Artikkelit jotka sisältävät avainsanan 'puu'.

Mai Suominen. (2018). Harvested and burned forests as habitats for polypore fungi. https://doi.org/10.14214/df.267

Tutkin väitöskirjassani metsien polton ja hakkuun voimakkuuden vaikutusta lahottajasieniin, kääpiin, 10 vuoden aikana polton ja hakkuun jälkeen. Metsien hakkuiden yhteydessä valtaosa puusta korjataan metsistä, ja tämän takia monet kuolleesta puusta riippuvaiset eliölajit ovat uhanalaisia. Lajien elinmahdollisuuksia voidaan parantaa uusien keinojen, kuten hakkuualoille jätettävien säästöpuiden ja metsän hallitun polttamisen avulla, mutta toimenpiteiden merkitystä kääville ei juuri ole tutkittu.

Aineistoni kerättiin samoilta tutkimusalueilta viitenä eri vuotena: 2000, 2003, 2005, 2008 ja 2011. Laaja-alaisessa kokeellisessa asetelmassa oli mukana 24 tutkimusmetsikköä, joissa toteutettiin erilaisia hakkuita, ja joista puolet poltettiin. Käsittelyt toistettiin (replikoitiin) eri metsiköissä. Aineisto sisältää 98 136 kuolleiden puiden mittaustulosta ja 22 150 havaintoa niillä kasvaneista 122 eri kääpälajista.

Työni päähavainnot ovat:

1) Jätettävän säästöpuumäärän on oltava suuri, jotta kääpien monimuotoisuus säilyy hakkuualalla. Havaitsin enemmän kääpiä tutkimusaloilla, joille oli jätetty säästöpuuta 50 m3 ha-1, kuin aloilla, joille säästöpuuta oli jätetty vain 10 m3 ha-1. Hakattujen alojen polttaminen nopeutti säästöpuiden kuolemista ja kaatumista ja monipuolisti kuolleen puuston laatua. Uhanalaisia kääpälajeja löydettiin pääasiassa poltetuilta aloilta, joilla oli enemmän säästöpuita.

2) Hakkuualoilla on paljon erityyppisiä kuolleita puita: vanhaa hakkuuta edeltänyttä maapuuta, kantoja, latvuksia ja kuolleita säästöpuita. Kaikki nämä eri kuolleen puun laadut ovat tärkeitä kääville ja ylläpitävät lajiston monipuolisuutta talousmetsissä. Käsittelyjen vaikutus kääpälajistoon on nähtävissä tavallisesti vasta usean vuoden kuluttua. Erilaiset kuolleet puut lahoavat eri nopeuksilla ja ovat siten kääville sopivia kasvualustoja eri pituisia ajanjaksoja.

3) Metsän polttaminen lisäsi kääpälajien määrää ja monipuolisuutta sekä hakatuilla että hakkaamattomilla tutkimusaloilla. Hakatuissa metsissä poltto lisäsi lajimäärää erityisesti kannoilla.

Väitöskirjani tulokset osoittavat uusia keinoja kuolleesta puusta riippuvaisen lajiston suojelemiseksi suojelualueiden ulkopuolella. Säästöpuiden jättäminen, hakkuutähteiden korjuun välttäminen ja hakkuita edeltävän vanhan lahopuun säästäminen hakkuualoilla ovat erityisen hyviä keinoja monimuotoisuuden kannalta. Kontrolloiduilla metsänpoltoilla voidaan luoda aiempaa monipuolisempi ja myös ajallisesti vaihteleva kuollut puusto käsiteltyihin metsiin.

  • Suominen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mai.suominen@gmail.com (email)
Mai Suominen. (2018). Harvested and burned forests as habitats for polypore fungi. https://doi.org/10.14214/df.267

Tutkin väitöskirjassani metsien polton ja hakkuun voimakkuuden vaikutusta lahottajasieniin, kääpiin, 10 vuoden aikana polton ja hakkuun jälkeen. Metsien hakkuiden yhteydessä valtaosa puusta korjataan metsistä, ja tämän takia monet kuolleesta puusta riippuvaiset eliölajit ovat uhanalaisia. Lajien elinmahdollisuuksia voidaan parantaa uusien keinojen, kuten hakkuualoille jätettävien säästöpuiden ja metsän hallitun polttamisen avulla, mutta toimenpiteiden merkitystä kääville ei juuri ole tutkittu.

Aineistoni kerättiin samoilta tutkimusalueilta viitenä eri vuotena: 2000, 2003, 2005, 2008 ja 2011. Laaja-alaisessa kokeellisessa asetelmassa oli mukana 24 tutkimusmetsikköä, joissa toteutettiin erilaisia hakkuita, ja joista puolet poltettiin. Käsittelyt toistettiin (replikoitiin) eri metsiköissä. Aineisto sisältää 98 136 kuolleiden puiden mittaustulosta ja 22 150 havaintoa niillä kasvaneista 122 eri kääpälajista.

Työni päähavainnot ovat:

1) Jätettävän säästöpuumäärän on oltava suuri, jotta kääpien monimuotoisuus säilyy hakkuualalla. Havaitsin enemmän kääpiä tutkimusaloilla, joille oli jätetty säästöpuuta 50 m3 ha-1, kuin aloilla, joille säästöpuuta oli jätetty vain 10 m3 ha-1. Hakattujen alojen polttaminen nopeutti säästöpuiden kuolemista ja kaatumista ja monipuolisti kuolleen puuston laatua. Uhanalaisia kääpälajeja löydettiin pääasiassa poltetuilta aloilta, joilla oli enemmän säästöpuita.

2) Hakkuualoilla on paljon erityyppisiä kuolleita puita: vanhaa hakkuuta edeltänyttä maapuuta, kantoja, latvuksia ja kuolleita säästöpuita. Kaikki nämä eri kuolleen puun laadut ovat tärkeitä kääville ja ylläpitävät lajiston monipuolisuutta talousmetsissä. Käsittelyjen vaikutus kääpälajistoon on nähtävissä tavallisesti vasta usean vuoden kuluttua. Erilaiset kuolleet puut lahoavat eri nopeuksilla ja ovat siten kääville sopivia kasvualustoja eri pituisia ajanjaksoja.

3) Metsän polttaminen lisäsi kääpälajien määrää ja monipuolisuutta sekä hakatuilla että hakkaamattomilla tutkimusaloilla. Hakatuissa metsissä poltto lisäsi lajimäärää erityisesti kannoilla.

Väitöskirjani tulokset osoittavat uusia keinoja kuolleesta puusta riippuvaisen lajiston suojelemiseksi suojelualueiden ulkopuolella. Säästöpuiden jättäminen, hakkuutähteiden korjuun välttäminen ja hakkuita edeltävän vanhan lahopuun säästäminen hakkuualoilla ovat erityisen hyviä keinoja monimuotoisuuden kannalta. Kontrolloiduilla metsänpoltoilla voidaan luoda aiempaa monipuolisempi ja myös ajallisesti vaihteleva kuollut puusto käsiteltyihin metsiin.

  • Suominen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mai.suominen@gmail.com (email)
Mai Suominen. (2018). Harvested and burned forests as habitats for polypore fungi. https://doi.org/10.14214/df.267

Tutkin väitöskirjassani metsien polton ja hakkuun voimakkuuden vaikutusta lahottajasieniin, kääpiin, 10 vuoden aikana polton ja hakkuun jälkeen. Metsien hakkuiden yhteydessä valtaosa puusta korjataan metsistä, ja tämän takia monet kuolleesta puusta riippuvaiset eliölajit ovat uhanalaisia. Lajien elinmahdollisuuksia voidaan parantaa uusien keinojen, kuten hakkuualoille jätettävien säästöpuiden ja metsän hallitun polttamisen avulla, mutta toimenpiteiden merkitystä kääville ei juuri ole tutkittu.

Aineistoni kerättiin samoilta tutkimusalueilta viitenä eri vuotena: 2000, 2003, 2005, 2008 ja 2011. Laaja-alaisessa kokeellisessa asetelmassa oli mukana 24 tutkimusmetsikköä, joissa toteutettiin erilaisia hakkuita, ja joista puolet poltettiin. Käsittelyt toistettiin (replikoitiin) eri metsiköissä. Aineisto sisältää 98 136 kuolleiden puiden mittaustulosta ja 22 150 havaintoa niillä kasvaneista 122 eri kääpälajista.

Työni päähavainnot ovat:

1) Jätettävän säästöpuumäärän on oltava suuri, jotta kääpien monimuotoisuus säilyy hakkuualalla. Havaitsin enemmän kääpiä tutkimusaloilla, joille oli jätetty säästöpuuta 50 m3 ha-1, kuin aloilla, joille säästöpuuta oli jätetty vain 10 m3 ha-1. Hakattujen alojen polttaminen nopeutti säästöpuiden kuolemista ja kaatumista ja monipuolisti kuolleen puuston laatua. Uhanalaisia kääpälajeja löydettiin pääasiassa poltetuilta aloilta, joilla oli enemmän säästöpuita.

2) Hakkuualoilla on paljon erityyppisiä kuolleita puita: vanhaa hakkuuta edeltänyttä maapuuta, kantoja, latvuksia ja kuolleita säästöpuita. Kaikki nämä eri kuolleen puun laadut ovat tärkeitä kääville ja ylläpitävät lajiston monipuolisuutta talousmetsissä. Käsittelyjen vaikutus kääpälajistoon on nähtävissä tavallisesti vasta usean vuoden kuluttua. Erilaiset kuolleet puut lahoavat eri nopeuksilla ja ovat siten kääville sopivia kasvualustoja eri pituisia ajanjaksoja.

3) Metsän polttaminen lisäsi kääpälajien määrää ja monipuolisuutta sekä hakatuilla että hakkaamattomilla tutkimusaloilla. Hakatuissa metsissä poltto lisäsi lajimäärää erityisesti kannoilla.

Väitöskirjani tulokset osoittavat uusia keinoja kuolleesta puusta riippuvaisen lajiston suojelemiseksi suojelualueiden ulkopuolella. Säästöpuiden jättäminen, hakkuutähteiden korjuun välttäminen ja hakkuita edeltävän vanhan lahopuun säästäminen hakkuualoilla ovat erityisen hyviä keinoja monimuotoisuuden kannalta. Kontrolloiduilla metsänpoltoilla voidaan luoda aiempaa monipuolisempi ja myös ajallisesti vaihteleva kuollut puusto käsiteltyihin metsiin.

  • Suominen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mai.suominen@gmail.com (email)
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)
Laith ALRahahleh. (2018). Scenario analyses on the effects of forest management and CMIP5 climate projections on timber production and carbon stocks of upland boreal forests in Finland. https://doi.org/10.14214/df.264

Tässä tutkimuksessa analysoitiin metsänhoidon ja ilmastonmuutoksen voimakkuuden vaikutusta metsien ainespuuntuotantoon ja hiilivarastoon Suomessa, käyttäen metsikkötason (I)  ja metsäaluetason (II, III) metsäekosysteemimallilaskelmissa 28 maailmanlaajuisen ilmastonmuutosmallin tuloksia (CMIP5 tietokanta, RCP4.5 ja RCP8.5, vuodet 2010-2099.  Eri osatöissä selvitettiin ilmastonmuutoksen voimakkuuden ja puuston harvennusohjelmien (I, III) ja eri puulajien suosimisen (II) sekä hakkuiden ulkopuolelle jätettävän metsäpinta-alan (I) vaikutusta metsien tilavuuskasvuun, hiilenvarastoihin, ainespuutuotantoon ja sen taloudelliseen kannattavuuteen (I) sekä lahopuun määrään metsissä (III).  

Ilmastonmuutoksen vaikutus  metsien tilavuuskasvuun, hiilenvarastoihin, ainespuutuotantoon ja sen taloudelliseen kannattavuuteen sekä metsien lahopuun määrään vaihteli suuresti, riippuen maantieteellisestä alueesta, puulajista ja ilmastonmuutoksen voimakkuudesta. Eri puulajien ja alueiden vaste-erot kasvoivat myös ilmastonmuutoksen voimakkuuden lisääntyessä. Ilmastonmuutoksen kasvuvaikutukset olivat puulajista riippumatta Pohjois-Suomessa positiivisempia kuin Etelä-Suomessa. Koivun kasvu hyötyi eniten ilmastonmuutoksesta Etelä-Suomessa ja sen kasvu lisääntyi myös hyvin voimakkaan ilmastonmuutoksen vallitessa, toisin kuin kuusella ja osin myös männyllä. Hakkuiden ulkopuolelle jätettävän metsäpinta-alan määrän kasvu lisäsi metsien tilavuuskasvua, hiilenvarastoja ja lahopuun määrää, mutta alensi ainespuutuotantoa. Riippuen maantieteellisestä alueesta, puulajista ja ilmastonmuutoksen voimakkuudesta, hyvin erilaisia metsien hoidon sopeuttamiskeinoja voidaan tarvita, tulevaisuudessa jotta voidaan hyödyntää ilmastonmuutoksen positiiviset vaikutukset ja vähentää sen haitallisia vaikutuksia.

  • ALRahahleh, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti laith.alrahahleh@uef.fi (email)
Laith ALRahahleh. (2018). Scenario analyses on the effects of forest management and CMIP5 climate projections on timber production and carbon stocks of upland boreal forests in Finland. https://doi.org/10.14214/df.264

Tässä tutkimuksessa analysoitiin metsänhoidon ja ilmastonmuutoksen voimakkuuden vaikutusta metsien ainespuuntuotantoon ja hiilivarastoon Suomessa, käyttäen metsikkötason (I)  ja metsäaluetason (II, III) metsäekosysteemimallilaskelmissa 28 maailmanlaajuisen ilmastonmuutosmallin tuloksia (CMIP5 tietokanta, RCP4.5 ja RCP8.5, vuodet 2010-2099.  Eri osatöissä selvitettiin ilmastonmuutoksen voimakkuuden ja puuston harvennusohjelmien (I, III) ja eri puulajien suosimisen (II) sekä hakkuiden ulkopuolelle jätettävän metsäpinta-alan (I) vaikutusta metsien tilavuuskasvuun, hiilenvarastoihin, ainespuutuotantoon ja sen taloudelliseen kannattavuuteen (I) sekä lahopuun määrään metsissä (III).  

