Artikkelit jotka sisältävät avainsanan 'hakkuu'.

Sylwia Adamczyk. (2016). The role of terpenes in carbon and nitrogen cycling in boreal forest soils. https://doi.org/10.14214/df.228

Hiilen ja ravinteiden kierto on edellytys ekosysteemin toiminnalle. Hiilen (C) ja typen (N) biogeokemiallisessa kierrossa kasvien, karikkeen ja maan kemiallinen koostumus, mikrobiyhteisöt, entsyymikoneisto ja ilmastolliset olosuhteet ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan terpeenien merkitystä boreaalisten metsämaiden hiilen ja typen kierrossa. Terpeenit ovat yleisiä kasvin sekundääriyhdisteitä. Väitöskirjassa keskitytään joihinkin mono-, di- ja triterpeeneihin.

Laboratoriokokeet osoittivat, että tutkitut terpeenit kiihdyttivät metsämaan hiilen mineralisaatiota, mutta samalla ne hidastivat typen nettomineralisaatiota ja nettonitrifikaatiota. Lisäksi terpeenit lisäsivät mikrobibiomassassa olevat hiilen ja typen määrää todennäköisesti siitä syystä, että ne kiihdyttivät bakteerien kasvunopeutta; sienten kasvunopeus sen sijaan hidastui terpeenien vaikutuksesta. Tulokset viittasivat siihen, että terpeenit toimivat hiilen lähteenä joillekin mikrobeille. Lisäksi terpeenit estivät hiilen, typen, fosforin ja rikin kiertoon liittyvien entsyymien toimintaa, johtuen ainakin osaksi terpeenien kyvystä sitoa entsyymejä.
Kuusen avohakkuulla tutkittiin sekä hakkuutähteen että puun tuhkan vaikutusta maan terpeenikoostumukseen ja hiilen ja typen kierron toimintoihin viisi vuotta hakkuun jälkeen. Hakkuutähde lisäsi joidenkin terpeenien pitoisuutta orgaanisessa kerroksessa. Sekä hakkuutähde että tuhka kiihdyttivät typen nettomineralisaatiota ja nettonitrifikaatiota. Joidenkin terpeenien pitoisuudet korreloivat hiilen ja typen kierron aktiivisuuksien kanssa, mutta kenttäolosuhteissa suhde jäi silti epäselväksi.

Väitöskirja osoitti, että terpeeneillä on kyky vaikuttaa metsämaan hiilen ja typen kiertoon. Todennäköisesti terpeenit muuttavat typen kiertoa niin, että suurempi osa typestä jää orgaaniseen muotoon ja mahdollisesti typpihäviöt metsäekosysteemistä pienentyvät.

  • Adamczyk, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti sylwia.adamczyk@luke.fi (email)
Aino Hämäläinen. (2016). Retention forestry and intensified biomass harvest: epiphytic lichen assemblages under opposing ecological effects in pine-dominated boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.218

Metsätalouden aiheuttamat muutokset boreaalisten metsien rakenteessa ja toiminnassa ovat johtaneet monien metsälajien uhanalaistumiseen. Metsätalouden negatiivisia vaikutuksia lajistoon pyritään vähentämään erilaisten metsänhoitotoimien avulla, esimerkiksi jättämällä säästöpuita hakatuille aloille. Samaan aikaan metsien käyttö on kuitenkin entisestään tehostumassa: esimerkiksi kantoja ja hakkuutähteitä korjataan energiapuuksi yhä suuremmissa määrin. Tässä väitöskirjassa tutkitaan energiapuun korjuun, säästöpuiden sekä kulotuksen vaikutuksia epifyyttijäkälälajistoon mäntyvaltaisissa boreaalisissa metsissä. Lisäksi selvitetään säästöpuiden hakkuun jälkeistä dynamiikkaa, jonka perusteella voidaan arvioida tarkemmin puiden merkitystä metsien lajistolle. Väitöskirjan aineisto on kerätty 24 Itä-Suomessa sijaitsevalta tutkimusalueelta, joilla on toteutettu eri säästöpuumääriä ja kulotusta yhdistävä kokeellinen käsittely, sekä lisäksi 13 tutkimusalueelta, jotka edustavat metsien eri sukkessiovaiheita.

Säästöpuiden havaittiin säilyttävän hakkuuta edeltävän metsän rakennepiirteitä ja ylläpitävän epifyyttijäkälälajistoa hakatuilla aloilla. Säästöpuiksi jätetyiltä, sekä eläviltä että hakkuun jälkeen kuolleilta männyiltä (Pinus sylvestris L.) löydettiin 11 vuotta hakkuiden jälkeen yhteensä 85 jäkälälajia, joiden joukossa oli myös uhanalaisia ja lahopuuhun erikoistuneita lajeja. Säästöpuiden merkitys lajistolle riippuu kuitenkin puiden hakkuun jälkeisestä kuolleisuudesta sekä kuolleiden puiden kaatumisesta; näihin puolestaan vaikuttivat säästöpuiden määrä, mahdollinen kulotus hakkuun jälkeen sekä puukohtaiset ominaisuudet.

