasvu voivat potentiaalisesti vaikuttaa huomattavasti näiden ekosysteemien hiilivarastoihin. Koska porot saattavat vaikuttaa puurajapuiden taimiaineksen vakiintumiseen, lisätutkimus laidunnuksen ja puurajan etenemisen vuorovaikutuksesta olisi tarpeen.

  • Susiluoto, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti Sanna.Susiluoto@gmail.com (email)
Meeri Pearson. (2013). Maximizing peatland forest regeneration success at lowest cost to the atmosphere: Effects of soil preparation on Scots pine seedling vitality and GHG emissions. https://doi.org/10.14214/df.159

Metsätaloudellisten ja ilmastollisten näkökulmien yhteensovittaminen ojitettujen soiden metsänuudistamisessa: maanmuokkauksen vaikutukset männyntaimien elinvoimaisuuteen ja kasvualustan kasvihuonekaasupäästöihin

Tutkimuksessa selvitettiin avohakkuun jälkeen tapahtuvan maanmuokkauksen vaikutuksia sekä männyn uudistamisen onnistumiseen että kasvualustan kasvihuonekaasupäästöihin paksuturpeisilla, mäntyvaltaisilla turvekankailla.

Kolmen istutusta seuranneen kasvukauden havaintojen perusteella mätästys johti parhaaseen taimien eloonjääntiin, kasvuun ja elinvoimaisuuteen pääosin turvemaan parantuneen ilmavuuden vuoksi. Sitä vastoin mättäissä ei voitu havaita korkeampia maanlämpötiloja eikä nopeampaa hajotusta laikutukseen ja muokkaamattomaan käsittelyyn verrattuna, mikä on vastoin yleistä käsitystä mätästyksen hyödyistä. Uudistaminen laikuissa epäonnistui täysin viljelykohdan liiallisen märkyyden takia. Laikutettaessa on erityisen tärkeää kuoria humuskerros pois ilman että turvemaanpintaan syntyy kuoppia. Tavoitteena on aikaansaada mahdollisimman tasainen, paljastunut turvepinta. Kontrolloiduissa oloissa turvekasvualustassa yhden kasvukauden ajan kasvaneet männyntaimet osoittivat erinomaista sekä veden niukkuuden että liiallisen märkyyden sietokykyä, sillä kuolleisuus jäi alhaiseksi. Kuivuusstressin vaikutus voitiin kuitenkin havaita taimissa juurten ja versojen heikentyneenä kasvuna, mykorritsallisten juurenkärkien määrän vähenemisenä ja juurten hydraulisen johtavuuden huononemisena. Ankarasta kuivuudesta huolimatta varsinkin uusien neulasten fotokemiallinen tehokkuus (Fv/Fm) pysyi korkealla tasolla. Tämän voidaan katsoa edistävän toipumista, jos veden saatavuus kasvualustasta myöhemmin paranee. Polyamiinianalyysin perusteella uudet neulaset osoittautuivat myös suojautuneemmiksi juuriin ja versoihin verrattuina kuivuusstressiä vastaan. Kasvualustan liialliselle märkyydelle altistetut taimet taas eivät juurikaan osoittaneet merkkejä stressistä. Voitiin myös havaita, että koeympäristö- ja olosuhteet – kasvihuone tai maasto – vaikuttivat männyntaimien stressinsietokykyyn. Toisin kuin kontrolloiduissa oloissa maastossa taimien Fv/Fm oli sitä alhaisempi, mitä märempi kasvualusta oli, ja alhaisinta se oli laikuissa. Samantyyppisissä muokkauspinnoissa, eli kuiva laikku verrattuna märkään laikkuun ja naveromätäs verrattuna kääntömättääseen, maankosteuden ei kuitenkaan voitu havaita vaikuttaneen taimien kasvuun tai elinvoimaisuuteen. Kummankaan tutkitun maanmuokkausmenetelmän kokonaisilmastovaikutukset eivät kolmen seurantavuoden jaksolla poikenneet muokkaamatta jätetystä. Siten pelko siitä, että maanmuokkaus lisäisi kasvihuonekaasujen päästöjä on aiheeton ainakin suhteellisen niukkaravinteisilla, mäntyvaltaisilla ojitusalueilla.