Ilmastonmuutoksen vaikutus  metsien tilavuuskasvuun, hiilenvarastoihin, ainespuutuotantoon ja sen taloudelliseen kannattavuuteen sekä metsien lahopuun määrään vaihteli suuresti, riippuen maantieteellisestä alueesta, puulajista ja ilmastonmuutoksen voimakkuudesta. Eri puulajien ja alueiden vaste-erot kasvoivat myös ilmastonmuutoksen voimakkuuden lisääntyessä. Ilmastonmuutoksen kasvuvaikutukset olivat puulajista riippumatta Pohjois-Suomessa positiivisempia kuin Etelä-Suomessa. Koivun kasvu hyötyi eniten ilmastonmuutoksesta Etelä-Suomessa ja sen kasvu lisääntyi myös hyvin voimakkaan ilmastonmuutoksen vallitessa, toisin kuin kuusella ja osin myös männyllä. Hakkuiden ulkopuolelle jätettävän metsäpinta-alan määrän kasvu lisäsi metsien tilavuuskasvua, hiilenvarastoja ja lahopuun määrää, mutta alensi ainespuutuotantoa. Riippuen maantieteellisestä alueesta, puulajista ja ilmastonmuutoksen voimakkuudesta, hyvin erilaisia metsien hoidon sopeuttamiskeinoja voidaan tarvita, tulevaisuudessa jotta voidaan hyödyntää ilmastonmuutoksen positiiviset vaikutukset ja vähentää sen haitallisia vaikutuksia.

  • ALRahahleh, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti laith.alrahahleh@uef.fi (email)
Laith ALRahahleh. (2018). Scenario analyses on the effects of forest management and CMIP5 climate projections on timber production and carbon stocks of upland boreal forests in Finland. https://doi.org/10.14214/df.264

Tässä tutkimuksessa analysoitiin metsänhoidon ja ilmastonmuutoksen voimakkuuden vaikutusta metsien ainespuuntuotantoon ja hiilivarastoon Suomessa, käyttäen metsikkötason (I)  ja metsäaluetason (II, III) metsäekosysteemimallilaskelmissa 28 maailmanlaajuisen ilmastonmuutosmallin tuloksia (CMIP5 tietokanta, RCP4.5 ja RCP8.5, vuodet 2010-2099.  Eri osatöissä selvitettiin ilmastonmuutoksen voimakkuuden ja puuston harvennusohjelmien (I, III) ja eri puulajien suosimisen (II) sekä hakkuiden ulkopuolelle jätettävän metsäpinta-alan (I) vaikutusta metsien tilavuuskasvuun, hiilenvarastoihin, ainespuutuotantoon ja sen taloudelliseen kannattavuuteen (I) sekä lahopuun määrään metsissä (III).  

Ilmastonmuutoksen vaikutus  metsien tilavuuskasvuun, hiilenvarastoihin, ainespuutuotantoon ja sen taloudelliseen kannattavuuteen sekä metsien lahopuun määrään vaihteli suuresti, riippuen maantieteellisestä alueesta, puulajista ja ilmastonmuutoksen voimakkuudesta. Eri puulajien ja alueiden vaste-erot kasvoivat myös ilmastonmuutoksen voimakkuuden lisääntyessä. Ilmastonmuutoksen kasvuvaikutukset olivat puulajista riippumatta Pohjois-Suomessa positiivisempia kuin Etelä-Suomessa. Koivun kasvu hyötyi eniten ilmastonmuutoksesta Etelä-Suomessa ja sen kasvu lisääntyi myös hyvin voimakkaan ilmastonmuutoksen vallitessa, toisin kuin kuusella ja osin myös männyllä. Hakkuiden ulkopuolelle jätettävän metsäpinta-alan määrän kasvu lisäsi metsien tilavuuskasvua, hiilenvarastoja ja lahopuun määrää, mutta alensi ainespuutuotantoa. Riippuen maantieteellisestä alueesta, puulajista ja ilmastonmuutoksen voimakkuudesta, hyvin erilaisia metsien hoidon sopeuttamiskeinoja voidaan tarvita, tulevaisuudessa jotta voidaan hyödyntää ilmastonmuutoksen positiiviset vaikutukset ja vähentää sen haitallisia vaikutuksia.

  • ALRahahleh, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti laith.alrahahleh@uef.fi (email)
Janne Rämö. (2017). On the economics of continuous cover forestry. https://doi.org/10.14214/df.245

Tämä väitöskirja tutkii jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloutta. Tutkimuksessa yhdistetään jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellinen kuvaus metsien kasvua kuvaaviin empiirisesti estimoituihin kokoluokkarakenteisiin ja puukohtaisiin malleihin. Optimointiongelma ratkaistaan yleisessä muodossa käyttäen gradientteihin perustuvia sisäpistemenetelmiä. Tulosten riippuvuus ekologisista ja ekonomisista parametreista selvitetään herkkyysanalyysilla. Väitöskirja koostuu yhteenvedosta sekä neljästä artikkelista, joissa ratkaistaan taloudellisesti optimaalinen jatkuvapeitteinen metsänhoito yhden ja monen puulajin metsille. Tulokset esitetään optimaalisille harvennuksille ja puuston rakenteelle, sekä biodiversiteettirajoitteella että ilman. Lisäksi tutkitaan optimaalista transitiota eri alkutiloista kohti pitkän aikavälin tasapainotilaa, korkokannan ja harvennuskustannusten vaikutusta taloudellisesti optimaaliseen puuston rakenteeseen ja hakkuiden ajoitukseen, sekä kuinka tulokset vertautuvat Suomen ja Ruotsin lainsäädäntöihin. Tulosten mukaan hakkuut yleensä kohdistuvat suurimpiin puihin. Monen puulajin metsissä paremmilla kasvupaikoilla lajimonimuotoisuus kasvaa korkokannan noustessa, pitkän aikavälin tasapainotilan ollessa sekametsä. Lajimonimuotoisuus lisääntyy myös, kun biodiversiteetti huomioidaan metsänhoidon optimoinnissa. Hakkuiden ajoitus ja voimakkuus riippuvat sekä korkokannasta sekä kiinteistä hakkuukustannuksista, ja jos alkutila on kaukana pitkän aikavälin tasapainotilasta, laeista löytyvät rajat rikotaan etenkin transitiovaiheessa

  • Rämö, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti janne.ramo@helsinki.fi (email)
Helena Haakana. (2017). Multi-source forest inventory data for forest production and utilization analyses at different levels. https://doi.org/10.14214/df.243

Valtakunnalliset ja alueelliset arviot metsien vaihtoehtoisista käyttömahdollisuuksista ja tulevista hakkuumahdollisuuksista perustuvat yleensä Valtakunnan metsien inventoinnin (VMI) tuottamaan koeala-aineistoon. Tarve vastaavanlaisille skenaariolaskelmille paikallisella tasolla on lisääntynyt kuten myös tarve sisällyttää laskelmiin paikkaan sidottua tietoa. VMI:n suhteellisen harvan otannan takia skenaariolaskelmia ei kuitenkaan voi tehdä pelkästään VMI-koealojen perusteella maakuntatasoa pienemmillä alueilla. Väitöskirjassa selvittiin mahdollisuutta tuottaa laskelmien lähtöaineisto VMI-koealoja, satelliittikuvia ja k:n lähimmän naapurin estimointimenetelmää käyttäen. Menetelmää hyödynnettiin ensin arvioitaessa metsien hallinnollisten ja teknisten käyttörajoitusten vaikutusta puuntuotantoon kahden kylän alueella Itä-Suomessa. Toisessa sovelluksessa arvioitiin liito-oravalle sopivien elinympäristöjen määrän kehittymistä kolmessa eri hakkuuskenaariossa metsäkeskusalueittain.

Skenaariolaskelmissa käytettiin MELA (Metsälaskelma) -ohjelmistoa. Laskentakuviot puuston kehitys- ja käsittelyvaihtoehtojen simulointia varten muodostettiin satelliittikuvien segmentoinnin ja puuntuotannon rajoitustietojen avulla. Laskentakuvioille haettiin satelliittikuvien avulla sävyarvoiltaan lähimmät VMI-koealat, joille estimoitiin uudet painot eli edustavuus kyseisellä laskentakuviolla. Työssä tarkasteltiin erilaisten segmentointimenetelmien ja sävyarvopiirteiden käyttöä estimoinnissa. Metsikkökuvioita mahdollisimman hyvin vastaavien segmenttien ansiosta liito-oravalle sopivien elinympäristöjen ennustamisessa voitiin käyttää kuvio- ja maisematason malleja.

Laskenta-aineiston tuottaminen satelliittikuviin perustuvalla koealapainojen estimoinnilla osoittautui käyttökelpoiseksi menetelmäksi, joka mahdollistaa skenaariolaskelmat pienemmillä alueilla kuin olisi mahdollista pelkän VMI-koeala-aineiston avulla, esimerkiksi kuntatasolla. Hyvän maantieteellisen kattavuuden ja jatkuvuuden ansiosta satelliittikuvat ja VMI ovat kustannustehokkaita tietolähteitä ja esitetyn menetelmän avulla VMI-aineistoa voidaan käyttää metsien käyttö- ja tuotantomahdollisuuksien arvioinnissa myös paikallistasolla.

  • Haakana, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti helena.haakana@luke.fi (email)
Lauri Lindfors. (2017). Low apoplastic water potential in trees - dehydration stress on living cells and embolism in xylem. https://doi.org/10.14214/df.235

Puiden toiminta muuttuu kun veden määrä niissä vähenee. Veden määrän vähetessä elävät solut puun sisällä voivat kokea kuivuusstressiä ja puun kyky kuljettaa vettä vähenee kun ksyleemi-solukkoon alkaa kertymä ilmaa ilmiössä, jota kutsutaan embolisaatioksi. Veden määrä vähenee puissa niiden kokiessa kuivuutta tai kun ne jäätyvät. Jäätymisen tapauksessa, nestemäisen veden määrä puun sisällä alenee tyypillisesti erittäin nopeasti jäätymisen alettua ja jään kemiallisista ominaisuuksista johtuen jää myös kuivattaa eläviä soluja erittäin tehokkaasti vetämällä nestemäistä vettä puoleensa. Veden liikettä puissa kuvataan usein vesipotentiaalin avulla. Vesipotentiaali alenee paineen laskiessa ja osmoottisen konsentraation noustessa, josta seuraa että vesi kulkee kohti alhaisempaa vesipotentiaalia.

Tässä väitöskirjassa pyrittiin ymmärtämään vesipotentiaalin vaikutuksia puiden elävin soluihin ja ksyleemin hydrauliseen vedenjohtavuuteen alentamalla vesipotentiaalia; kuivuuden ja jäädyttämisen keinoin ja nostamalla osmoottista potentiaalia apoplastisessa tilassa. Apoplastisella tilalla tarkoitetaan tilaa joka käsittää ksyleemin putkilot ja muun tilan elävien solujen ulkopuolella. Vaikutuksia tutkittiin käyttämällä läpimitanmuutos-, lämpötila- ja kaasunvaihtomittauksia.

Alhaisen vesipotentiaalien vaikutuksia eläviin soluihin tutkittiin ksyleemin parenkyymi- ja lehtien mesofyllisolujen tapauksessa. Puiden paksuuskasvua ja veden kuljetusta on tutkittu paljon mittaamalla rungon läpimitanmuutoksia ajan suhteen. Parenkyymisoluilla on yleisesti uskottu olevan vain marginaalinen vaikutus ksyleemin läpimitanmuutoksiin, mutta tämän väitöskirjan tuloksista ilmenee että niillä on merkittävä vaikutus, erityisesti puiden jäätyessä. Mesofyllisoluissa tapahtuvan fotosynteesin tiedetään alentuvan lämpötilan painuessa nolla asteen alapuolelle. Tässä väitöskirjassa näytetään ensimmäistä kertaa miten fotosynteesi nopeus alenee nopeasti jäätymisen alettua puissa ja kuinka se tapahtuu samaan tahtiin elävien solujen kokeman kuivuusstressin kanssa.

Väitöskirjassa tutkittiin myös alhaisen vesipotentiaalin, embolisaation ja jäätymisen vaikutuksia ksyleemin hydrauliseen johtavuuteen ja puiden kykyä havaita ja aktiivisesti kontrolloida embolisaation kehittymistä. Väitöskirja paljasti kuinka jäätyminen ja embolisaatio voi saada aikaan paineen nousuja ksyleemissä, jolla voi olla pitkäkestoisia seurauksia puiden toimintaan ja ksyleemin hydrauliseen konduktanssiin ja joilla voi olla myös suuria ekologisia seurauksia. Kaiken kaikkiaan väitöskirja osoitti miten vesipotentiaalin ja sen vaikutusten keskinäinen suhde ei ole niin yksinkertainen ja lineaarinen kun tieteen alalla on yleisesti ymmärretty.

  • Lindfors, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti lauri.lindfors@helsinki.fi (email)
Topi Tanhuanpää. (2016). Developing laser scanning applications for mapping and monitoring single tree characteristics for the needs of urban forestry. https://doi.org/10.14214/df.230

Kaupungeissa kasvavat puut, yleisemmin kaupunkimetsät, tarjoavat erityyppisiä ekosysteemipalveluita. Näiden ekosysteemipalveluiden ylläpitäminen vaatii kuitenkin usein intensiivistä kaupunkipuiden hoitoa, jota voidaan tehostaa ajantasaisella puukohtaisella tiedolla. Viime vuosiin saakka, puukohtainen tieto on kerätty perinteisillä maastomittauksilla. Nykyään kasvillisuutta voidaan kartoittaa myös erilaisilla laserkeilausmenetelmillä, jotka mahdollistavat yksittäisten puiden tarkan kuvaamisen kolmiulotteisten pistepilvien avulla. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää laserkeilausta hyödyntäviä menetelmiä yksittäisten kaupunkipuiden kartoitukseen.