Hakattujen alojen kulottaminen lisäsi säästöpuiden kuolleisuutta ja vähensi epifyyttijäkälien lajimäärää 11–12 vuotta kulotuksen jälkeen. Riittävän suureen säästöpuumäärään yhdistettynä kulotus synnytti kuitenkin monipuolisempia lahopuuhabitaatteja kuin pelkkien säästöpuiden avulla, ilman kulotusta, saatiin aikaan. Kulottamalla osa hakkuualoista voitaisiin mahdollisesti lisätä epifyyttijäkälien lajimäärää maisematasolla, vaikka vaikutus olikin metsikkötasolla tutkitulla aikavälillä negatiivinen.

Hakkuualoille jätetyillä männyn kannoilla havaittiin yhteensä 83 jäkälälajia. Kannot voivat siten olla merkittävä resurssi lahopuusta riippuvaisille jäkälälajeille, mikäli lahopuun määrä metsäympäristössä on muutoin pieni. Laajamittainen kantojen korjuu saattaa siis vähentää epifyyttijäkälien lajimäärää. Hakkuutähteiden korjuulla ei sen sijaan todennäköisesti ole huomattavaa vaikutusta jäkälälajistoon, sillä pieniläpimittaisen lahopuun ei havaittu olevan merkittävä habitaatti jäkälälajeille.

Väitöskirjan tulokset osoittavat, että säästöpuiden avulla voidaan lisätä jäkälien lajimäärää talousmetsissä, kun taas kantojen korjuulla voi olla päinvastainen vaikutus jäkälien habitaattien vähentyessä. Kulotus vähentää jäkälien lajimäärää metsikkötasolla, mutta saattaa nostaa sitä maisematasolla, mikäli arvokkaimmat, lajirikkaimmat metsiköt jätetään kulotuksen ulkopuolelle.

  • Hämäläinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti aino.hamalainen@uef.fi (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)
Yrjö Nuutinen. (2013). Possibilities to use automatic and manual timing in time studies on harvester operations. https://doi.org/10.14214/df.156

Automaattisen ja manuaalisen työajanmittauksen soveltuvuus hakkuukoneen aikatutkimuksissa

Työaikatutkimukset ovat olleet keskeisessä roolissa hakkuukonetyön tutkimuksissa aina siitä alkaen kun ensimmäisiä malleja kokeiltiin. Tänä päivänä aikatutkimusten aiheet ovat laajentuneet hakkuukoneiden teknologian ja työmenetelmien kehittämisestä aina kuljettajien ammattitaidon ja työhyvinvoinnin lisäämiseen sekä ympäristökysymyksiin. Hakkuukonetyön tutkimuksissa on jo hyödynnetty 2000-luvun uusinta mittausteknologiaa. Tällöin on myös tärkeää selvittää eri mittausmenetelmien soveltuvuutta ja yhteensopivuutta työaikatutkimuksessa.

Väitöskirjan tavoitteena oli selvittää automaattisen ja manuaalisen työajanmittauksen soveltuvuutta hakkuukoneen aikatutkimuksissa, jotta nopeatahtista hakkuukonetyötä voitaisiin entistä paremmin ymmärtää ja kehittää. Manuaalisessa työajanmittauksessa metsätyöntutkija havainnoi silmämääräisesti hakkuukoneen työskentelyn liikkeitä ja tallentaa niiden ajat mukana kannettavalle maastotallentimelle. Automaattisessa työajanmittauksessa puolestaan ns. tiedonlouhintaohjelmat tallentavat erilaiset liikeajat suoraan hakkuukoneen tietokoneelle.

Tutkimuksen tulosten mukaan manuaalinen aikatutkimus ei aina anna riittävää kuvaa hakkuukonetyöstä, sillä ihminen kykenee havaitsemaan vain osan nopeasti vaihtuvista hakkuukoneen liikkeistä. Ihmisen joustavaa havainnointia tarvitaan kuitenkin vastaisuudessakin kokonaisten työprosessien ja poikkeuksellisten toimintojen mittaukseen.

Tutkimus vahvisti, että hakkuukoneen tietojärjestelmästä työaikaa keräävää automaattista mittausta tarvitaan jatkossa entistä enemmän hakkuukonetyön kuvaamiseen. Automaattinen mittaus mahdollisti yhtäaikaisten hakkuukoneen liikkeiden rekisteröimisen. Automaattisen mittauksen etu on, että sillä voidaan kerätä tehokkasti ja tarkasti laajoja aineistoja sekä tuottaa tietoa tasapuolisesti kaikissa olosuhteissa. Tutkimuksessa havaittiin, että hakkuukoneen normaalista toimintajärjestyksestä poikkeavat tekijät saattavat aiheuttaa virheitä automaattiseen mittaukseen.

Tutkimuksessa kehitettiin automaattiseen mittaukseen perustuva aikatutkimusmenetelmä, jossa hakkuukoneen työ on paloiteltu työvaiheisiin. Menetelmän etu on, että työajanmittaus voidaan kohdistaa juuri tutkimusongelman kannalta tärkeimpiin työn osiin. Menetelmällä työaikaa on mahdollista mitata myös perinteisellä manuaalisella mittauksella, jolloin molempien mittaustapojen edut voidaan yhdistää.

  • Nuutinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti yrjo.nuutinen@metla.fi (email)
Päivi Mäkiranta. (2012). Heterotrophic soil respiration in drained peatlands: Abiotic drivers, and changes after clearfelling and afforestation. https://doi.org/10.14214/df.140

Mitä tapahtuu ojitettujen soiden turvevarastoille — muuttuvien ympäristötekijöiden sekä metsityksen ja avohakkuiden vaikutukset

Pohjoiset suot ja erityisesti niiden turvekerrokset toimivat merkittävinä hiilivarastoina. Näiden hiilivarastojen säilyminen voi olla vaarassa, kun ilmaston tai maankäytön muutos muokkaa suon olosuhteita. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena on ollut kerätä tietoa turpeen hajoamisesta metsäisillä ojitetuilla turvemailla. Tutkimuksessa määritettiin vanhan turpeen hajoamisnopeutta mittaamalla maasta turpeen hajotuksen seurauksena vapautuvaa hiilidioksidia. Mittauksilla selvitettiin turpeen hajotuksen riippuvuutta vallitsevista ympäristöolosuhteista; lämpötilasta ja pohjaveden syvyydestä. Lisäksi tutkittiin sitä, millaisia muutoksia ojitusalueiden hakkuut ja toisaalta suopeltojen metsitys aiheuttavat turpeen hajoamisnopeuteen.

Väitöskirjan tulokset osoittavat, että turpeen hajotusnopeuden vaihtelu ojitetuilla metsäisillä turvemailla riippuu lähinnä vain turpeen lämpötilaolosuhteista. Lämpötilan tärkeys johtuu alueiden hyvästä kuivatuksesta ja siitä, että maan hiilidioksidia tuottavat prosessit ovat keskittyneet pintaturpeeseen, jolloin vaihtelut pohjavedenpinnan syvyydessä syvemmissä turvekerroksissa eivät olennaisesti vaikuta vapautuvan hiilidioksidin määrään. Tulokset osoittavat myös, että tehokkaasti kuivatuilla alueilla pintaturpeen kuivuminen voi rajoittaa turpeen hajotusta. Tällaisissa olosuhteissa myös lämpötilan nousun aiheuttama turpeen hajotuksen lisääntyminen on vähäisempää. Tulosten perusteella voidaan arvioida tulevan ilmastonmuutoksen ja sitä seuraavan lämpötilan nousun kasvattavan ojitettujen turvemaiden maan hiilidioksidipäästöjä. Jos lämpenemisen yhteydessä kuitenkin esiintyy pitkiä pintaturvetta kuivattavia jaksoja, päästöjen lisäys voi jäädä vähäisemmäksi.

Väitöskirjan tulokset hakkuiden vaikutuksista osoittavat, että hakkuiden jälkeen metsäojitetuilla soilta vapautuu huomattava määrä hiilidioksidia ilmakehään. Elpyvän pintakasvillisuuden kyky sitoa hiilidioksidia on rajallinen ja vasta uuden puusukupolven tehokas uudistuminen voi muuttaa alueen uudelleen hiilinieluksi. Toisin kuin arveltiin, hakkuiden aiheuttamat muutokset maan lämpö- ja kosteusolosuhteissa eivät kuitenkaan näytä kiihdyttävän vanhan turpeen hajotusta. Turpeen hajotusta hakkuun jälkeen rajoittaa puiden poiston aiheuttama pohjaveden pinnan nousu sekä toisaalta pintaturpeen kuivuminen suorassa auringon paisteessa.

Turpeen hajotus voi hakkuiden jälkeen kuitenkin kiihtyä voimakkaasti, jos hakkuutähdekasat jäävät avohakkuualalle. Tämä johtuu mitä ilmeisimmin siitä, että hakkuutähdekasat tarjoavat suojaa, joka estää pintaturpeen kuivumisen ja siten mahdollistaa korkeamman hajotusaktiivisuuden. Tulosten perusteella hakkuutähteiden keräys turvemailta olisi suositeltavaa ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta; keräämällä hakkuutähteet turpeesta tulevat hiilidioksidin lisäpäästöt voidaan välttää ja samalla saadaan fossiilisia polttoaineita korvaavaa energiaa.

Väitöskirjan tulokset osoittavat lisäksi, että suopeltojen turpeen voimakas hajoaminen hidastuu metsityksen jälkeen. Maatalouskäytön vaikutukset ovat kuitenkin havaittavissa vielä vuosikymmenienkin kuluttua ja ne näkyivät metsitysalueiden turpeen laadussa sekä hajotusnopeudessa. Turpeen hajotusnopeus olikin tutkituilla alueilla edelleen niin voimakasta, että ne metsityksestä huolimatta toimivat hiilen lähteinä.

  • Mäkiranta, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti paivi.makiranta@metla.fi (email)
Harri Hautala. (2008). Disturbance in boreal spruce forest – immediate dynamics from stand to understorey level. https://doi.org/10.14214/df.74

Tässä väitöskirjassa tarkastellaan kahden ihmisperäisen häiriön; (1) säästöpuuhakkuun ja äestyksen sekä (2) aluskasvillisuuskerrosten kokeellisen poiston välittömiä vaikutuksia boreaalisten metsiköiden kasvillisuusrakenteiden palautumiseen Suomessa. Ensimmäinen koesarja toteuttiin tyypillisessä talousmetsässä, kun taas jälkimmäistä tarkasteltiin suojellussa vanhassa metsässä. Säästöpuuhakkuun ympäristövaikutukset ovat yhä laajalta osin tuntemattomia. Kontrolloidun aluskasvillisuuskerrosten poistokokeen avulla taas on mahdollista havainnollistaa esimerkiksi tallauksen ja eläinten tuottamien pienipiirteisten häiriöiden eri voimakkuustasoja.