  • Pearson, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti meeri.pearson@helsinki.fi (email)
Riikka Linnakoski. (2011). Bark beetle-associated fungi in Fennoscandia with special emphasis on species of Ophiostoma and Grosmannia. https://doi.org/10.14214/df.119

Kaarnakuoriaisten kuljettamat sinistäjäsienet Fennoskandiassa

Kansainvälinen puukauppa lisää metsähyönteisten ja taudinaiheuttajien leviämisriskiä niiden luontaisen levinneisyysalueen ulkopuolelle. Kaarnakuoriaisiin kuuluu lukuisia lajeja, jotka ovat merkittäviä metsätuhoja aiheuttavia hyönteisiä. Kaarnakuoriaisten tiedetään elävän tiiviissä vuorovaikutussuhteessa sienten, erityisesti puuhun värivikaa aiheuttavien sinistäjäsienten (Ascomycota) kanssa. Puutavaran sinistymistä aiheuttavien lajien lisäksi tähän sieniryhmään kuuluu myös kasveille erittäin haitallisia metsäpatogeenisia lajeja. Kaarnakuoriaisten kuljettama sienilajisto sekä monimutkaisemmat vuorovaikutussuhteet sienten, hyönteisten ja isäntäpuulajien välillä ovat kuitenkin yhä varsin huonosti tunnettuja Fennoskandian metsissä.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli lisätä tietoa kaarnakuoriaisten kuljettamasta sienilajistosta Fennoskandiassa; erityisesti sukuihin Ophiostoma ja Grosmannia kuuluvien lajien osalta. Tutkimuksessa selvitettiin kuusella, männyllä ja koivuilla esiintyvien 13:n eri kaarnakuoriaislajin seuralaissienilajistoa itäisessä Suomessa, Venäjän Karjalassa sekä Etelä-Norjassa. Sienilajien tunnistaminen perustui sekä morfologisiin tuntomerkkeihin että DNA-sekvenssien vertailuihin.

Tutkimuksen tulosten perusteella Fennoskandian alueella esiintyy vähintään 29 Ophiostoma- ja Grosmannia-sukuihin kuuluvaa kaarnakuoriaisten kuljettamaa sinistäjäsienilajia. Kaikki tutkitut kaarnakuoriaiset kuljettivat mukanaan useita sienilajeja. Useita sinistäjäsienilajeja havaittiin ensimmäistä kertaa Suomesta, Venäjältä tai Norjasta. Tieteelle aikaisemmin tuntemattomia sienilajeja löytyi odotettua paljon suurempi lukumäärä. Kahdeksan sinistäjäsientä nimettiin tieteelle uusiksi lajeiksi. Tieteelle uusia lajeja havaittiin kaksi koivulla ja kuusi sekä männyllä että kuusella elävistä kaarnakuoriaisista. Lisäksi tutkimus paljasti uusia hyönteisten ja sienten välisiä vuorovaikutussuhteita. Maantieteellisesti suhteellisen suppealta alueelta löytynyt suuri lajimäärä viittaa siihen, että Fennoskandian alueella esiintyy aikaisemmin tunnettua runsaslukuisampi sinistäjäsienilajisto. Tutkimuksen tulokset korostavat sitä, että tämänhetkinen tuntemuksemme kansainvälisen puutavaran mukana kulkeutuvista taudinaiheuttajista ja niihin liittyvistä riskeistä on vielä hyvin puutteellinen.

  • Linnakoski, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti riikka.linnakoski@uef.fi (email)
Eeva Primmer. (2010). Integrating biodiversity conservation into forestry: an empirical analysis of institutional adaptation. https://doi.org/10.14214/df.109

Luonnon monimuotoisuuden turvaaminen osaksi metsätaloutta – institutionaalisen sopeutumisen empiirinen tarkastelu