Ensimmäisessä osatutkimuksessa kehitettiin useita tietolähteitä hyödyntävä MS-STI (Multi Source-Single Tree Inventory) -menetelmä puutason tunnusten määrittämiseksi. Menetelmässä yhdistettiin lentolaserkeilauksen (ALS) ja maastomittausten avulla kerättyä tietoa sekä ennakkotieto puiden sijainneista. Maasto-otoksesta mitatut tunnukset yleistettiin koko puujoukolle ei-parametrista lähimmän naapurin menetelmää käyttäen. Kasvuympäristöstä riippuen, puille määritettyjen rinnankorkeusläpimittojen suhteellinen keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE) vaihteli 18,8%:n ja 33,8%:n välillä.

Toisessa osatutkimuksessa arvioitiin MS-STI-menetelmän tarkkuutta soveltamalla sitä olemassa olevan puurekisterin tunnusten päivittämiseen. Puurekisterin puista pystyttiin automaattisesti päivittämään 88,8%. Yleisimpien läpimittaluokkien rinnankorkeusläpimittojen suhteellinen RMSE vaihteli 21,7%:n ja 24,3%:n välillä.

Kolmannessa osatutkimuksessa kartoitettiin kaatuneet puut Helsingin kaupungin virkistysmetsäalueelta. Tutkimusjakson aikana kaatuneet puut havaittiin latvustossa tapahtuneiden muutosten avulla. Kaatuneista puista löydettiin 97,7%. 10% kaatuneeksi luokitelluista puista eivät todellisuudessa olleet kaatuneet. Kaikille kaatuneiksi luokitelluille puille määritettiin ALS-piirteiden avulla puulajiryhmä ja olemassa olevien allometristen mallien avulla rinnankorkeusläpimitta ja tilavuus. Rinnankorkeusläpimitan suhteellinen RMSE oli havupuilla 20,8% ja lehtipuilla 34,1%.

Viimeisessä, neljännessä osatutkimuksessa kehitettiin maastolaserkeilaukseen (TLS) perustuva menetelmä, jossa puun rungon biomassa estimoitiin tilavuuden ja puuaineen tiheyden avulla. Menetelmällä estimoitujen runkobiomassojen suhteellinen RMSE vaihteli 8,4%:n ja 10,5%:n välillä.

Tämä väitöskirja osoittaa, että laserkeilauksella tuotettu tieto soveltuu monipuolisen puutason tiedon tuottamiseen kaupunkimetsistä. Väitöskirjassa kehitettyjen menetelmien avulla pystytään tuottamaan ajantasaista puutason tietoa kustannustehokkaasti kaupunkimetsien suunnittelun ja hoidon tarpeisiin.

  • Tanhuanpää, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti topi.tanhuanpaa@helsinki.fi (email)
Topi Tanhuanpää. (2016). Developing laser scanning applications for mapping and monitoring single tree characteristics for the needs of urban forestry. https://doi.org/10.14214/df.230

Kaupungeissa kasvavat puut, yleisemmin kaupunkimetsät, tarjoavat erityyppisiä ekosysteemipalveluita. Näiden ekosysteemipalveluiden ylläpitäminen vaatii kuitenkin usein intensiivistä kaupunkipuiden hoitoa, jota voidaan tehostaa ajantasaisella puukohtaisella tiedolla. Viime vuosiin saakka, puukohtainen tieto on kerätty perinteisillä maastomittauksilla. Nykyään kasvillisuutta voidaan kartoittaa myös erilaisilla laserkeilausmenetelmillä, jotka mahdollistavat yksittäisten puiden tarkan kuvaamisen kolmiulotteisten pistepilvien avulla. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää laserkeilausta hyödyntäviä menetelmiä yksittäisten kaupunkipuiden kartoitukseen.

Ensimmäisessä osatutkimuksessa kehitettiin useita tietolähteitä hyödyntävä MS-STI (Multi Source-Single Tree Inventory) -menetelmä puutason tunnusten määrittämiseksi. Menetelmässä yhdistettiin lentolaserkeilauksen (ALS) ja maastomittausten avulla kerättyä tietoa sekä ennakkotieto puiden sijainneista. Maasto-otoksesta mitatut tunnukset yleistettiin koko puujoukolle ei-parametrista lähimmän naapurin menetelmää käyttäen. Kasvuympäristöstä riippuen, puille määritettyjen rinnankorkeusläpimittojen suhteellinen keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE) vaihteli 18,8%:n ja 33,8%:n välillä.

Toisessa osatutkimuksessa arvioitiin MS-STI-menetelmän tarkkuutta soveltamalla sitä olemassa olevan puurekisterin tunnusten päivittämiseen. Puurekisterin puista pystyttiin automaattisesti päivittämään 88,8%. Yleisimpien läpimittaluokkien rinnankorkeusläpimittojen suhteellinen RMSE vaihteli 21,7%:n ja 24,3%:n välillä.

Kolmannessa osatutkimuksessa kartoitettiin kaatuneet puut Helsingin kaupungin virkistysmetsäalueelta. Tutkimusjakson aikana kaatuneet puut havaittiin latvustossa tapahtuneiden muutosten avulla. Kaatuneista puista löydettiin 97,7%. 10% kaatuneeksi luokitelluista puista eivät todellisuudessa olleet kaatuneet. Kaikille kaatuneiksi luokitelluille puille määritettiin ALS-piirteiden avulla puulajiryhmä ja olemassa olevien allometristen mallien avulla rinnankorkeusläpimitta ja tilavuus. Rinnankorkeusläpimitan suhteellinen RMSE oli havupuilla 20,8% ja lehtipuilla 34,1%.

Viimeisessä, neljännessä osatutkimuksessa kehitettiin maastolaserkeilaukseen (TLS) perustuva menetelmä, jossa puun rungon biomassa estimoitiin tilavuuden ja puuaineen tiheyden avulla. Menetelmällä estimoitujen runkobiomassojen suhteellinen RMSE vaihteli 8,4%:n ja 10,5%:n välillä.

Tämä väitöskirja osoittaa, että laserkeilauksella tuotettu tieto soveltuu monipuolisen puutason tiedon tuottamiseen kaupunkimetsistä. Väitöskirjassa kehitettyjen menetelmien avulla pystytään tuottamaan ajantasaista puutason tietoa kustannustehokkaasti kaupunkimetsien suunnittelun ja hoidon tarpeisiin.

  • Tanhuanpää, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti topi.tanhuanpaa@helsinki.fi (email)
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)
Parvathy Venugopal. (2016). Effects of climate, wood quality and fungal diversity on coarse wood decomposition of Scots pine. https://doi.org/10.14214/df.226

Puita lahottavat sienet ovat keskeisiä metsien puuainekseen sitoutuneen hiilen kierrättäjiä. Niiden roolia ei kuitenkaan kovin hyvin tunneta eikä lahottajasienien merkitystä esimerkiksi metsiin liittyvissä ilmastomalleissa tai metsien kyvyssä vastata ilmastonmuutokseen ole kattavasti tutkittu. Tätä varten tulee aiempaa paremmin selvittää lahottajasienien toimintaan ja vuorovaikutuksiin liittyviä tekijöitä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin lämpötilan, ilman kosteuden, sienilajiston monipuolisuuden (lajimäärän ja lajiston koostumuksen) sekä puuaineksen laadun (talousmetsän ja vanhan luonnonmetsän puut) vaikutuksia lahottajasienen aiheuttamaan puuaineksen hajoamiseen männyllä. Puuaineksen laatua mitattiin myös puun fenolipitoisuuksilla käyttäen kaasukromatografiaa (HPLC). Puuaineksen hajoamista tutkittiin kahdessa lämpötilassa ja kosteudessa. Kokeissa vertailtiin kolmea vanhoista luonnometsistä ja talousmetsistä peräisin olevaa puuainesta. Sienilajisto koostui 1-4 lajin sieniyhteisöistä. Hajoamista seurattiin kontrolloiduissa olosuhteissa yhdeksän kuukautta kestäneissä laboratoriokokeissa.

Tulosten mukaan puuaineksen laadulla – jota mitattiin sydänpuun fenoliaineiden koostumuksella ja pitoisuuksilla – ja lahottajasienilajiston koostumuksella on suurempi merkitys lahoamiseen kuin ilmastollisilla tekijöillä tai sienilajiston lajimäärällä. Ilmastollisten tekijöiden merkitys oli lisäksi selvästi riippuvainen lahottajasienilajista, ja yksittäiset lajit olivat avainasemassa eri tilanteissa. Tämän vuoksi lajien ekologiset ominaisuudet ja lajien vaihteleva suhde ilmastotekijöihin tulee ottaa huomioon, kun lahottajasienien merkitystä arvioidaan osana metsäekosysteemin toiminnallisia prosesseja. Tulosten mukaan kelopuut lahoavat hitaammin kuin muut puun laadut myös ilmastotekijöiden muuttuessa. Kelopuu onkin ilmeisen pysyvä puuaineksen muoto metsäekosysteemissä, koska sienet kykenevät lahottamaan sitä varsin hitaasti.

Tulokset korostavat erilaisten ekologisten vuorovaikutustekijöiden merkitystä puuaineksen lahoamiseen vaikuttavina tekijöinä. Lisäksi tuloksissa korostuu, että eri lahottajasienilajien toiminnallinen asema ja merkitys puun lahoamisessa vaihtelee merkittävästi. Osalla lajeista on hyvin suuri merkitys, mikä tulisi aiempaa paremmin ottaa huomioon, kun arvioidaan puuhun sitoutuneen hiilen kiertoa metsissä. Metsien monimuotoisuuden säilyttämisen kannalta harvinaiset lahopuun muodot – kuten kelopuut – ovat tulosten mukaan lahottajasienille merkittäviä ja muusta puuaineksesta poikkeavia kasvualustoja, mutta niiden ekologisista ominaisuuksista kaivataan vielä enemmän tietoa muun muassa metsien ennallistamisen tarpeisiin.

  • Venugopal, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti parvathy.venugopal@uef.fi (email)
Panu Kunttu. (2016). Dead-wood-associated aphyllophoroid fungi: perspectives on the diversity, ecology and conservation biology of species and their habitats. https://doi.org/10.14214/df.225

Väitöskirjassa tutkittiin lahopuulla elävien kääväkkäiden monimuotoisuutta ja lajiston esiintymistä erilaisilla kasvualustoilla. Erityisesti selvitettiin, minkälaisilla lahopuilla eri lajit esiintyvät, ja minkälaisia eroja kääväkäsryhmien – kääpien ja orvakoiden – välillä on. Työssä selvitettiin ja verrattiin myös metsien luonnontilaisuuden arviointimenetelmiä, joita on käytetty myös sienilajiston ja sienten elinympäristöjen monimuotoisuuden arvioinnissa. Lisäksi väitöskirjassa esitetään toimintamalli sienten esiintymisen dokumentointiin ja populaatioiden seurantaan. Tutkimuksen päätulokset ovat:

1) Pääosa aineistosta kerättiin Saaristomeren kansallispuistosta, josta löytyi yhteensä 303 kääväkäslajia. Havaintoja kerättiin myös lähialueilta, ja koko aineisto sisältää yhteensä 331 lajia. Näiden joukossa on kahdeksan Suomelle uutta lajia, 30 Suomessa hyvin harvinaista lajia ja seitsemän vielä tieteelle kuvaamatonta lajia.

2) Viidestä lahopuuhun perustuvasta metsien luonnontilaisuusmittarista lahopuun määrä oli yleispätevin mittari. Kaikki luonnontilaisuuden mittarit eivät korreloineet keskenään, joten lahopuuhun perustuvan mittarin valinta voi merkittävästi vaikuttaa luonnontilaisuuden arvioinnin lopputulokseen.

3) Kääväkkäitä havaittiin hyvin erityyppisissä lahopuissa. Kääväkkäiden esiintyminen ei ollut suorassa suhteessa erilaisten lahopuutyyppien yleisyyteen. Tämä kertoo harvinaisten tai muuten erityisten kasvualustojen tärkeästä merkityksestä lajistolle. Käävät ja orvakat erosivat toisistaan vertailtaessa näiden ryhmien suosimia kasvualustatyyppejä. Lahopuun laadun vaihtelu on tärkeää puulla elävän sienilajiston monimuotoisuuden kannalta.

4) Tervalepältä (Alnus glutinosa) löytyi 138 lajia, joista 27 lajia kasvoi vain tervalepällä. Moni tervalepälle erikoistunut laji on harvinainen. Tuloksen perusteella harvalukuinen puulaji voi ylläpitää korkeaa monimuotoisuutta ja erikoistuneita sieniyhteisöjä. Myös yksittäisen puulajin sisäinen erityyppisten kasvualustojen vaihtelu on ekologisesti tärkeää lahopuun sienilajeille.

5) Nykyistä tehokkaampi ja systemaattinen kansalaistieteen (citizen science) hyödyntäminen, digitaaliset tietokannat, nykyaikaiset molekyylitunnistuksen menetelmät ja maastotyötietojen tallentaminen julkisiin tietokantoihin tarjoaisivat merkittäviä uusia mahdollisuuksia huonosti tunnettujen sienilajien seurannalle ja suojelulle.

Tutkimuksen yleispäätelminä voidaan todeta, että lahopuun monipuolisuus on erittäin tärkeää myös lahottajasienten monimuotoisuudelle. Tämä päätulos koskee sekä kääpiä että orvakoita. Useat metsien luonnontilaisuuden arvioinnissa käytettävät järeään lahopuuhun perustuvat arviointimenetelmät eivät ole tuloksiltaan yhteneväisiä. Siksi on epätodennäköistä, että ne tarjoaisivat yleispäteviä tuloksia lahottajasienilajiston monimuotoisuuden arviointiin. Jos tavoitteena on selvittää jonkin metsäalueen arvo lahottajasienilajistolle, tulosten mukaan ei ole suositeltavaa korvata maastossa suoritettuja, eri kasvualustat kattavia sienitutkimuksia järeään lahopuuhun perustuvilla metsien luonnontilaisuuden arvioinneilla.