Säästöpuuhakkuun ja äestyksen vaikutuksia tarkasteltiin tuulenkaatojen (I), maalahopuun (II) ja sillä elävän epiksyylikasvillisuuden näkökulmista kahdella eri kuusimetsätyypillä; vallitsevalla tuoreella sekä soistuneella biotoopilla. Tuulenkaatojen määrä lisääntyi merkittävästi 2-3 vuoden kuluessa hakkuiden jälkeen. Tuulenkaatoja esiintyi enemmän soistuneella (47%) kuin vallitsevalla tuoreella (13%) biotoopilla. Pelkkä hakkuu vähensi maalahopuun tilavuudesta 8%, kun taas äestämisen jälkeen 68% maalahopuusta oli hävinnyt hakkuualueella. Säästöpuuryhmistä hävisi kahden vuoden aikana 20% alkuperäisestä maalahopuusta. Epiksyylikasvillisuuden (pääasiassa lehtisammalten) peittävyysprosentti ja erityisesti lajimäärä laskivat merkittävästi sekä hakkuualueella että säästöpuuryhmissä vuoden kuluessa hakkuusta. Kahden vuoden kuluttua peittävyysprosentti kääntyi nousuun, kun taas lajimäärät jatkoivat laskuaan. Säästöpuuryhmän koon kasvu korreloi positiivisesti epiksyylien lajimäärän kanssa.

Metsänpohjan aluskasvillisuusyhteisö (IV), ja mustikka (Vaccinium myrtillus) sekä puolukka (Vaccinium vitis-idaea) palautuivat poistokäsittelyistä neljässä vuodessa. Palautuminen tapahtui pääasiallisesti kasvullisesti, ja oli nopeampaa lajimäärissä kuin peittävyyksissä. Kaikkein voimakkaimmalla käsittelyllä, jossa kasvillisuus poistettiin mineraalimaakerrokseen asti, palautuminen käynnistyi pelkästään suvullisesti. Mustikka palautui pääasiallisesti kasvattamalla uusia versoja, kun taas puolukka palautui edellistä lajia nopeammin ja lisäten pääasiassa versojen pituuskasvua.

Nykyistä käytäntöä suurempien säästöpuuryhmien jättäminen soistuneelle kuusimetsätyypille voisi olla ekologisesti ajateltuna suositeltavaa, koska tällöin olisi mahdollista taata paremmin lahopuusta riippuvaisen eliöstön jatkumo metsän uudistumisvaiheen aikana. Hakkuualueiden äestämisen voisi korvata jollain pistemuokkausmenetelmällä, jolloin suurempi määrä lahopuuta säilyisi hakkuualueilla.

Keskivoimakkaan häiriön jälkeen metsänpohjan kasvillisuuden palautuminen ilmenee pääasiallisesti valtalajien kasvullisena lisääntymisenä. Voimakas häiriö taas voi viivästyttää kasvillisuuden palautumista vuosilla, toisaalta samalla valtalajien suvullisen lisääntymisen mahdollisuudet paranevat.

Paikalliset ihmisperäiset häiriöt ovat nykyisin voimakkaasti yleistymässä ja niiden välillä voi olla lyhyelläkin aikavälillä vuorovaikutuksia, mikä pitäisi ottaa huomioon suunniteltaessa metsätaloudellisia toimenpiteitä.

  • Hautala, University of Helsinki, Department of Biological and Environmental Sciences ORCID ID:Sähköposti harri.hautala@metla.fi (email)
Tommi Räisänen. (2008). Impacts of climate change and forest management on monoterpene emission and needle secondary compounds of Boreal Scots pine (Pinus sylvestris L.). https://doi.org/10.14214/df.72

Boreaalinen metsävyöhyke erittää merkittäviä määriä eloperäisiä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, kuten monoterpeenejä. Monien ekologisten tehtäviensä ohella, kasvillisuuden erittämillä monoterpeeneillä on merkittävä vaikutus alemman troposfäärin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Koska muutokset näiden metsien emissiopotentiaalissa ja siihen vaikuttavissa tekijöissä, kuten puiden sekundääriyhdisteiden akkumulaatiossa, ovat erittäin tärkeitä, joten onkin oleellista arvioida ihmisperäisten häiriötekijöiden ja ennustetun ilmastonmuutoksen vaikutuksia emissioihin. Tämän tutkimuksen tavoitteina oli määrittää mäntymetsän monoterpeenivuon suuruus ja latvusemission osuus kokonaisvuosta kasvukauden aikana, sekä määrittää metsänhakkuun vaikutukset mäntymetsikköilman monoterpeenipitoisuuteen, ja lisäksi arvioida kohotetun CO2–pitoisuuden ja lämpötilan vaikutuksia männyn monoterpeeniemissioon ja neulasten sekundääriyhdisteisiin.