Yksityismetsien hoidon ja monimuotoisuuden turvaamisen yhdistäminen vaatii muutoksia metsien käsittelystä vastaavien julkisen ja yksityisen sektorin organisaatioiden toimintaan. Näiden organisaatioiden ja ammattilaisten institutionaalisen sopeutumisen ymmärtäminen edellyttää kahta tarkastelukulmaa. Politiikan toimeenpanonäkökulmaa on perinteisesti sovellettu arvioitaessa hallinnon hierarkkisten järjestelmien tavoitteiden tai ohjelmien toteutusta, kun taas organisaatioiden sopeutumisnäkökulmaa on tyypillisesti hyödynnetty kaupallisten yritysten muutospaineiden ja strategisten valintojen tarkastelussa. Metsäluonnon monimuotoisuuden turvaamisen haaste kanavoituu kuitenkin yksityismetsätalouden toimijoille sekä politiikkana, joka asettaa velvoitteita, että markkinoilla ja yhteiskunnassa esiintyvänä kysyntänä. Keskeisiä toimijoita monimuotoisuuden turvaamisessa ovat julkishallinnon organisaatiot, puuta ostavat yritykset ja metsätalouspalveluita tarjoavat yhdistykset ja yrittäjät. Politiikan toimeenpanon ja organisaatioiden sopeutumisen tarkastelutapojen yhdistäminen mahdollistaa koko organisaatiokentän tarkastelun tuoreella tavalla.

Tämä väitöskirja tarkastelee institutionaalista sopeutumista luonnon monimuotoisuuden eli biodiversiteetin turvaamishaasteeseen yksityismetsätalouden organisaatiokentässä. Työssä on tarkasteltu organisaatioiden osaamisjärjestelmiä ja erikoistumista, organisaatioverkostoja ja metsäammattilaisten päätöksentekoa. Määrällisten ja laadullisten analyysien aineistona on käytetty yksityismetsätalouden julkisten ja yksityisten organisaatioiden sekä yhdistysten haastattelu- ja kyselyaineistoja.

Tutkimuksen mukaan toimijat noudattivat enemmän politiikan toimeenpanon kuin organisaatioiden sopeutumisen logiikkaa. Biodiversiteetin turvaaminen oli standardoitua ja organisaatiot toimivat hyvin yhdenmukaisesti. Metsäammattilaiset katsoivat ohjeistetun ja vakiintuneen toiminnan kuuluvan päätäntävaltaansa. Heidän elinympäristöjen rajaamisaikomuksiinsa vaikuttivat erityisesti muiden metsäammattilaisten näkemykset rajaamisesta sekä omat asenteet ja aikaisemmat rajaamispäätökset. Organisaatiot olivat tunnistaneet luonnon monimuotoisuuden turvaamisen kysynnän, mutta luontoasiat oli sisällytetty metsätaloustoimenpiteisiin ja metsänhoitoon niin kiinteästi, että biodiversiteetin turvaamisen voidaan sanoa sulautuneen muuhun metsänhoitoon. Organisaatioiden biodiversiteetin turvaamisen osaamisjärjestelmät olivat hyvin samankaltaisia. Käytännön metsätalouden verkosto, johon kuuluivat puukaupan osapuolet ja korjuu-urakoitsijat oli tarkastelluista osaamisjärjestelmistä ainoa, joka säännönmukaisesti vaikutti myönteisesti arvokkaiden elinympäristöjen rajaamiseen metsätaloustoimenpiteiden yhteydessä. Monimuotoisuustietoa vaihdettiin metsäalan toimijoiden kesken sekä käytännön verkostoissa että politiikan suunnitteluverkostoissa. Hankeverkostoissa tiedonvaihtoa tapahtui myös muiden toimijoiden kanssa.

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että perinteet, tavat ja metsäammattilaisten jakamat normit sekä organisaatioiden taipumus yhdenmukaisiin toimintatapoihin ohjaavat sitä, miten yksityismetsätalouden organisaatiot vastaavat biodiversiteetin turvaamisen haasteeseen. Havaitun jähmeyden ymmärtämiseksi on välttämätöntä kiinnittää huomiota instituutioihin.