  • Kunttu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti panu.kunttu@uef.fi (email)
Panu Kunttu. (2016). Dead-wood-associated aphyllophoroid fungi: perspectives on the diversity, ecology and conservation biology of species and their habitats. https://doi.org/10.14214/df.225

Väitöskirjassa tutkittiin lahopuulla elävien kääväkkäiden monimuotoisuutta ja lajiston esiintymistä erilaisilla kasvualustoilla. Erityisesti selvitettiin, minkälaisilla lahopuilla eri lajit esiintyvät, ja minkälaisia eroja kääväkäsryhmien – kääpien ja orvakoiden – välillä on. Työssä selvitettiin ja verrattiin myös metsien luonnontilaisuuden arviointimenetelmiä, joita on käytetty myös sienilajiston ja sienten elinympäristöjen monimuotoisuuden arvioinnissa. Lisäksi väitöskirjassa esitetään toimintamalli sienten esiintymisen dokumentointiin ja populaatioiden seurantaan. Tutkimuksen päätulokset ovat:

1) Pääosa aineistosta kerättiin Saaristomeren kansallispuistosta, josta löytyi yhteensä 303 kääväkäslajia. Havaintoja kerättiin myös lähialueilta, ja koko aineisto sisältää yhteensä 331 lajia. Näiden joukossa on kahdeksan Suomelle uutta lajia, 30 Suomessa hyvin harvinaista lajia ja seitsemän vielä tieteelle kuvaamatonta lajia.

2) Viidestä lahopuuhun perustuvasta metsien luonnontilaisuusmittarista lahopuun määrä oli yleispätevin mittari. Kaikki luonnontilaisuuden mittarit eivät korreloineet keskenään, joten lahopuuhun perustuvan mittarin valinta voi merkittävästi vaikuttaa luonnontilaisuuden arvioinnin lopputulokseen.

3) Kääväkkäitä havaittiin hyvin erityyppisissä lahopuissa. Kääväkkäiden esiintyminen ei ollut suorassa suhteessa erilaisten lahopuutyyppien yleisyyteen. Tämä kertoo harvinaisten tai muuten erityisten kasvualustojen tärkeästä merkityksestä lajistolle. Käävät ja orvakat erosivat toisistaan vertailtaessa näiden ryhmien suosimia kasvualustatyyppejä. Lahopuun laadun vaihtelu on tärkeää puulla elävän sienilajiston monimuotoisuuden kannalta.

4) Tervalepältä (Alnus glutinosa) löytyi 138 lajia, joista 27 lajia kasvoi vain tervalepällä. Moni tervalepälle erikoistunut laji on harvinainen. Tuloksen perusteella harvalukuinen puulaji voi ylläpitää korkeaa monimuotoisuutta ja erikoistuneita sieniyhteisöjä. Myös yksittäisen puulajin sisäinen erityyppisten kasvualustojen vaihtelu on ekologisesti tärkeää lahopuun sienilajeille.

5) Nykyistä tehokkaampi ja systemaattinen kansalaistieteen (citizen science) hyödyntäminen, digitaaliset tietokannat, nykyaikaiset molekyylitunnistuksen menetelmät ja maastotyötietojen tallentaminen julkisiin tietokantoihin tarjoaisivat merkittäviä uusia mahdollisuuksia huonosti tunnettujen sienilajien seurannalle ja suojelulle.

Tutkimuksen yleispäätelminä voidaan todeta, että lahopuun monipuolisuus on erittäin tärkeää myös lahottajasienten monimuotoisuudelle. Tämä päätulos koskee sekä kääpiä että orvakoita. Useat metsien luonnontilaisuuden arvioinnissa käytettävät järeään lahopuuhun perustuvat arviointimenetelmät eivät ole tuloksiltaan yhteneväisiä. Siksi on epätodennäköistä, että ne tarjoaisivat yleispäteviä tuloksia lahottajasienilajiston monimuotoisuuden arviointiin. Jos tavoitteena on selvittää jonkin metsäalueen arvo lahottajasienilajistolle, tulosten mukaan ei ole suositeltavaa korvata maastossa suoritettuja, eri kasvualustat kattavia sienitutkimuksia järeään lahopuuhun perustuvilla metsien luonnontilaisuuden arvioinneilla.

  • Kunttu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti panu.kunttu@uef.fi (email)
Jani Holopainen. (2016). Changing institutions and consumer-driven development of forest products and services. https://doi.org/10.14214/df.223

Metsäsektori on kyennyt kehittämään monia uusia biopohjaisia ja kestäviä tuotteita yritysasiakasmarkkinoille, mutta sektorilla ei ole vielä nähty uusien metsätuotteiden ja -palveluiden läpimurtoja kuluttajamarkkinoille. Tämä johtuu puutuotteiden korkeammasta hinnasta verrattuna kilpaileviin materiaaleihin, kuten betoniin, teräkseen ja muoviin, mutta sektorilla on myös vain vähän kuluttajamarkkinoille kohdistuvaa innovaatiokehitystä. Jotta pystymme ymmärtämään biotalouden kehitystä, joka tuo myös uusia mahdollisuuksia metsäsektorin kuluttajamarkkinoille, on meidän ymmärrettävä uutta liiketoimintaekosysteemiä. Liiketoimintaekosysteemimalli on kokonaisvaltainen näkymä tämänhetkisistä instituutioista huomioiden sidosryhmien suhteita ja mahdollisuuksia, sekä resursseja ja teknologioita. Näiden käsitteiden parempi ymmärtäminen auttaa kuluttajalähtöisessä metsätuotteiden ja -palveluiden kehityksessä luoden myös kilpailuetua sektorille.

Tämä väitöskirja esittelee kokonaisvaltaisen tutkimus- ja kehitysmallin uusien tuote- ja palveluinnovaatioiden synnyttämiseksi metsäsektorille. Koska viimeaikainen metsäsektorin innovaatiotoiminta on ollut teknologialähtöistä, tämä tutkimus keskittyy kuluttajalähtöiseen tuote-, palvelu- ja liiketoimintamallikehitykseen ja näin pyrkii vastaamaan vallitseviin kuluttajatrendeihin. Tutkimuksessa keskeisessä roolissa ovat metsätuotteiden ja -palveluiden vastuullisuus ja kestävyys, sillä nämä ovat yhä tärkeämpiä kuluttajille ja metsäsektorilla on potentiaalia vastata tähän kysyntään.

Väitöskirja koostuu yhdestä kirjakappaleesta ja kolmesta vertaisavioidusta artikkelista, joissa jokaisessa on käytössä eri tutkimusmenetelmät. Näiden osajulkaisujen aiheet ja tulokset ovat ryhmiteltynä kolmeen teemaan viitekehyksessä Kuluttajalähtöinen liiketoimintaekosysteemi tutkimus- ja kehitysmalli. Malli laajentaa perinteistä teknologialähtöistä ja kysyntävetoista innovaatiomallia ottaen paremmin huomioon kuluttajien arvot, mahdollistavat resurssit sekä vallitsevat logiikat. Mallissa huomioidaan myös sujuva informaation kulku jokaisessa tutkimus- ja kehitysprosessin vaiheessa tavoitellen uusia kuluttajalähtöisiä ratkaisuja.

  • Holopainen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jani.m.holopainen@helsinki.fi (email)
Osmo Heikkala. (2016). Emulation of natural disturbances and the maintenance of biodiversity in managed boreal forests: the effects of prescribed fire and retention forestry on insect assemblages. https://doi.org/10.14214/df.222

Intensiiviset metsänhoitotoimet ja tehokas luontaisten häiriöiden torjunta ovat aiheuttaneet muutoksia metsäekosysteemeissä ja johtaneet monien lajien ja elinympäristöjen uhanalaistumiseen. Säästöpuuhakkuilla ja kulotuksella pyritään muuttamaan metsätalouden vaikutuksia luonnollisemmiksi ja ylläpitämään monimuotoisuutta talousmetsissä. Väitöskirjassa on selvitetty näiden kahden menetelmän pitkäaikaisia vaikutuksia monimuotoisuuteen tutkimalla säästöpuiden dynamiikkaa sekä kovakuoriais- ja latikkalajiston muutoksia. Tutkimukset perustuvat yli 10-vuotiseen 24 metsikössä toistettuun kenttäkokeeseen itäsuomalaisissa boreaalisissa metsissä. Aineisto sisältää 2758 säästöpuuyksilöä, joita seurattiin 10 vuoden ajan, sekä 60 879 hyönteisyksilöä 468 lajista.

Metsäpaloihin verrattavissa oleva hakkaamattoman metsän kulotus lisäsi lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaisten lajimäärää.. Lajimäärän nousu näkyi lähes koko 10-vuotisen jakson ajan. Hakkuutkin nostivat lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaisten lajimäärää, mutta vain lyhytaikaisesti. Säästöpuualoilla lajimäärä palasi 10 vuodessa lähtötasolle, mutta avohakkuilla lajimäärä putosi jopa lähtötasoa alemmaksi. Lahopuulajiston funktionaalis-fylogeneettinen koostumus oli hakkaamattomissa metsissä erilainen kuin hakatuilla, ja erosi myös säästöpuuhakkuiden ja avohakkuiden välillä. Säästöpuuhakkuilla lajisto oli ryhmittynyttä siten, että lajit olivat fylogeneettisesti lähempänä toisiaan ja niiden elinympäristövaatimukset olivat samankaltaisia: avoimia elinympäristöjä ja tuoretta lahopuuta vaativat lajit vallitsivat. Avohakkuilla lajisto oli satunnaista eikä erityisiä preferenssejä ollut havaittavissa. Avoimia alueita yleisesti suosivien maakiitäjäisten lajimäärät nousivat hakkuiden ja polton surauksena. Säästöpuuryhmät olivat liian pieniä pystyäkseen ylläpitämään hakkaamattoman metsän lajistoa. Polttaminen lisäsi pyrofiilisten sekä harvinaisten ja uhanalaisten lahopuukuoriaisten ja latikoiden lajimääriä, mutta vaikutus jäi lyhytaikaiseksi. Avohakkuuseen verrattuna säästöpuuhakkuut tai metsän polttaminen eivät kumpikaan lisänneet ytimennävertäjätuhoja ympäröivissä metsissä.

Tämän väitöskirjan tulokset korostavat avohakkuun ja palaneen metsän yhteisöjen välisiä eroja. Avohakkuun ja metsäpalon vaikutukset ovat erilaiset, eikä avohakkuu siten jäljittele palon vaikutuksia. Tulosten mukaan metsänhoidon vastaavuutta luonnonhäiriöihin ja metsien sekä lajiston monimuotoisuuden suojelua voidaan parantaa säästöpuiden ja kulotuksen avulla. Säästöpuiden korkean kuolleisuuden vuoksi tarvitaan kuitenkin suhteellisen suuria säästöpuumääriä, että voidaan turvata säästöpuiden ylläpitämien elinympäristöjen jatkuva saatavuus myös pidemmällä aikavälillä.

  • Heikkala, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti osmo.heikkala@uef.fi (email)
Osmo Heikkala. (2016). Emulation of natural disturbances and the maintenance of biodiversity in managed boreal forests: the effects of prescribed fire and retention forestry on insect assemblages. https://doi.org/10.14214/df.222

Intensiiviset metsänhoitotoimet ja tehokas luontaisten häiriöiden torjunta ovat aiheuttaneet muutoksia metsäekosysteemeissä ja johtaneet monien lajien ja elinympäristöjen uhanalaistumiseen. Säästöpuuhakkuilla ja kulotuksella pyritään muuttamaan metsätalouden vaikutuksia luonnollisemmiksi ja ylläpitämään monimuotoisuutta talousmetsissä. Väitöskirjassa on selvitetty näiden kahden menetelmän pitkäaikaisia vaikutuksia monimuotoisuuteen tutkimalla säästöpuiden dynamiikkaa sekä kovakuoriais- ja latikkalajiston muutoksia. Tutkimukset perustuvat yli 10-vuotiseen 24 metsikössä toistettuun kenttäkokeeseen itäsuomalaisissa boreaalisissa metsissä. Aineisto sisältää 2758 säästöpuuyksilöä, joita seurattiin 10 vuoden ajan, sekä 60 879 hyönteisyksilöä 468 lajista.

Metsäpaloihin verrattavissa oleva hakkaamattoman metsän kulotus lisäsi lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaisten lajimäärää.. Lajimäärän nousu näkyi lähes koko 10-vuotisen jakson ajan. Hakkuutkin nostivat lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaisten lajimäärää, mutta vain lyhytaikaisesti. Säästöpuualoilla lajimäärä palasi 10 vuodessa lähtötasolle, mutta avohakkuilla lajimäärä putosi jopa lähtötasoa alemmaksi. Lahopuulajiston funktionaalis-fylogeneettinen koostumus oli hakkaamattomissa metsissä erilainen kuin hakatuilla, ja erosi myös säästöpuuhakkuiden ja avohakkuiden välillä. Säästöpuuhakkuilla lajisto oli ryhmittynyttä siten, että lajit olivat fylogeneettisesti lähempänä toisiaan ja niiden elinympäristövaatimukset olivat samankaltaisia: avoimia elinympäristöjä ja tuoretta lahopuuta vaativat lajit vallitsivat. Avohakkuilla lajisto oli satunnaista eikä erityisiä preferenssejä ollut havaittavissa. Avoimia alueita yleisesti suosivien maakiitäjäisten lajimäärät nousivat hakkuiden ja polton surauksena. Säästöpuuryhmät olivat liian pieniä pystyäkseen ylläpitämään hakkaamattoman metsän lajistoa. Polttaminen lisäsi pyrofiilisten sekä harvinaisten ja uhanalaisten lahopuukuoriaisten ja latikoiden lajimääriä, mutta vaikutus jäi lyhytaikaiseksi. Avohakkuuseen verrattuna säästöpuuhakkuut tai metsän polttaminen eivät kumpikaan lisänneet ytimennävertäjätuhoja ympäröivissä metsissä.