Metsänhakkuu lisäsi merkittävästi mäntymetsikköilman monoterpeenipitoisuutta ja hakkuutähde oli tärkein tekijä selitettäessä pitoisuuden kasvua. Hakkuujätteestä vapautuvien monoterpeenien määrä näytti riippuvan jätteen lämpötilasta, joka puolestaan on riippuvainen käsitellyn alan muuttuneesta mikroilmastosta. Siten harvennetuille aloille jätettävä puusto voi epäsuorasti varjostuksellaan vaikuttaa monoterpeenien erittymiseen alalle jääneestä biomassasta. Puiden latvuston havaittiin tuottavan suurimman osan ekosysteemitason monoterpeenivuosta. Siten puuston osittainen tai täydellinen poistaminen vähentää käsiteltyjen alueiden kokonaisemissiomäärää monoterpeenejä erittävän biomassan vähenemisen vuoksi. Hakkuun aiheuttama merkittävä monoterpeenikonsentraation lisäys viittaa metsänhoidon potentiaalisesti suuresta paikallisesta tai jopa alueellisesta vaikutuksesta alailmakehän kemiaan.

Lisääntynyt hiilen määrä yhdessä kohotetun lämpötilan kanssa aiheutti muutoksia männyn monoterpeeniemissioon ja sekundääriyhdisteiden kertymiseen. Monoterpeeniemissio lisääntyi merkittävästi kohotetussa CO2–pitoisuudessa ja lämpötilassa, kun neulasten monoterpeenipitoisuus vastaavasti pieneni. Neulasten sekundääriyhdisteiden vaste CO2:n ja lämpötilan kohotukseen oli vaihteleva ja riippuvainen kunkin yhdisteen stabiliteetistä (aineenvaihdunnan tuote – lopputuote), kasvun vaiheesta ja neulasen iästä. Ennustetut muutokset boreaalisten puulajien levinneisyydessä voivat vaikuttaa männyn monoterpeeniemissioon suuremmassa mittakaavassa. Männyn osuuden on ennustettu vähenevän Suomen metsissä, mutta puuyksilöiden lisääntynyt emissiokapasiteetti voi kompensoida suuren osan vähentyneestä monoterpeenejä erittävästä mäntybiomassasta.

  • Räisänen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti tommi.raisanen@joensuu.fi (email)
Taru Palosuo. (2008). Soil carbon modelling as a tool for carbon balance studies in forestry. https://doi.org/10.14214/df.61

Metsien maaperä on merkittävä hiilen varasto. Ilmastonmuutos ja erilaiset metsänkäsittelyt vaikuttavat paitsi puuston biomassan myös maaperän hiilivarastoon. Näitä vaikutuksia ei kuitenkaan vielä täysin tunneta. Kansainvälinen ilmastosopimus kuitenkin velvoittaa sopijamaat raportoimaan myös maaperän hiilivarastossa tapahtuvat muutokset. Maaperän hiilivaraston muutosten arviointi mittaamalla on hyvin vaikeaa ja työlästä, koska varaston spatiaalinen vaihtelu on suurta verrattuna ajallisiin muutoksiin. Tämän vuoksi hiilivaraston ja sen muutosten arvioinnissa käytetään usein malleja.

Tässä väitöskirjassa kehitettiin ja testattiin kivennäismaiden metsien orgaanisen aineen hajoamista ja maaperän hiilivaraston dynamiikkaa kuvaava YASSO-malli. Mallilla pyrittiin kuvaamaan tärkeimmät hiilivaraston dynamiikkaan vaikuttavat tekijät, mutta silti pitämään malli niin yksinkertaisena, että sen toimintaperiaatteiden ymmärtäminen ja käyttö sovelluksissa olisi helppoa. Väitöskirja sisältää mallin rakenteen ja oletusten kuvauksen sekä mallin parametrien määrityksen mittausten avulla. Mallin toimintaa arvioitiin tarkastelemalla mallitulosten herkkyyttä parametriarvojen muutoksille, tutkimalla mallitulosten tarkkuutta epävarmuusanalyysin avulla ja vertaamalla mallituloksia mitattuihin havaintoihin ja toisen maamallin antamiin tuloksiin.

Väitöskirjassa esitetään lisäksi kolme erilaista mallin sovellusta, joista kaksi käsittelee hakkuutähteiden talteenoton ja energiakäytön vaikutusta maaperän hiilivarastoon metsikkötasolla. Kolmannessa mallia käytetään osana metsien inventointitietoihin perustuvaa hiilitaseen arviointimenetelmää kansallisella tasolla. Kyseisessä osatutkimuksessa Suomen metsien kasvillisuuden ja kivennäismaiden maaperän hiilitase arvioitiin vuosina 1922-2004.

Epävarmuus- ja herkkyysanalyysien mukaan YASSO-mallin hiilivarastoarviot ovat epävarmoja, sillä näihin arvioihin vaikuttavat malliparametrit tunnetaan huonosti. Hiilivarastomuutosten arviot sen sijaan ovat verrattain tarkkoja, sillä näihin vaikuttavat parametrit tunnetaan paremmin. Mallin testaus laajalla kanadalaisella karikepussiaineistolla osoitti, että malli onnistui kohtalaisesti kuvaamaan erilaisten karikkeiden hajoamisen erilaisissa ilmasto-olosuhteissa.