  • Primmer, University of Helsinki, Department of Forest Science ORCID ID:Sähköposti eeva.primmer@ymparisto.fi (email)
Kari Mäkitalo. (2009). Soil hydrological properties and conditions, site preparation, and the long-term performance of planted Scots pine (Pinus sylvestris L.) on upland forest sites in Finnish Lapland. https://doi.org/10.14214/df.80

Mänty- ja kuusivaltaiset metsät ovat vallitsevia Lapissa. Männynviljelyssä on ajoittain koettu pahoja epäonnistumisia etenkin luontaisesti syntyneitä kuusivaltaisia metsiköitä uudistettaessa. Tässä väitöskirjatutkimuksessa tutkitaan kivennäismaan vesitalouteen liittyviä maan ominaisuus- ja olosuhdetekijöitä, ja maankäsittelyn vaikutusta näihin tekijöihin kymmenellä mäntyvaltaisella ja kymmenellä kuusivaltaisella kangasmaan kasvupaikalla. Lopuksi selvitellään eri maankäsittely- ja metsänviljelymenetelmien sekä maan vesitalouden vaikutusta männyn viljelytaimien menestymiseen aina 25 vuoteen asti viljelystä.

Tulokset osoittivat, mänty- ja kuusivaltaiset kasvupaikat eroavat toisistaan maan fysikaalisilta ominaisuuksiltaan. Männyn viljelytaimet kärsivät todennäköisesti liiallisesta maan kosteudesta ja liian pienestä maan ilmatilasta kenttäkapasiteetin vesipitoisuudessa tai sitä märemmissä olosuhteissa suurimmalla osalla kasvupaikoista, jotka ovat olleet ennen avohakkuuta kuusivaltaisia. Aiemmin mäntyä kasvaneilla kasvupaikoilla tätä ilmiötä ei juurikaan esiintyne. Tutkimuksessa osoitettiin edelleen, että maankäsittely voi vaikuttaa maan vesitalouteen ja siten myös taimien kasvuedellytyksiin yli kahden vuosikymmenen ajan.

Männyn taimien elossaolossa ja keskipituudessa havaittiin suurta vaihtelua. Tulokset viittasivat siihen, että männyn viljelytaimien kuolleisuus on suurin niillä aiemmin kuusta kasvaneilla kasvupaikoilla, joilla maa kuivuu hitaasti voimakkaiden sadejaksojen ja lumen sulamisen jälkeen. Toisaalta männyn viljelytaimien pituuskasvu näyttää olevan paras niillä kuusivaltaisilla kasvupaikoilla, joilla saavutetaan taimien juurtenkasvulle suotuisa ilmatila pintamaassa pian kyllästysvesipitoisuuden jälkeen maan kuivuessa ja/tai joilla maan keskimääräinen ilmatila on kasvukauden aikana riittävän suuri hyvälle juurtenkasvulle.

Voimakkaalla maankäsittelyllä, kuten aurauksella, pystytään tämän tutkimuksen mukaan kohentamaan taimien elossapysymistä muttei pituuskasvua entisillä kuusivaltaisilla alueilla. Maan raekoostumukseltaan karkeammilla, aiemmin mäntyä kasvaneilla kasvupaikoilla ei maankäsittelyllä voida vaikuttaa männyn viljelytaimien elossapysymiseen. Sen sijaan tutkimuksessa osoitettiin, että käytettävissä olevien ravinteiden määrään vaikuttavilla maankäsittelymenetelmillä, kuten kulotuksella ja aurauksella, voidaan edistää männyn viljelytaimien pituuskasvua usean vuosikymmenen ajan näillä luontaiselta puustoltaan mäntyvaltaisilla kasvupaikoilla.

Maan vesipitoisuusmittausten käyttöä männylle sopivien kasvupaikkojen määrittämiseksi kokeiltiin, mutta tämä menetelmä yksin käytettynä osoittautui melko epävarmaksi. Tässä väitöskirjatutkimuksessa havaittiin kuitenkin myös eräiden maanperän fysikaalisten ominaisuustekijöiden vaikuttavan merkitsevästi männyn viljelytaimien pitkäaikaiseen elossapysymiseen ja pituuskasvuun. Näiden tekijöiden käyttöä puulajivalinnan apukeinona pitää kuitenkin vielä testata muiden aineistojen avulla, ennenkuin niitä voidaan hyödyntää käytännön metsätaloudessa.