Tämän väitöskirjan tulokset korostavat avohakkuun ja palaneen metsän yhteisöjen välisiä eroja. Avohakkuun ja metsäpalon vaikutukset ovat erilaiset, eikä avohakkuu siten jäljittele palon vaikutuksia. Tulosten mukaan metsänhoidon vastaavuutta luonnonhäiriöihin ja metsien sekä lajiston monimuotoisuuden suojelua voidaan parantaa säästöpuiden ja kulotuksen avulla. Säästöpuiden korkean kuolleisuuden vuoksi tarvitaan kuitenkin suhteellisen suuria säästöpuumääriä, että voidaan turvata säästöpuiden ylläpitämien elinympäristöjen jatkuva saatavuus myös pidemmällä aikavälillä.

  • Heikkala, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti osmo.heikkala@uef.fi (email)
Dalia D’Amato. (2016). The ecosystem services approach in corporate sustainability: results from industrial plantation forestry in China. https://doi.org/10.14214/df.221

Ekosysteemipalvelut ovat laajasti käsitelty teema sekä tiedemaailmassa että poliittisessa päätöksenteossa. Aiheessa on keskitytty luonnon tarjoamien palveluiden kuten ruoan, kuitujen, veden, ilmaston, maanperän ja kulttuurin merkitykseen yhteiskunnallisesta ja taloudellisesta näkökulmasta tutkittuna. Varsinkin kasvavan talouden paineet ovat kuitenkin aiheuttaneet erilaisia häiriöitä ekosysteemipalveluista saataviin hyötyihin.

Useat talouden sektorit ovat riippuvaisia ekosysteemipalveluista ja vaikuttavat samalla niistä saataviin hyötyihin. Tämän takia yksityissektorilta odotetaankin yhä suurempaa panosta ympäristöhallinnointiin maailmanlaajuisesti, sillä kestävän talouden ylläpito myös kannustaa yrityksiä sekä rahallisesti että strategisesti.

Tämä väitöskirja on yksi ensimmäisistä tutkimuksista, joissa keskitytään selvittämään teollisuuden ja ekosysteemipalveluiden vuorovaikutuksia. Empiirisenä tutkimuskohteena ovat teolliset puuviljelmät Kiinan kehittyvillä markkinoilla. Tutkimuksen päätavoitteena on selvittää, miten ekosysteemipalvelukehikko voisi edistää yritysvastuun toimintaohjelmia ja käytäntöjä.

Tutkimustulokset osoittavat, että ekosysteemipalveluiden tutkimus voi myötävaikuttaa ympäristön ja sosiaalisten tekijöiden kattavampaan ja kokonaisvaltaisempaan ymmärrykseen. Tutkimuksella voidaan muun muuassa parantaa ymmärrystä yritysten vaikutuksista ja riippuvuuksista ekosysteemeihin sekä niihin liittyviin liiketaloudellisiin riskeihin ja mahdollisuuksiin. Lisäksi voidaan tarkentaa analyyttisiä työkaluja yrityssidosryhmien näkökulmien ja odotuksien ymmärtämisessä ja parantaa yritysvastuuseen liittyviä käytäntöjä sekä kehittää kestävyysraportointia.

Tutkimustulokset osoittavat, että ekosysteemipalveluiden tutkimus voi myötävaikuttaa ympäristön ja sosiaalisten tekijöiden kattavampaan ja kokonaisvaltaisempaan ymmärrykseen. Tutkimuksella voidaan muun muuassa parantaa ymmärrystä yritysten vaikutuksista ja riippuvuuksista ekosysteemeihin sekä niihin liittyviin liiketaloudellisiin riskeihin ja mahdollisuuksiin. Lisäksi voidaan tarkentaa analyyttisiä työkaluja yrityssidosryhmien näkökulmien ja odotuksien ymmärtämisessä ja parantaa yritysvastuuseen liittyviä käytäntöjä sekä kehittää kestävyysraportointia.

Ekosysteemipalveluiden käsitteistön tarkempi operationalisointi yritysvastuukäytöntöihin edellyttää sekä systemaattisempaa arviointia että vertailua tarkoituksenmukaisten yrityssektoreiden ja ekosysteemien välillä. Kehitystyö edellyttää perehtymistä maailmanlaajuisten ja paikallisten vaihtosuhteiden analysointiin, ekologisten rajoitteiden ja resilienssin käsitteiden omaksumista sekä yritys- ja toimialastrategioiden täsmentämistä.

  • D’Amato, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti dalia.damato@helsinki.fi (email)
Mia Vehkaoja. (2016). Beaver in the drainage basin: an ecosystem engineer restores wetlands in boreal landscape. https://doi.org/10.14214/df.220

Kosteikkojen ja lahopuun katoaminen ovat vaikuttaneet voimakkaasti boreaalisen alueen vesi- ja maaekosysteemeihin. Lahopuusta riippuvaiset lajit ovat yksi maailman uhanalaisimmista, kun taas sammakkoeläimiä voidaan hyödyntää kosteikkojen ekologisen tilan selvittämisessä. Huomattava osa maailman kosteikoista sijaitsee boreaalisella alueella. Viimeisen 500 vuoden aikana boreaalisen alueen kosteikkoihin on kohdistunut kaksi pääasiallista uhkaa: majavien hävitys sukupuuton partaalle sekä 1900-luvun laajamittaiset ojitukset.

Majavat ovat pohjoisen pallonpuoliskon tunnettuja ekosysteemi-insinöörejä. Ne muokkaavat ympäristöään patoamalla vesistöjä. Pato nostattaa tulvan ympäröivään rantametsään ja muuttaa olosuhteita niin maalla kuin vedessä. Ekosysteemiprosessit muuttuvat erityisesti silloin, kun majava muuttaa virtaavan vesistön seisovaksi, mutta ympäristössä tapahtuvat muutokset ovat selkeitä myös alun perin seisovassa vesistössä. Orgaaninen aines ja ravinteet siirtyvät vesistöön majavan kaatamista puista sekä tulvan tappamasta kasvillisuudesta. Orgaanisen hiilen määrä kasvaa huomattavasti erityisesti ensimmäisinä tulvavuosina, mikä lisää vesikasvillisuuden, planktonin ja näiden kahden kautta myös vesiselkärangattomien määriä. Rehevä kasvillisuus ja runsaat plankton- ja selkärangatonmäärät hyödyttävät sammakoita. Sammakot, ja erityisesti viitasammakko, viihtyvät majavakosteikoilla.

Lahopuuta syntyy runsaasti majavakosteikoilla tulvan ja majavan toimesta. Majavakosteikkojen ympäröimässä rantametsikössä on huomattavasti enemmän lahopuuta kuin muunlaisten vesistöjen rantametsissä. Runsastuneet lahopuumäärät tarjoavat elinympäristön lahopuusta riippuvaisille lajeille. Eniten majavakosteikoilla on pystyyn kuollutta lahopuuta, jolla ovat erikoistuneet kasvamaan nokinuppiset.

Majavien elpyminen sukupuuton partaalta on auttanut kosteikko- ja lahopuumäärien kasvua. Majavakosteikot voidaan nähdä boreaalisen alueen hiilen ja monimuotoisuuden hot spotteina. Ne lisäävät boreaalisen maiseman heterogeenisuutta ja vesistöjen jatkumoa.

  • Vehkaoja, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mia.vehkaoja@helsinki.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)
Elias Hurmekoski. (2016). Long-term outlook for wood construction in Europe. https://doi.org/10.14214/df.211

Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella puurakentamisen markkinapotentiaaliin vaikuttavia tekijöitä Euroopassa vuoteen 2030 saakka. Tutkimusongelmaa lähestytään kolmesta toisiaan tukevasta näkökulmasta: menneet trendit ja nykyiset markkinarakenteet, tulevat trendit ja epävarmuustekijät sekä toimialan asettamien tavoitteiden saavuttamiseksi vaadittavat muutokset.

Menetelmäviitekehys yhdistää kvantitatiivisia, laadullisia ja osallistavia tutkimusmenetelmiä. Tutkimus pyrkii myös edistämään metsäalan ennakoinnissa käytettävien menetelmien kehittämistä soveltamalla tulevaisuudentutkimuksen menetelmiä ja lähestymistapoja.

Rakennussektorin toimintaympäristön muutostekijöiden ja –paineiden havaittiin liittyvän erityisesti tarpeisiin vähentää rakentamisen negatiivisia ympäristövaikutuksia ja parantaa rakentamisen tuottavuutta ja laatua. Kuitenkin vain harva näistä tekijöistä näyttäisi ratkaisevasti vaikuttavan puurakentamisen yleistymiseen. Muutostarpeet eivät välttämättä edistä puurakentamisen kilpailukykyä siinä määrin kuin usein oletetaan, koska rakentamismääräykset ylittävistä ominaisuuksista ei usein olla valmiita tai kyvykkäitä maksamaan. Sen sijaan monet erityisesti puutuoteteollisuuden ja rakennusteollisuuden hajanaiseen rakenteeseen ja riskiä karttavaan käyttäytymiseen liittyvät kulttuuriset ja rakenteelliset haittatekijät näyttäisivät merkittävästi hidastavan puurakentamisen yleistymistä.

Skenaarioanalyysin perusteella puurakentamisen tulevaisuus on vahvasti kytköksissä mahdollisiin julkisen sektorin toimiin vihreän rakentamisen edistämisessä sekä mahdollisiin muutoksiin teollisuuden strategisissa linjauksissa. Kuitenkin empiirinen tutkimus antaa viitteitä siitä, että asiantuntijoiden ehdottamia lyhyen aikavälin strategisia ja poliittisia toimia pidetään toimialalla joko epätodennäköisinä tai epämieluisina. Näin ollen puurakentamisen yleistyminen Euroopassa tulee luultavasti olemaan vähittäistä ja rajoittumaan yksittäisiin sektoreihin ja alueisiin vuoteen 2030 mennessä.

  • Hurmekoski, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti elias.hurmekoski@efi.int (email)
Elias Hurmekoski. (2016). Long-term outlook for wood construction in Europe. https://doi.org/10.14214/df.211

Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella puurakentamisen markkinapotentiaaliin vaikuttavia tekijöitä Euroopassa vuoteen 2030 saakka. Tutkimusongelmaa lähestytään kolmesta toisiaan tukevasta näkökulmasta: menneet trendit ja nykyiset markkinarakenteet, tulevat trendit ja epävarmuustekijät sekä toimialan asettamien tavoitteiden saavuttamiseksi vaadittavat muutokset.

Menetelmäviitekehys yhdistää kvantitatiivisia, laadullisia ja osallistavia tutkimusmenetelmiä. Tutkimus pyrkii myös edistämään metsäalan ennakoinnissa käytettävien menetelmien kehittämistä soveltamalla tulevaisuudentutkimuksen menetelmiä ja lähestymistapoja.

Rakennussektorin toimintaympäristön muutostekijöiden ja –paineiden havaittiin liittyvän erityisesti tarpeisiin vähentää rakentamisen negatiivisia ympäristövaikutuksia ja parantaa rakentamisen tuottavuutta ja laatua. Kuitenkin vain harva näistä tekijöistä näyttäisi ratkaisevasti vaikuttavan puurakentamisen yleistymiseen. Muutostarpeet eivät välttämättä edistä puurakentamisen kilpailukykyä siinä määrin kuin usein oletetaan, koska rakentamismääräykset ylittävistä ominaisuuksista ei usein olla valmiita tai kyvykkäitä maksamaan. Sen sijaan monet erityisesti puutuoteteollisuuden ja rakennusteollisuuden hajanaiseen rakenteeseen ja riskiä karttavaan käyttäytymiseen liittyvät kulttuuriset ja rakenteelliset haittatekijät näyttäisivät merkittävästi hidastavan puurakentamisen yleistymistä.

Skenaarioanalyysin perusteella puurakentamisen tulevaisuus on vahvasti kytköksissä mahdollisiin julkisen sektorin toimiin vihreän rakentamisen edistämisessä sekä mahdollisiin muutoksiin teollisuuden strategisissa linjauksissa. Kuitenkin empiirinen tutkimus antaa viitteitä siitä, että asiantuntijoiden ehdottamia lyhyen aikavälin strategisia ja poliittisia toimia pidetään toimialalla joko epätodennäköisinä tai epämieluisina. Näin ollen puurakentamisen yleistyminen Euroopassa tulee luultavasti olemaan vähittäistä ja rajoittumaan yksittäisiin sektoreihin ja alueisiin vuoteen 2030 mennessä.

  • Hurmekoski, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti elias.hurmekoski@efi.int (email)
Maija Kymäläinen. (2015). Moisture sorption properties and fungal degradation of torrefied wood in storage. https://doi.org/10.14214/df.206

Torrefioidun puun kosteusominaisuudet ja lahoaminen varastoinnin aikana

Globaalia ilmastonmuutosta pyritään hidastamaan korvaamalla fossiilisia polttoaineita uusiutuvilla energianlähteillä ja tähän liittyvä tutkimus on yhä tärkeämmässä asemassa. Suomessa puuta on perinteisesti hyödynnetty biopolttoaineena ja sen ominaisuudet tunnetaan hyvin. Puulla, kuten kaikilla selluloosapohjaisilla biomassoilla, on kuitenkin joitain ongelmallisia ominaisuuksia. Kosteus vaikuttaa näiden polttoaineiden toimitusketjuun negatiivisesti hankaloittaen logistiikkaa ja polttoa. Puun hygroskooppisuus johtaa varastoinnin yhteydessä lahoamiseen, josta seuraa kuiva-ainetappioita. Tähän ongelmaan on etsitty ratkaisua lämpökäsittelyllä, torrefioinnilla, jossa puun hygroskooppisuutta vähenee. Torrefioidun materiaalin on sanottu olevan biologisesti lahoamatonta, eikä se siten ole alttiina kuiva-ainehäviölle. Aiheesta ei kuitenkaan ole monia tutkimuksia ja torrefioidun materiaalin varastointiominaisuuksien selvittämisen on osoitettu olevan tärkeä tutkimusalue. Tämä väitöskirja pyrkii vastaamaan kysymyksiin torrefioidun puun ja hiilen varastointiominaisuuksista ja erityisesti kosteuden vaikutuksesta varastoitavuuteen.