Mallin dynaaminen lähestymistapa osoittautui tehokkaaksi sovelluksissa, joissa se yhdistettiin metsikkömalliin tai inventointitietoihin ja biomassa- ja karikemalleihin. Jotta malli paremmin soveltuisi maaperän hiilivaraston dynamiikan arvioimiseen laajemmilla maantieteellisillä alueilla, erilaisilla maankäyttömuodoilla ja laajemmissa tutkimuskysymyksissä, mallin oleellisia kehitysalueita ovat ilmastotekijöiden vaikutusten kuvauksen tarkentaminen sekä typpidynamiikan ja maalajin huomioiminen.

Mallisovellusten mukaan hakkuutähteiden keruu hakkuiden jälkeen vähentää maaperään siirtyvää hiilen määrää ja tämä hiilivarastomuutos on merkittävä verrattuna muihin hakkuutähteiden energiakäytön aiheuttamiin kasvihuonekaasupäästöihin. Kansallisella tasolla metsien maaperän hiilivarastolla on merkittävä rooli metsien hiilitaseessa.

  • Palosuo, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti taru.palosuo@efi.int (email)
Markku Penttinen. (2007). Portfolio management and the competitiveness of forest ownership. https://doi.org/10.14214/df.43

Harva tuotantotoiminta pystyy kilpailemaan metsätalouden kanssa ristiriitaisten teorioiden, paradigmojen, uskomusten, intohimojen ja kiinnostuksen määrässä. Tämä pätee myös metsäekonomiaan, missä metsänkorkoteoria ja maankorkoteoria korkoteorialla täydennettynä ovat tuottaneet erilaisia perusteita kannattavuuslaskelmille. Monet tutkijat ja käytännön metsätalouden edustajat tekevät vakaan talouden oletuksen, mutta useimmat luottavat mallintamisessa deterministiseen maailmankuvaan. Kuitenkin riskin huomioon ottaminen on saavuttanut viime aikoina määräävän aseman investointien analysoinnissa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on ollut kehittää uusia ratkaisuja ja konstruktioita metsänomistamisen sijoitustuotolle, sekä soveltaa uusia lähestymistapoja metsätalouden kannattavuuteen ja yksityismetsätalouden kilpailukyvyn analyysiin.

Rahoituksen laskentatointa ja kustannuslaskentaa kehitettiin yksityismetsätaloutta varten toteuttamalla ratkaisut testiyritykselle. Rahoituksen laskentatointa kehitettiin myös sekä yrityksen nettotuloksen että omaisuuden laskennallisen tuloksen määräämiseksi soveltaen niitä ekstensiiviseen, tasapainoiseen ja intensiiviseen strategiaan. Kansainvälisen laskentatoimen raportointistandardin (IFRS) vaatimuksia tutkittiin ja ne toteutettiin MTT:n (Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus) maatalouden kannattavuuskirjanpitotilojen metsätalouden laskentatoimeen ja Taloustohtori palveluun.

Osakkeiden, debentuurien, toimistojen, obligaatioiden ja asuntojen sijoitustuotto estimoitiin yksityismetsänomistamisen sijoitustuoton lisäksi, mikä osoitti, että metsänomistaminen ei ollut niin kilpailukykyinen kuin odotettiin. Yksityismetsänomistaminen sijoitustuoton korrelaatio oli tilastollisesti merkitsevä asuntojen ja kokonaismarkkinoiden kanssa. Yksityismetsänomistamisen sijoitustuotto jaettiin hinnanmuutos-, hakkuu-, kustannus- ja puuston määrän muutoskomponentteihin, joista ensin mainittua verrattiin inflaatioon.

Tutkimuksessa tuotettiin edullisimpia hakkuukypsyysratkaisuja ja numeerisia tuloksia, jotka ottivat huomioon hintatrendin, hinta- ja kasvuvaihtelun, kasvun, arvokasvun ja metsänuudistamiskustannukset sekä harvennushakkuutulot kuvaamalla kantohinta- ja kasvuprosesseja geometrisella Brownin liikkeellä. Lisäksi kehitetyt herkkyysratkaisut käsittäen myös numeeriset tulokset osoittivat koron, hintatrendin sekä hinta- ja kasvuvaihtelun vaikutuksen edullisimpaan päätehakkuuikään.

Ratkaisuja on toteutettu METINFO Internet palveluun ja testattu EU:n edellyttämässä maatalouden kannattavuuskirjanpitojärjestelmässä (FADN). Kehitetyt edullisimman päätehakkuuiän ohjelmat voidaan sisällyttää metsäsuunnitteluohjelmatuotteisiin kuten MOTTI ja MELA, joita käytetään Suomessa yleisesti.