  • Mäkitalo, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti kari.makitalo@metla.fi (email)
Sampo Smolander. (2006). Radiative transfer, interception and scattering in coniferous forests: models and applications for production ecology and remote sensing. https://doi.org/10.14214/df.22

Tässä työssä kehitetään menetelmiä versorakenteen huomioimiseksi havumetsien valonkulkumalleissa. Havupuiden versorakenne vaihtelee kasvuston sisällä saatavilla olevan valon määrästä riippuen. Versorakenne vaikuttaa siihen kuinka paljon verso sitoo valoa suhteessa verson neulaspinta-alaan, neulasbiomassaan ja verson sisältämän typen määrään. Neulasten ryhmittyminen versoiksi aiheuttaa myös huomattavan määrän valon moninkertaista sirontaa yhden verson eri neulasten välillä. Versorakenteen vaikutusta valonsidontaan käsitellään metsikkötason fotosynteesi- ja resurssienkäyttömallien näkökulmasta ja versonsisäistä valon moninkertaista sirontaa metsien kaukokartoituksessa käytettävien fysikaalisten heijastusmallien näkökulmasta.

Valon sidonta. Esitetään menetelmä havupuun verson sitoman fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn (PAR) määrän estimoimiseksi. Menetelmässä käytetään mallia kasvuston yläpuoliselta taivaalta tulevan säteilyn suuntajakaumasta, verson kohdalta otetuista kalansilmäkuvista analysoitua kasvuston aukkoisuutta eri suunnissa ja mittauksia verson asennosta ja muodosta. Aineistoa metsikön valaistusoloista, versojen ja neulasten rakenteista sekä typpipitoisuuksista on kerätty purppurapihdasta (Abies amabilis (Dougl.) Forbes) ja kuusesta (Picea abies (L.) Karst.). Versorakenne mukautui kasvustonsisäiseen valonvaihteluun siten että varjostetummilla versoilla oli suurempi valonsidonnan tehokkuus. Versojen valonsidonnan tehokkuus vaihteli noin kaksinkertaisesti suhteessa neulaspinta-alaan, noin nelinkertaisesti suhteessa neulasten kuivapainoon ja noin viisinkertaisesti suhteessa typen määrään. Vertailu lannoitetun ja lannoittamattoman kuusimetsikön välillä osoitti ettei lannoitus juurikaan vaikuta versojen valonsidonnan tehokkuuteen.

Valon sironta. Havupuiden verson rakenteesta aiheutuu valon moninkertaista sirontaa verson neulasten välillä. Monisirontaa simuloitiin käyttämällä geometrista mallia verson rakenteesta ja säteenjäljitysmenetelmää. Simulaatiotulosten pohjalta osoitetaan että verson sirontakertoimen riippuvuus neulasten sirontakertoimesta voidaan kuvata yksinkertaisella yksiparametrisella mallilla. Tämä parametri, jota kutsutaan uudelleentörmäystodennäköisyydeksi, kuvaa kuinka tiukasti neulaset ovat versossa ryhmittyneet. Parametri ei riipu säteilyn aallonpituudesta, ja se voidaan liittää aikaisempiin ryhmittymisindekseihin. Kuvaamalla versonsisäinen monisironta uudelleentörmäystodennäköisyyden avulla voidaan lehtiä peruselementteinä käyttävät valonkulkumallit muuntaa käyttämään versoja peruselementteinä, jolloin malleja voidaan soveltaa havumetsille. Tämän lähestymistavan alustava testaus näyttää, ainakin osittain, selittävän miksi havumetsät näyttävät satelliittiaineistossa lehtimetsiä tummemmilta.

  • Smolander, University of Helsinki, Department of Mathematics and Statistics ORCID ID:Sähköposti sampo.smolander@helsinki.fi (email)
Saara Lilja. (2006). Ecological restoration of forests in Fennoscandia: defining reference stand structures and immediate effects of restoration. https://doi.org/10.14214/df.18