Tämä väitöskirja koostuu neljästä osajulkaisusta, joissa tutkitaan monipuolisesti torrefioidun kuusen ja koivun, sekä samoista lähdemateriaaleista valmistetun hiilen, kosteusominaisuuksia. Yhdessä osajulkaisussa verrataan torrefioitujen ja höyryräjäytettyjen pellettien ominaisuuksia tiivistämättömään materiaaliin. Tutkimusmateriaali otti itseensä vain pieniä määriä vesihöyryä ja hiukkaskoko sekä materiaalin hydroksyyliryhmien saavutettavuus pienenivät. Vaikka kapillaarinen absorptio hidastui, vedenottokapasiteetti kasvoi. Tämä johti korkeisiin kosteusprosentteihin varastointikokeiden aikana. Torrefioidusta materiaalista eristettiin runsaasti erilaisia sieniä ulkovarastointikokeen aikana. Moni tunnistetuista suvuista piti sisällään tunnettuja allergeenejä. Kokeissa myös osoitettiin, että torrefioidut pelletit eivät siedä vettä ja ne tulisi varastoida katettuina. Tutkimuksissa osoitettiin oikeanlaisen, katetun varastoinnin sekä työturvallisuuden tärkeys.

  • Kymäläinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti Maija.kymalainen@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)
Liisa Vihervuori. (2015). Ecological interactions between herbivores and silver birch and aspen trees genetically modified for fungal disease resistance. https://doi.org/10.14214/df.196

Ekologiset vuorovaikutukset kasvinsyöjien ja siirtogeenisten sienitautikestävyystutkimusta varten muunneltujen rauduskoivujen ja haapojen välillä

Siirtogeenisten puiden (GM-puut) kasvatukseen liittyy riskejä ja ympäristöongelmia. Yksi suurimmista riskeistä liittyy siirtogeenisen aineksen pleiotrooppisiin tai tahattomiin vaikutuksiin, jolloin yksi geeni voi vaikuttaa useampaan kuin yhteen fenotyypin ominaisuuteen. Siirtogeenin vaikutuksia on vaikeaa ennakoida monimutkaisessa metsäekosysteemissä kasvaviin pitkäikäisiin puihin ja niitä ravintonaan käyttäviin eläimiin. Tässä väitöskirjassa tarkasteltiin kasvinsyöjähyönteisten ja -nisäkkäiden ja siirtogeenisten puiden, rauduskoivun (Betula pendula Roth) ja haapojen (Populus sp.) välisiä vuorovaikutuksia. Koivuun oli siirretty sokerijuurikkaan kitinaasia ja haapoihin männyn pinosylviinisyntaasia tuottava geeni. Siirtogeenit oli siirretty puihin sienitautiresistenssin parantamisen tutkimiseksi. Tutkittujen siirtogeenien tuottamat aineet saattavat tahattomasti vaikuttaa puiden kasvi-kasvinsyöjävuorovaikutukseen, kuten kasvinsyöjäkestävyyteen. Tämä johtuu kitinaasin kyvystä hajottaa kitiiniä, joka on paitsi sienten soluseinän myös hyönteisten keskeinen rakenneosa. Pinosylviini taas on puun puolustusaine mm. sieniä ja nisäkkäitä vastaan.

Kenttäkokeella selvitettiin, poikkeavatko siirtogeenisten koivujen kasvulliset ja laadulliset ominaisuudet ja niiden kohtaama hyönteissyönti kontrollipuista. Syöttökokeissa tutkittiin siirtogeenisten puiden kelpaavuutta ravintona perhosille täplätupsukas ja härkäpää (Orgyia antiqua L., Phalera bucephala L.) sekä nisäkkäille metsäjänis ja metsäkauris (Lepus timidus L., Capreolus capreolus L.).

Sokerijuurikkaan kitinaasi IV -siirtogeeni aiheutti puille ennakoimattomia vaikutuksia: Niiden kasvu oli heikompaa kuin kontrollien ja niiden lehtien punainen väritys indikoi stressiä. Heikompi kasvu selitti koivun ruskotäpläkärpäsen alempaa esiintymistiheyttä siirtogeenisillä puilla. Herbivoripaine erosi siirtogeenisten ja kontrollipuiden välillä: Siirtogeenisillä puilla esiintynyt lajisto ja lehtivauriot olivat yksipuolisempia, mutta kirvatiheys suurempi kuin kontrollipuilla. O. antiquan suhteellinen kasvu oli heikompaa siirtogeenisellä kuin kontrolliravinnolla. Nisäkkäiden syöttökokeissa siirtogeenisten ja kontrollipuiden välillä ei ollut eroa maistuvuudessa. Tulokset viittaavat siihen, että tutkittujen GM-puiden vaikutukset herbivoreihin ovat lajiriippuvaisia. Vaikutusten taustalla voivat olla siirtogeenin pleiotrooppiset vaikutukset, jotka vaikuttivat kasvi-herbivori-vuorovaikutukseen. Tulokset tulisi ottaa huomio! on GM-puiden riskinarvioinnissa.

  • Vihervuori, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti Liisa.Vihervuori@helsinki.fi (email)
Marjut Turtiainen. (2015). Modelling bilberry and cowberry yields in Finland: different approaches to develop models for forest planning calculations. https://doi.org/10.14214/df.185

Mustikka- ja puolukkasatojen mallintaminen Suomessa: erilaisia lähestymistapoja laatia malleja metsäsuunnittelulaskelmia varten

Työn tavoitteena oli laatia satomalleja kahdelle Suomen tärkeimmälle luonnonmarjalajille, mustikalle ja puolukalle. Tavoitteena oli laatia erityisesti sellaisia malleja, joita voidaan hyödyntää monitavoitteisen metsäsuunnittelun laskelmissa.

Malleja laadittiin käyttäen sekä asiantuntijatietoon että empiirisiin mittauksiin perustuvia lähestymistapoja. Asiantuntijatietämystä hyödyntävissä osatutkimuksissa (3 kpl) käytettiin erilaisia aineistonkeruumenetelmiä: asiantuntijat arvioivat erilaisten metsiköiden marjantuotoskykyä i) dioista, ii) visuaalisesti maastossa ja iii) kyselylomakkeiden perusteella. Empiirisissä osatutkimuksissa (2 kpl) aineisto kerättiin myös erilaisin menetelmin: marjasatomittauksia tehtiin i) systemaattisesti sijoitetuilla koealoilla ja ii) hyviksi havaituissa marjametsiköissä. Aineistojen tilastollinen analysointi ja mallinnusmenetelmä vaihtelivat osatutkimuksesta toiseen. Väitöskirjatyön toinen tavoite olikin testata erilaisia aineistonkeruumenetelmiä ja mallinnustekniikoita, ja arvioida niiden käyttökelpoisuutta.

Mustikkamallien mukaan tuoreet ja kuivahkot kankaat ovat satoisimpia mustikkamaita. Metsikön iällä on positiivinen vaikutus mustikan tuotokseen; parhaat mustikkasadot löytyvät uudistuskypsistä, harvahkoista metsistä. Puolukka on harvojen ja valoisien mäntykankaiden laji, mikä ilmeni selvästi myös tämän työn tuloksista. Kasvupaikoista kuivahkot ja sitä kuivemmat kankaat ovat parhaita puolukkamaita. Näillä kasvupaikoilla puuston kehitysluokan ja puolukan tuotoksen väliset riippuvuudet eivät olleet samanlaisia eri osatutkimuksissa: joidenkin osatutkimusten mallit korostavat avohakkuualueiden, pienten taimikoiden ja siemenpuumetsiköiden satoja, kun taas toisten osatutkimusten mallit antavat hyviä satoja paitsi kiertoajan alun metsiköille, myös harvoille uudistuskypsille metsiköille. Tätä asiaa on syytä selvittää vielä jatkotutkimuksin. Muutoin tämän työn tulokset metsikkötunnusten ja marjan tuotoksen välisistä riippuvuuksista olivat suurelta osin yhtäläisiä aikaisempien tutkimustulosten kanssa.

Väitöskirjatyö osoitti, että asiantuntemuksen mallinnus on varteenotettava keino laatia satomalleja eri luonnonmarjalajeille. Tämä havainto rohkaisee hyödyntämään asiantuntemusta, kun muille metsien ei-puuaineisille tuotteille laaditaan tuotantofunktioita. Erityisesti visuaalisiin maastohavaintoihin perustuva menetelmä osoittautui lupaavaksi menetelmäksi myös muita sovelluksia ajatellen.

  • Turtiainen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti marjut.turtiainen@uef.fi (email)
Qing Xu. (2014). Calibration of the tree size distributions by combining the area-based approach and the individual tree detection using the airborne laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.182

Aluepohjaisten ja puutason menetelmien yhdistäminen laserkeilauksella tuotetun puiden kokojakaumien kalibroimiseksi

Metsikön puiden tunnistusta (ITD) – on tutkittu laserkeilauspohjaisena metsänarviointimenetelmänä ja sen tyypillinen ongelma on ollut runkoluvun ja tilavuuden aliarviointi, joka pääosin johtuu lentokoneesta tehdyn havainnoinnin vaikeudesta havaita metsikön valtapuiden alla olevaa puustoa. Puutason tunnusten arvioinnin epävarmuudet (esim. pituus, läpimitta, mallitettu tilavuus) lisäävät myös koealatason arvioinnin epätarkkuutta.

Tämä väitöskirja selvitti sekä puu- että koealatason aliarviointia ja kehitti sen korjausmenetelmiä. Koealatasolla aliskasvusto ja vallitut puut arvioitiin aluepohjaisella puujoukon arviointimenetelmällä. Puutasolla, puiden läpimitat ennustettiin kvanttaaliperusteisella lähimmän naapurin menetelmällä.

Aluepohjaisella (ABA) metsäinventoinnin laserkeilausaineiston hyödyntämismenetelmällä voidaan nykyisin ennustaa suoraan harhattomasti koealatason tilavuustiedot. K-MSN menetelmää käytetään aluetason puustotunnusten ennustuksen operatiivisena perusmenetelmänä. Jos koealoilta on puutason maastomittauksen käytössä, voidaan läpimitan ja pituuden puustotunnusten jakauma ennustaa koealoille K-MSN menetelmällä. Yhdistämällä puittainen tunnistus ja aluepohjainen estimointimenetelmä, voidaan parantaa aluepohjaisen menetelmän tukkipuutilavuuden arvioinnin tarkkuutta ja ennustaa puittaiseen tunnistukseen perustuvan menetelmän vallittujen puiden kokoa kuvaavat tunnukset Puujoukkojen kokojakaumien kalibroinnissa käytettiin jakauman korvaukseen perustuvia ja histogrammin sovitukseen perustuvia menetelmiä. Kalibroinnin jälkeen kokonaistilavuuden suhteellinen keskineliövirhe pieneni 2 % ja harha ei ollut merkittävä. Kvanttaaliperusteinen lähimmän naapurin estimointimenetelmä estimoi puittaisen tarkkuuden aluepohjaista menetelmää vastaavasti. Menetelmä hyödynsi laserpohjaista puun pituutta ja latvuksen läpimittaa ennustuksessa ja paransi erityisesti isojen puiden tilavuuden estimointia.

  • Xu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti qing.xu@uef.fi (email)
Aaron Petty. (2014). Opportunities for cost mitigation and efficiency improvements through rationalization of small-diameter energy wood supply chains. https://doi.org/10.14214/df.175

Mahdollisuuksia kustannusten hillitsemiseen ja tehostamiseen pieniläpimittaisten energiapuun toimitusketjujen rationalisoinnilla

Suomessa energiapuun hankinnan kustannuskilpailukyky pienirunkoisista (d1,3 < 9 cm) nuorista metsistä erilliskorjuuna ja energia- ja kuitupuun integroituna korjuuna on usein heikko, mikä estää näiden harvennuskohteiden kannattavan korjuun ja markkinoille tulon. Nuorissa metsissä haasteelliset korjuuolot, kuten pieni poistuman rungon koko, matala hehtaarikohtainen hakkuukertymä ja korkea lähtöpuuston ja jäävän puuston tiheys, laskevat korjuun tuottavuutta ja nostavat kustannuksia erityisesti hakkuussa. Väitöskirjatyössä kartoitettiin nykyistä tehokkaamman ja kustannuksiltaan alhaisemman pieniläpimittaisen energia- ja kuitupuun hankinnan kannalta optimaaliset hankintamenetelmät ja -teknologiat sekä optimaalinen tukipolitiikka.

Karsitun rankapuun integroidut hakkuumenetelmät -osatutkimuksissa hyödynnettiin joukkokäsittelyä ja eri puutavaralajit hakattiin yhteen kasaan, eli ei tehty puutavaralajien erilleen hakkuuta. Osatutkimukset tehtiin nuorissa harvennusmetsissä, joissa poistuman rungon koko oli rinnankorkeusläpimitaltaan 5–17 cm. Tutkimustulokset osoittivat, että karsitun rankapuun integroidut korjuumenetelmät, joissa hyödynnetään joukkohakkuuta, pienensivät korjuukustannuksia 0,1–52,4% verrattuna perinteiseen kuitupuun korjuuseen (hakkuu tehdään yksinpuin) poistuman rinnankorkeusläpimitan ollessa 7–17 cm, ja erityisesti rinnankorkeusläpimitan ollessa alle 11 cm. Kun puutavaralajeja ei korjata puulajipuhtaina, puutavaralajien yhdistäminen tuo 1,5–8,0%:n kustannussäästöt poistuman rungon järeyden ollessa 5–17 cm.

Väitöskirjatyössä tarkasteltiin kuormainvaa’an teknistä soveltuvuutta energia- ja ainespuun mittaukseen. Tutkimuksessa kuormainvaakamittauksen todettiin olevan luotettava, tarkka ja kustannustehokas mittausmenetelmä, joka vähentää puun mittauskustannuksia 18,2–45,5%, kun verrataan perinteiseen pinomittaukseen vuotuisen mittausmäärän ollessa 20 000 – 30 000 m3.