  • Penttinen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti markku.penttinen@metla.fi (email)
Aki Villa. (2007). Fuel switching, energy saving and carbon trading – three ways to control carbon dioxide emissions in the Finnish forest industry. https://doi.org/10.14214/df.35

Tämä työ koostuu kolmesta osasta, jotka ovat 1) ainespuun ja energiapuun yhdistetty (integroitu) korjuu kolmen, Suomessa sijaitsevan monikansallisessa omistuksessa olevan tehtaan tarpeisiin, 2) energiansäästö liittyneenä kolmen tehtaan energian tuotantoon ja 3) ei-asiantuntijoiden (yliopisto-opiskelijat) tietämyksen testaus energiansäästön ja päästökaupan yhdistämiseksi metsäteollisuudessa kokeellisen taloustieteen keinoin. Työn tarkoitus oli vertailla hiilidioksidin (CO2) vähentämisen vaihtoehtoja kolmen tehtaan tapauksessa ja tarjota tietoa tulosten yleistämiseksi Suomessa ja muualla vastaavissa olosuhteissa.

Päätehakkuiden leimikkotietoa käytettiin hakkuutähteiden tuotantokustannusten laskemiseen kolmen eri tehtaan tapauksessa. Hakkuutähteiden korjuumenetelmänä käytettiin joko välivarastohaketusta tai risutukki -menetelmää. Risutukin tuotantokustannukset tehtaalla olivat hieman halvemmat kuin välivarastohaketuksen. Tutkimuksessa kehitettiin myös yleinen hakkuutähteiden yhdistetyn korjuun kertymämalli 100 kilometrin maksimietäisyydellä tehtaalta.

Kolmen tehtaan energiansäästöraportteja käytettiin energiansäästöinvestointien kustannusten ja näin säästettyjen CO2 –päästöjen laskentaan, kun energiansäästön seurauksena tehtaiden polttoaineen käyttö väheni. Kun hakkuutähteiden korjuun tuotantokustannuksia tehtailla verrattiin energiansäästön vastaavilla tehtailla aiheuttamiin kustannuksiin, voitiin todeta yleisesti hakkuu-tähteiden yhdistetyn korjuun tulevan taloudellisesti halvemmaksi CO2 –päästöjen vähentämisessä kuin tehtailla tapahtuvan energiansäästön. Kuitenkin kumpiakin edellä kuvattuja keinoja maailmanlaajuisten CO2 –päästöjen vähentämiseksi tarvitaan.

Ei-asiantuntijoiden täytyi valita pelaamissaan hiilikauppakokeissa kahden eri vaihtoehdon välillä – joko tehdä energiansäästöinvestointi omalla tehtaalla ja myydä näin saadut ylimääräiset päästöoikeudet muille tehtaille – tai ostaa päästörajoitteen täyttämiseksi vaadittavat päästöoikeudet muilta tehtailta. Useimmille kokeisiin osallistuneille opiskelijoille ei ollut helppoa saavuttaa taloudellisesti kannattavaa tulosta edustamansa puuta jalostavan ja päästökauppaan osallistuvan tehtaan kannalta. Kuitenkin yleisesti voidaan todeta, että kokeet ovat perusteltuja kasvihuoneilmiöön liittyvien taloudellisten seurausten osoittamiseksi ihmisille.

  • Villa, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti aki.villa@joensuu.fi (email)
Satu Löfman. (2006). Changes in forest landscape structure in southern Finland in the late 1900’s. https://doi.org/10.14214/df.32

Suomalaisten metsien alueellinen rakenne on muuttunut paljon viime vuosikymmenien aikana, ja alueellista rakennetta kuvataan usein termeillä fragmentoinut tai pirstoutunut. Metsien pirstoutumiseen liittyviä muutoksia ei ole kuitenkaan juurikaan tutkittu ja oletettujen muutosten kvantitatiivinen analyysi on ollut vähäistä, vaikka metsien alueellinen rakenne voi rajoittaa metsänhoidolle asetettuja ekologisia ja taloudellisia tavoitteita. Tietoa historiallisista muutoksista ja nykyisestä alueellisesta rakenteesta tarvitaan, jotta metsänhoitomenetelmiä voidaan kehittää tieteellisesti pätevin perustein. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli arvioida hakkuiden ja metsätieverkon rakentamisen vaikutuksia Etelä-Suomen metsien alueelliseen rakenteeseen 1950- ja 1990-lukujen välisenä aikana.

Tutkimusaluiksi valittiin Etelä-Suomesta viisi aluetta kooltaan 14 000–20 000 siten, että osa alueesta sijaitsi aina yksityismaalla ja osa valtion maalla. Kutakin aluetta tarkasteltiin kolmena eri ajankohtana ja metsiköt jaettiin ilmakuvatulkinnan perusteella kahteen luokkaan, peittoinen metsä ja aukea. Yhdellä tutkimusalueella oli käytössä tarkempi kehitysluokkiin perustuva luokittelu.

Tulokset osoittavat, että 1950-luvulla vallinnut lähes yhtenäinen metsäpeitto on pirstoutunut hakkuiden seurauksena. Suurimmat muutokset olivat nähtävissä jo 1970-luvulla. Peitteinen metsä on kuitenkin yhä hallitseva maisemaelementti ja se esiintyy jopa hieman yhtenäisempänä verrattuna 1970-luvun tilanteeseen. Myös aukkojen koko oli pienempi 1990-luvulla kuin 1970-luvulla. Pirstoutuminen näkyy silti reunahabitaattien suurena osuutena metsäalueesta. Tieverkon vaikutus metsien yhtenäisten metsäalueiden pirstoutumiseen oli suurempi kuin hakkuiden ja tien läheisyys lisäsi hakkuiden todennäköisyyttä.