Metsien ennallistamisen tavoitteena on talousmetsän rakenteiden muuttaminen siten, että sinne palautetaan luonnontilaiselle metsälle tyypillisiä rakenteita ja prosesseja. Monien metsälajien uhanalaistumiskehitys on johtanut siihen, että on alettu harjoittaa metsien ennallistamistoimintaa. Metsien ennallistaminen alkoi Suomessa kokeiluluontoisesti jo vuonna 1989, mutta laajemmin vasta vuonna 2002. Metsiä oli vuoden 2005 loppuun ennallistettu lähes 6 000 ha, lähinnä suojelualueilla. Tässä väitöstutkimuksessa selvitettiin ennallistamisen tavoitetta tutkimalla luonnontilaisen kaltaisten metsien rakennepiirteitä ja ihmisvaikutuksen merkitystä metsän rakenteelle. Metsikön rakennepiirteitä tutkittiin yli 90-vuotiaissa mäntyvaltaisissa talousmetsissä, poimintahakatuissa metsissä ja luonnontilaisen kaltaisissa metsissä, Hämeessä, Kuhmossa ja Venäjällä Vienansalossa yhteensä 116 metsikössä. Lisäksi tutkittiin kuusivaltaista luonnontilaisen kaltaisia metsiä Paanajärvellä Venäjällä, jossa oli 20 näytealaa. Lisäksi työssä tutkittiin metsien erilaisten ennallistamiskäsittelyjen lyhyen aikavälin tuloksia elävän ja kuolleen puuston rakennepiirteisiin ja taimien syntyyn. Ennallistamiskoejärjestely tehtiin 24 varttuneeseen talousmetsäkuusikkoon Evolla ja Vesijaolla. Ennallistamiskäsittelyt toteutettiin suojuspuuhakkuin, joissa osa puustosta jätettiin pystyyn (50m3/ha), osa kaadettiin maahan lahopuuksi (5, 30 tai 60m3/ha) ja osa puustosta vietiin tehtaalle. Koejärjestelyyn kuului myös metsiköitä, joihin ei tehty hakkuita. Puolet metsiköistä poltettiin vuonna 2002. Tutkimus osoitti, että lähes luonnontilaisen kuusimetsän dynamiikka on pitkä ja metsän rakenne vaihtelee huomattavasti vielä vanhassakin 110- 300-vuotiaassa kuusimetsässä. Tämän vuoksi myös metsien ennallistamisessa on tärkeää turvata vanhojen sukkessiovaiheiden kirjo, jossa suuriläpimittaisten lehti- ja havupuiden esiintyminen sekä lahopuujakauman vaihtelevuus säilytetään. Vanhojen mäntyvaltaisten metsien tutkiminen osoitti, että ihmistoiminta ja metsäpalojen puuttuminen ovat vähentäneet metsien rakenteellista kompleksisuutta. Näyttääkin siltä, että pienet suojelualueet eivät voi toimia mallina metsien ennallistamiselle, koska niissä on vähän lehtipuita ja ne ovat kuusettuneet voimakkaasti metsäpalojen puuttumisen vuoksi. Aktiivisilla ennallistamismenetelmillä on mahdollista saada aikaan nopeasti luonnontilaisen kaltaisia sukkession alkuvaiheen metsikkörakenteita, joissa on eri määriä elävää ja kuollutta puuta sekä erilaisia mikrohabitaatteja. Tulokset osoittavat, että metsien ennallistamisessa on otettava huomioon metsien vanhojen sukkessiovaiheiden säilyttäminen eli ns. passiivinen ennallistaminen, mutta lisäksi metsiin on ennallistettava runsaslahopuustoisia nuoria sukkessiovaiheita. Metsien ennallistamisessa tarvitaan monipuolisia menetelmiä, joissa otetaan huomioon ennallistamisen lähtötilanne ja metsien eri sukkessiovaiheiden rakenteelliset erot, jotka ovat seurausta ihmisen aiheuttamista ja luontaisista häiriöistä.

  • Lilja, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti saara.lilja@helsinki.fi (email)

Rekisteröidy käyttäjäksi
Paina tätä linkkiä Metsätieteen aikakauskirjan käsikirjoituksen tarjoamis- ja seurantajärjestelmään (OJS) kirjautumiseen.
Kirjaudu sisään
Jos olet kirjautunut käyttäjäksi, kirjaudu sisään tallentaaksesi valitsemasi artikkelit myöhempää käyttöä varten.
Ilmoitukset päivityksistä
Kirjautumalla saat tiedotteet uudesta julkaisusta.


Valitsemasi artikkelit