Kolmas osa-alue, johon väitöskirjatyössä keskityttiin, oli valtiovallan tukipolitiikka nuorten metsien hoitoon ja energiapuun korjuuseen. Tukien vaikutusta ja tarvetta energiapuun hankinnan kannattavuuteen selvitettiin poistuman rungon koon suhteen. Tutkimustulokset osoittivat, että energiapuun korjuutuet ovat korkeat ja niiden tasoa voidaan pienentää, tosin rungon rinnankorkeusläpimitan ollessa alle 7 cm tukien lisäsivät tuottoisuutta Valtiovallan tarjoamat taloudelliset kannustimet energiapuun korjuuseen PETU-tukien muodossa lisäsivät energiapuun hankinnan kannattavuutta 3,8–19,9% riippuen poistuman järeydestä; erityisesti poistuman rungon koon ollessa rinnankorkeusläpimitaltaan 5–7 cm.

Väitöskirjassa esille nostetut kustannussäästöpotentiaalit liittyen hankintaketjujen, korjuumenetelmien ja -teknologioiden rationalisointiin sekä tukipolitiikkaan pitäisi hyödyntää viipymättä ja täysmääräisesti pienpuuhakkeen tuotannossa.

  • Petty, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti aaron.petty@helsinki.fi (email)
Minli Wan. (2014). In search of sustainable competitive advantage in the wood products industry: Evidence from China and Finland. https://doi.org/10.14214/df.172

Puutuoteteollisuuden kilpailuetua etsimässä: Tuloksia Kiinasta ja Suomesta

Puutuoteteollisuuden toimintaympäristö on murroksessa markkinoiden globalisoituessa, ilmastonmuutoksen vaikuttaessa markkinoihin ja energia- ja raaka-ainekustannusten noustessa. Lisäksi ympäristökysymyksillä on yhä suurempi painoarvo monilla asiakasmarkkinoilla. Perinteisten kustannusjohtajuuteen, aineellisiin resursseihin ja suurtuotannon etuihin pohjautuva kilpailukyky on heikentynyt ja puutuoteyritysten arvonluontimalli vaatii uudistumista. Vaikka yrityksen kilpailuetujen merkitys on korostunut strategisen johtamisen kirjallisuudessa, puutuoteteollisuuden koskevaa tutkimusta on kuitenkin niukasti.

Teoreettisesti tämä väitöstutkimus analysoi kilpailuetujen kehittymistä puutuoteteollisuudessa dynaamisten kyvykkyyksien ja ympäristölähtöisen resurssipohjaisen mallin (ns. natural resource-based view) kautta. Tutkimus soveltaa sekä kvantitatiivisia että kvalitatiivisia tutkimusmenetelmiä useilla eri päätöksentekotasoilla Kiinan ja Suomen puutuoteteollisuuden yrityksien vertailevaan analyysiin. Tulokset osoittavat lisääntyvää painottumista tuotantokeskeisestä strategiasta markkina- ja sidosryhmäkeskeiseen strategiaan sekä siirtymistä kustannusjohtajuudesta erilaistamisstrategiaan ja alhaisen jalostusasteen tuotteista korkeamman jalostusarvon tavoitteluun. Näiden myötä aineettomien resurssien merkitys kilpailuedun lähteenä on siirtynyt kohti aineettomia resursseja.

Tuloksia voidaan hyödyntää yritysten strategiseen suunnitteluun ja markkinoiden analyysiin. Tutkimus auttaa ymmärtämään paremmin puutuotemarkkinoiden toiminnan muuttumista ja yritysten strategisia kehityspolkuja. Kehitettyä analyysikehikkoa voidaan jatkotutkimuksissa hyödyntää analysoitaessa puutuoteteollisuutta myös muilla maantieteellisillä alueilla sekä kehittyneillä että kehittyvillä markkinoilla.

  • Wan, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti minli.wan@helsinki.fi (email)
Sergio Demiguel. (2014). Growth and yield modelling for optimal multi-objective forest management of eastern Mediterranean Pinus brutia. https://doi.org/10.14214/df.170

Pinus brutia -männiköiden kasvun ja tuotoksen mallinnus monitavoitteista metsänhoitoa varten itäisen Välimeren maissa P. brutia -mänty on tärkeä puulaji Välimeren maiden metsissä. Se on merkittävä sekä ekologiselta että sosioekonomiselta kannalta, koska P. brutia -metsät tuottavat puun lisäksi ei-puuaineisia tuotteita sekä erilaisia ekosysteemipalveluja. Puulajin tärkeydestä huolimatta P. brutia -männyn hoidosta on vasta vähän tutkimustietoa. Väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli lisätä tietoa P. brutia -männyn kasvusta ja tuotoksesta monitavoitteista metsätaloutta silmällä pitäen. Tutkimuksessa kehitettiin puutason kasvumallit sekä tasa- että eri-ikäismetsätaloutta varten. Lisäksi sovitettiin runkokäyräyhtälöt eri puutavaralajien tilavuuden ennustamista varten, sekä biomassamallit puun eri osien biomassan laskemiseksi. Tutkimuksessa vertailtiin vaihtoehtoisia ennustamisstrategioita, joita voidaan soveltaa kiinteäparametrisiin malleihin ja sekamalleihin.

  • Demiguel, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti sergio.demiguel@uef.fi (email)
Jussi Laurila. (2013). Moisture content, weight loss and potential of energy wood in South and Central Ostrobothnia regions in western Finland. https://doi.org/10.14214/df.167

Energiapuun kosteus, massahävikki ja potentiaali Etelä- ja Keski-Pohjanmaan alueella

Työn tavoitteena oli edistää energiapuun käyttöä sekä parantaa energiapuun laatua alueellisesti.

Kosteus on energiapuun merkittävin laatutekijä. Tuoreesta puusta suunnilleen puolet on vettä, joka energiakäytön kannalta on ongelmallista. Energiapuuta voidaan kuivata joko keinokuivaamalla tai kuivaamalla luonnonolosuhteissa.

Energiakäyttöön nostetut kuusen (Picea abies L. Karst.) kannot kuivuvat suotuisissa olosuhteissa hakkuuaukealla ja tienvarsivarastossa melko nopeasti. Tässä tutkimuksessa kantojen keskimääräinen kosteus oli 31 % kuukauden kuluttua kannonnostosta. Pieniläpimittainen kokopuuna korjattu energiapuu ei kuivu tehokkaasti tienvarsivarastossa sillä noin vuoden kuluttua korjuusta kokopuun keskimääräinen kosteus tienvarsivarastossa oli 43 %. Varastoinin aikana pieniläpimittaisella kokopuulla havaittiin merkittävä massahävikki 37 % metsän ja lämpölaitoksen välillä.

Kaikkein tehokkaimmaksi kuivausmenetelmäksi tässä tutkimuksessa osoittautui puristuskuivaus. Alin kosteus 30 % saavutettiin koivulla (Betula pubescens Ehrh.) 38 MPa paineella ja 30 sekunnin puristusajalla. Puristuskuivauksen energiankulutus on vain murto-osa verrattuna veden höyrystämiseen lämpöenergian avulla.

Etelä- ja Keski-Pohjanmaan teknis-taloudellinen metsäenergiapotentiaali oli 1,6 TWh/v. Potentiaalilaskelmat tehtiin tässä tutkimuksessa, kuten yleensä, tuoreelle puulle ja näin ollen todellinen potentiaali olisi suurempi käytettäessä kuivaa puuta. Absoluuttisen kuivalle puulle alueen potentiaali oli 1,9 TWh/v.

Energiapuun ominaisuudet vaihtelevat laajasti energiapuutavaralajista, kuivausmenetelmästä, varastointi- ja sääolosuhteista johtuen. Energiapuun ominaisuuksien tunteminen ja laadun hallinta edistävät uusiutuvan metsäenergian käyttöä ja vähentävät riippuvuutta fossiilisista polttoaineista.

  • Laurila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jussi.laurila@gmail.com (email)
Jussi Laurila. (2013). Moisture content, weight loss and potential of energy wood in South and Central Ostrobothnia regions in western Finland. https://doi.org/10.14214/df.167

Energiapuun kosteus, massahävikki ja potentiaali Etelä- ja Keski-Pohjanmaan alueella

Työn tavoitteena oli edistää energiapuun käyttöä sekä parantaa energiapuun laatua alueellisesti.

Kosteus on energiapuun merkittävin laatutekijä. Tuoreesta puusta suunnilleen puolet on vettä, joka energiakäytön kannalta on ongelmallista. Energiapuuta voidaan kuivata joko keinokuivaamalla tai kuivaamalla luonnonolosuhteissa.

Energiakäyttöön nostetut kuusen (Picea abies L. Karst.) kannot kuivuvat suotuisissa olosuhteissa hakkuuaukealla ja tienvarsivarastossa melko nopeasti. Tässä tutkimuksessa kantojen keskimääräinen kosteus oli 31 % kuukauden kuluttua kannonnostosta. Pieniläpimittainen kokopuuna korjattu energiapuu ei kuivu tehokkaasti tienvarsivarastossa sillä noin vuoden kuluttua korjuusta kokopuun keskimääräinen kosteus tienvarsivarastossa oli 43 %. Varastoinin aikana pieniläpimittaisella kokopuulla havaittiin merkittävä massahävikki 37 % metsän ja lämpölaitoksen välillä.

Kaikkein tehokkaimmaksi kuivausmenetelmäksi tässä tutkimuksessa osoittautui puristuskuivaus. Alin kosteus 30 % saavutettiin koivulla (Betula pubescens Ehrh.) 38 MPa paineella ja 30 sekunnin puristusajalla. Puristuskuivauksen energiankulutus on vain murto-osa verrattuna veden höyrystämiseen lämpöenergian avulla.

Etelä- ja Keski-Pohjanmaan teknis-taloudellinen metsäenergiapotentiaali oli 1,6 TWh/v. Potentiaalilaskelmat tehtiin tässä tutkimuksessa, kuten yleensä, tuoreelle puulle ja näin ollen todellinen potentiaali olisi suurempi käytettäessä kuivaa puuta. Absoluuttisen kuivalle puulle alueen potentiaali oli 1,9 TWh/v.

Energiapuun ominaisuudet vaihtelevat laajasti energiapuutavaralajista, kuivausmenetelmästä, varastointi- ja sääolosuhteista johtuen. Energiapuun ominaisuuksien tunteminen ja laadun hallinta edistävät uusiutuvan metsäenergian käyttöä ja vähentävät riippuvuutta fossiilisista polttoaineista.

  • Laurila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jussi.laurila@gmail.com (email)
Jussi Laurila. (2013). Moisture content, weight loss and potential of energy wood in South and Central Ostrobothnia regions in western Finland. https://doi.org/10.14214/df.167

Energiapuun kosteus, massahävikki ja potentiaali Etelä- ja Keski-Pohjanmaan alueella

Työn tavoitteena oli edistää energiapuun käyttöä sekä parantaa energiapuun laatua alueellisesti.

Kosteus on energiapuun merkittävin laatutekijä. Tuoreesta puusta suunnilleen puolet on vettä, joka energiakäytön kannalta on ongelmallista. Energiapuuta voidaan kuivata joko keinokuivaamalla tai kuivaamalla luonnonolosuhteissa.

Energiakäyttöön nostetut kuusen (Picea abies L. Karst.) kannot kuivuvat suotuisissa olosuhteissa hakkuuaukealla ja tienvarsivarastossa melko nopeasti. Tässä tutkimuksessa kantojen keskimääräinen kosteus oli 31 % kuukauden kuluttua kannonnostosta. Pieniläpimittainen kokopuuna korjattu energiapuu ei kuivu tehokkaasti tienvarsivarastossa sillä noin vuoden kuluttua korjuusta kokopuun keskimääräinen kosteus tienvarsivarastossa oli 43 %. Varastoinin aikana pieniläpimittaisella kokopuulla havaittiin merkittävä massahävikki 37 % metsän ja lämpölaitoksen välillä.

Kaikkein tehokkaimmaksi kuivausmenetelmäksi tässä tutkimuksessa osoittautui puristuskuivaus. Alin kosteus 30 % saavutettiin koivulla (Betula pubescens Ehrh.) 38 MPa paineella ja 30 sekunnin puristusajalla. Puristuskuivauksen energiankulutus on vain murto-osa verrattuna veden höyrystämiseen lämpöenergian avulla.

Etelä- ja Keski-Pohjanmaan teknis-taloudellinen metsäenergiapotentiaali oli 1,6 TWh/v. Potentiaalilaskelmat tehtiin tässä tutkimuksessa, kuten yleensä, tuoreelle puulle ja näin ollen todellinen potentiaali olisi suurempi käytettäessä kuivaa puuta. Absoluuttisen kuivalle puulle alueen potentiaali oli 1,9 TWh/v.

Energiapuun ominaisuudet vaihtelevat laajasti energiapuutavaralajista, kuivausmenetelmästä, varastointi- ja sääolosuhteista johtuen. Energiapuun ominaisuuksien tunteminen ja laadun hallinta edistävät uusiutuvan metsäenergian käyttöä ja vähentävät riippuvuutta fossiilisista polttoaineista.

  • Laurila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jussi.laurila@gmail.com (email)
Yohama Puentes Rodriguez. (2013). Heterobasidion annosum s.l. and wood degradation of Norway spruce (Picea abies): the effects of sectioning, crown type and wood properties. https://doi.org/10.14214/df.163

Juurikääpä (Heterobasidion annosum s.l) aiheuttaa merkittäviä taloudellisia tappioita erityisesti pohjoisen pallonpuoliskon metsätaloudessa. Suomessa sekä männynjuurikääpä (H. annosum) että kuusenjuurikääpä (H. parviporum) lahottaa kuusen puuainesta ja haittaa puuaineksen teollisuuskäyttöä. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin eri kuusigenotyyppien puuaineen sekä puun eri osien hajoamista juurikäävällä sekä puuta hajottavilla entsyymeillä laboratorio-oloissa. Lisäksi selvitettiin kuusen latvusmuodon, puun kasvun ja iän sekä puun kemiallisten ominaisuuksien vaikutusta puun lahoamiseen ja pelkistävien sokereiden vapautumiseen puuaineksesta.