Metsien alueelliseen rakenteeseen voidaan pyrkiä vaikuttamaan erilaisin metsänhoidollisin toimin, mutta on todennäköistä, että nykyinen rakenne tulee säilymään pitkään. Aluetason suunnittelu on keskeisessä asemassa, mikäli halutaan palauttaa aikaisemmin vallinneita piirteitä metsien alueelliseen rakenteeseen.

  • Löfman, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti satu.lofman@joensuu.fi (email)
Zeng Hongcheng. (2006). Influence of clear-cutting on the risk of wind damage at forest edges: A GIS-based integrated models approach. https://doi.org/10.14214/df.16

Tämän työn tavoitteena oli tutkia miten avohakkuut vaikuttavat metsäaluetasolla tuulisuuteen ja tuulituhojen esiintymisriskiin avohakkuualojen reunametsissä. Tätä varten GIS-ympäristöön integroitiin tuulikenttää, mekanistista tuulituhoriskiä ja metsän kasvua simuloivat mallit (osatyöt III-IV). Lisäksi käytettiin hyväksi heurestista optimointia pyrittäessä optimoimaan metsänkäsittelyä (uusien avohakkuualojen ajallinen ja spatiaalinen esiintyminen) metsäaluetasolla siten, että asetettujen hakkuutavoitteiden lisäksi pyrittiin samanaikaisesti ottamaan huomioon uusista hakkuista aiheutuva tuulituhoriski.

Integroitua mallinnusta hyväksi käyttäen tutkittiin Keski-Suomessa sijaitsevalla mallimetsäalueella lisäävätkö avohakkuut metsäaluetasolla tuulisuutta paikallisesti ja/tai keskimäärin (osatyö I) ja vaikuttaako nämä mahdolliset muutokset välittömästi hakkuiden jälkeen (osatyö II) ja/tai pidemmän ajan kuluessa tuulituhoriskeihin avohakkuualojen reunametsissä (osatyö III). Em. yhteydessä verrattiin nykyistä metsäaluetta siellä olevine aukkoineen (vaihtoehto I) tilanteisiin joissa toisessa oli hakattu aukoksi kaikki metsiköt jotka täyttivät nykyisin voimassa olevat metsänhoitosuositusten mukaiset uudistamiskriteerit (vaihtoehto II) ja toisessa oli hakattu kaikki yli 100 vuotta vanhat metsiköt vastaavasti (vaihtoehto III). Tuulituhoriskin arvioinnissa tarkasteltiin tuhoille alttiiden metsiköiden määrää, niiden pinta-alaa ja tuhoille alttiiden metsänreunojen kokonaispituutta erilaisilla tuulennopeuksilla ja niiden todennäköisyyksillä (osatyöt II-IV).

Työn tuloksena saatiin selville, että keskimääräinen tuulen nopeus ei merkittävästi muuttunut metsäaluetasolla, vaikka tehtiin huomattavankin intensiivistä aukkohakkuuta (osatyö I). Toisaalta paikallisesti tuulennopeus kasvoi, kuten odottaa saattoi. Lyhyellä tähtäimellä metsäaluetasolla tuulituhoriski (eli alttiiden metsiköiden määrä ja pinta-ala sekä alttiiden metsänreunojen pituus) jopa väheni (vaihtoehto II), kun intensiivisten aukkohakkuiden myötä hakattiin kaikki riskialttiimmat vanhat metsät. Toisaalta, kun hakattiin vain yli 100 vuotta vanhat uudistuskypsät metsiköt, tällöin uudet avohakkuut altistivat muita metsiköitä tuulituhoriskeille ja metsäaluetasolla riskit jopa lisääntyivät (vaihtoehto II). Tarkasteltaessa tuulituhoriskiä pidemmällä aikajänteellä eli 20 vuoden kuluessa em. hakkuista, III. vaihtoehdossa oli keskimäärin vain 7 % vähemmän alttiita metsänreunoja verrattuna II. Vaihtoehtoon (jossa kerralla hakatun puuston määrä oli huomattavasti suurempi).

Jos tavoitteena oli ylläpitää säännöllistä ja tietyn suuruista puun myyntiä (esim. 10 vuoden välein), tämä vaikutti aukkohakkuiden ajalliseen vaihteluun ja spatiaaliseen sijoittumiseen 30 vuoden tarkastelujaksolla sekä rajoitti mahdollisuutta minimoida tuulituhoriskejä metsäalueella (osatyö IV). Toisaalta tuulituhoriskiä voitiin vähentää metsäaluetasolla avohakkuiden järkevällä keskittämisellä ja välttämällä niiden sijoittamista sellaisten varttuneiden metsiköiden naapureiksi, joiden tuhoriski olisi suuri.

Kaiken kaikkiaan tässä tutkimuksessa esitetty integroitu tuulituhoriskin mallintamislähestymistapa voi auttaa metsänhoidossa ja metsäsuunnittelussa ottamaan huomioon nykyistä paremmin metsänkäsittelyn vaikutukset tuulituhoriskeihin sekä lyhyellä että pidemmällä aikajänteellä ja sekä paikallisesti että metsäaluetasolla.

  • Hongcheng, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti hongcheng.zeng@joensuu.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