Kapealatvaiset kuusigenotyypit ja tavalliset kuusigenotyypit lahosivat samalla tavoin, mutta tavallisten kuusialkuperien välillä oli eroja lahon syntymisessä. Männyn juurikääpä lahotti kuusta nopeammin kuin kuusen juurikääpä. Vanhemmissa puissa rungon keskiosa lahosi nopeammin kuin rungon pintapuu, kun taas nuoremmissa puissa pintapuu lahosi nopeammin kuin rungon keskiosa. Nuorissa puissa puuaineksen tiheys korreloi negatiivisesti lahoamisnopeuden kanssa. Lisäksi todettiin, että kuusten pelkistävien sokereiden tuoton ja lahomaisen välillä oli positiivinen korrelaatio - eli mitä helpommin puusta irtosi pelkistäviä sokereita laboratoriossa, sitä nopeammin puu lahosi myös juurikäävällä. Johtopäätöksenä todettiin, että kuusten genotyyppinen vaihtelu lahoamisessa antaa mahdollisuuksia puiden kestävyysjalostukseen muiden jalostettavien ominaisuuksien rinnalla erityisesti silloin, kun otetaan huomioon metsänhoidon käytännöt, kuten harvennusten ajoitus ja kiertoajan pituus.

  • Puentes Rodriguez, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:(email)
Yohama Puentes Rodriguez. (2013). Heterobasidion annosum s.l. and wood degradation of Norway spruce (Picea abies): the effects of sectioning, crown type and wood properties. https://doi.org/10.14214/df.163

Juurikääpä (Heterobasidion annosum s.l) aiheuttaa merkittäviä taloudellisia tappioita erityisesti pohjoisen pallonpuoliskon metsätaloudessa. Suomessa sekä männynjuurikääpä (H. annosum) että kuusenjuurikääpä (H. parviporum) lahottaa kuusen puuainesta ja haittaa puuaineksen teollisuuskäyttöä. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin eri kuusigenotyyppien puuaineen sekä puun eri osien hajoamista juurikäävällä sekä puuta hajottavilla entsyymeillä laboratorio-oloissa. Lisäksi selvitettiin kuusen latvusmuodon, puun kasvun ja iän sekä puun kemiallisten ominaisuuksien vaikutusta puun lahoamiseen ja pelkistävien sokereiden vapautumiseen puuaineksesta.

Kapealatvaiset kuusigenotyypit ja tavalliset kuusigenotyypit lahosivat samalla tavoin, mutta tavallisten kuusialkuperien välillä oli eroja lahon syntymisessä. Männyn juurikääpä lahotti kuusta nopeammin kuin kuusen juurikääpä. Vanhemmissa puissa rungon keskiosa lahosi nopeammin kuin rungon pintapuu, kun taas nuoremmissa puissa pintapuu lahosi nopeammin kuin rungon keskiosa. Nuorissa puissa puuaineksen tiheys korreloi negatiivisesti lahoamisnopeuden kanssa. Lisäksi todettiin, että kuusten pelkistävien sokereiden tuoton ja lahomaisen välillä oli positiivinen korrelaatio - eli mitä helpommin puusta irtosi pelkistäviä sokereita laboratoriossa, sitä nopeammin puu lahosi myös juurikäävällä. Johtopäätöksenä todettiin, että kuusten genotyyppinen vaihtelu lahoamisessa antaa mahdollisuuksia puiden kestävyysjalostukseen muiden jalostettavien ominaisuuksien rinnalla erityisesti silloin, kun otetaan huomioon metsänhoidon käytännöt, kuten harvennusten ajoitus ja kiertoajan pituus.

  • Puentes Rodriguez, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:(email)
Jaakko Repola. (2013). Modelling tree biomasses in Finland. https://doi.org/10.14214/df.158

Puun biomassan mallinus Suomessa

Tässä työssä laadittiin männylle (Pinus sylvestris L), kuuselle (Picea abies [L.] Karst) ja koivulle (Betula pendula Roth and Betula pubescens Ehrh.) biomassan ennustemallit. Mallien avulla voidaan ennustaa puun maanpäällisen kokonaisbiomassan sekä puun eri osien kuten rungon, kuoren, oksien, neulasten, lehtien, kannon ja juurten biomassat (kuivamassat). Mallien laadinta-aineisto koostuu 102 eri puolella Suomea sijaitsevista kivennäismaan metsiköistä, joista oli kerätty kaikkiaan 1648 koepuuta (908 mäntyä ja 613 kuusta ja 127 koivua).

Regressiomallit laadittiin puun eri osille sekä maanpäälliselle kokonaisbiomassalle. Maanpäällisille puun osille laadittiin kolme erilaista malliperhettä ja kanto- ja juuribiomassalle kummallekin yksi. Yksinkertaisimmassa mallissa selittäjinä käytettiin puun läpimittaa ja pituutta. Yksityiskohtaisemmat mallit perustuivat pituuden ja läpimitan lisäksi yleisesti metsäninventoinnissa mitattaviin muuttujiin (latvusraja, rinnankorkeusikä, 5-vuoden sädekavu, kuoren paksuus)

Mallien taustaoletuksena oli, että puun eri osien väliset biomassasuhteet vaihtelevat puusta ja metsiköstä toiseen. Nämä tekijät huomioitiin soveltamalla mallien laadinnassa menetelmää, jossa puun eri osamallien parametrit estimoitiin yhtäaikaisesti. Monivastemallinuksella voitiin hyödyntää parametrien estimoinnissa tehokkaasti osamallien välisiä korrelaatioita.

Laadituilla monivastemalleilla saavutettiin etuja verrattuna menetelmään, jossa puun eri osamallit oletetaan riippumattomaksi. Ennusteiden kalibroiminen uuteen metsikköön on joustavampaa, parametrien keskivirheet ovat pienemmät ja osamallien ennusteiden summautuvuus kokonaisbiomassaan (additiivisyys) toteutuu paremmin. Lisäksi monivastemallin rakenne mahdollistaa ennustevirheiden laskennan mille tahansa puun eri osien kombinaatioille.

Laaditut mallit tuottavat johdonmukaisia ennusteita puun eri osien biomassoista ja niiden suhteista. Yleisperiaatteena mallien soveltamiselle on, että aina tulisi käyttää malleja jotka perustuivat pituuden ja läpimitan lisäksi muihin yleisesti metsien inventoineissa käytettyihin muuttujiin. Näin voidaan paremmin ottaa huomioon eri tekijöiden vaikutus puun biomassaan tai puun eri osien välisiin biomassasuhteisiin ja pienentää aineiston edustavuudesta aiheutuvaa harhaa.

  • Repola, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jaakko.repola@metla.fi (email)
Dominik Röser. (2012). Operational efficiency of forest energy supply chains in different operational environments. https://doi.org/10.14214/df.146

Metsäenergiaketjujen toiminnallinen tehokkuus eri toimintaympäristöissä

Metsäbiomassan käyttö energiantuotannossa on noussut merkittäväksi vaihtoehdoksi ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi useissa maissa. Jotta biomassan energiakäytölle asetettavat kunnianhimoiset tavoitteet voidaan saavuttaa tulevaisuudessa, on olemassa olevien tuotantoketjujen tehokkuutta kyettävä nostamaan ja osaamista ja teknologiaa on siirrettävä uusiin toimintaympäristöihin ja kohdemaihin.

Väitöskirjassa sovellettiin kolmiulotteista metsäenergian toimitusketjujen analysointimenetelmää, jossa ketjuja arvioidaan ja kehitetään ottaen huomioon toimitusketjun taloudellinen, sosiaalinen ja tekninen suorituskyky. Kehitettyä menetelmää testattiin neljässä tapaustutkimuksessa, jotka toteutettiin Suomessa, Skotlannissa, Saksassa ja Italiassa. Ensimmäisessä tapaustutkimuksessa kehitettiin menetelmiä energiabiomassan kuivaamiseksi toimitusketjun eri osissa käyttämällä osittaista kuorintaa, kasojen peittämistä sekä säähavaintoaineistoja. Nämä kuivauskokeet tehtiin Skotlannissa, Suomessa ja Italiassa. Toisessa tapaustutkimuksessa vertailtiin haketuksen tuottavuutta Suomessa ja Saksassa, joissa sekä hakkeen raaka-aineet että laatuvaatimukset poikkeavat toisistaan. Haketuksen tuottavuutta Saksassa voitiin nostaa välttämällä hakkeen loppukäyttäjän kannalta tarpeettoman ylilaadun tuotantoa mm. palakoon suhteen. Kolmas osatutkimus keskittyi metsähakkeen hankintaketjuihin liittyvän kommunikaation mallintamiseen Process Mapping –tekniikalla Suomessa ja Saksassa. Tutkimuksessa havaittiin, että yhden hake-erän haltuunsaanti ja toimittaminen metsästä asiakkaalle vaati yli 200 fyysistä ja informaationvälityksen toimenpidettä (yhteydenotot, maastokäynnit, maksut, sopimukset, koneiden siirrot, jne.). Neljännessä osatutkimuksessa tutkittiin toimitusketjujen taloudellista tehokkuutta ja kilpailukykyä sekä toimintaympäristön analyysiin perustuvaa teknologiavalintaa.

Tutkimuksen tulokset osoittivat, että metsähakkeen operatiivisen tehokkuuden kehittämiseksi teknologisten, taloudellisten ja sosiaalisten tekijöiden huomioonottamisella voidaan tutkia valitun teknologian ja sen käyttäjien ja käyttöympäristön monimutkaisia suhteita sekä kehittää teknologiaa toimintaympäristön vaatimukset huomioon ottaen. Tutkimuksessa sovellettu menetelmä ja tapaustutkimuksen tulokset ovat hyödynnettävissä, kun suomalaista metsäenergiateknologiaa siirretään uusiin toimintaympäristöihin ja kohdemaihin.Tutkittujen kolmen tarkastelunäkökulman lisäksi tutkimuksessa havaittiin toimintojen suunnittelun ja erityisesti ajoittamisen tärkeys mm. laadunhallinnan näkökulmasta neljänneksi edellytykseksi metsäenergian toimitusketjun kilpailukyvylle.

  • Röser, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti dominik.roser@metla.fi (email)
Juha Laitila. (2012). Methodology for choice of harvesting system for energy wood from early thinning. https://doi.org/10.14214/df.143

Menetelmä nuorten metsien energiapuun korjuumenetelmän valintaan

Työn tavoitteena oli luoda tuottavuus- ja kustannustietoa nuorten metsien energiapuun korjuuketjuista sekä kehittää menetelmä nuorten metsien energiapuuvarojen kertymien ja korjuukustannusten laskentaan työmaa- ja aluetasolla. Vertailussa oli mukana yleisimmät korjuutavat. Korjuuketjujen tuottavuus- ja kustannustiedot perustuivat valtaosin väitöskirjan osajulkaisujen tuloksiin ja energiapuun kertymä Jyväskylän ympäristössä laskettiin VMI:n koealatietojen avulla. Lisäksi laadittiin "päätöspuu" taloudellisesti, sosiaalisesti ja ekologisesti kestävän energiapuun korjuumenetelmän valintaan vaikuttavista tekijöistä osajulkaisujen tulosten ja kirjallisuuskatsauksen perusteella.

Kokopuun metsäkuljetuksen tuottavuus oli koneellisen kaato-kasauksen jäljiltä selvästi parempi kuin siirtelykaatotekniikalla tehdyn metsurihakkuun jäljiltä. Koneellisessa kaato-kasauksessa kourakasat tehdään lähelle ajouraa ja ne ovat suuria. Tämä tehostaa kuormaustyötä ja alentaa metsäkuljetuskustannuksia. Leimikkotason vertailulaskelmassa koneelliseen kaato-kasaukseen perustuvalla korjuuketjulla kokopuun korjuukustannukset tienvarteen toimitettuna olivat alimmat. Ero metsurityönä tai koneella tehdyn kaato-kasauksen kustannuksen välillä oli pieni. Toisaalta kun huomioidaan metsäkuljetuksen tehostuminen koneellisen kaatokasauksen jäljiltä, oli koneellinen korjuu selvästi metsurityötä edullisempaa. Energiapuukorjurilla kokopuun korjuukustannukset tienvarsivarastolla olivat vertailun korkeimmat. Metsätraktorialustaisen korjurin tuottavuutta on mahdollista parantaa kone- ja työteknisillä muutoksilla.

Metsähakkeen tekninen korjuupotentiaali Jyväskylän ympäristön nuorissa metsissä aleni rankana korjuussa 42 % kokopuukorjuuseen verrattuna. Leimikkotasolla puubiomassan hehtaarikertymä pieneni, kun oksat ja latvakappaleet jäivät palstalle. Lisäksi rankana korjuussa energiapuun kertymälle asetettu vähimmäismäärä, 25 m³ ha-1, oli selvästi vaikeampi ylittää kuin kokopuukorjuussa. Rankana korjuussa oli kuitenkin mahdollista saada myös kustannussäästöjä ja lisätä metsähakkeen kertymää, kun latvusmassan karsinnan avulla energiapuun korjuu voidaan ulottaa niille kohteille, joilta kokopuukorjuuta on pyritty mahdollisten kasvuhäiriöiden ja -tappioiden vuoksi välttämään. Tällaisia kohteita ovat nykyisten korjuusuositusten mukaan muun muassa kuusikot, turvemaat ja karut kivennäismaat. Kokopuukorjuun rajoittaminen pelkästään reheville kivennäismaille – kuusikoita lukuunottamatta – laskee alueellista kertymää ja nostaa metsähakkeen korjuukustannusta käyttöpaikalla verrattuna vaihtoehtoon, jossa energiapuuta korjataan edellä mainittujen kasvupaikkojen lisäksi rankana kuusikoilta, soilta ja karuilta kivennäismailta.

Puunkorjuussa hakkuulaitteiden monikäyttöisyys lisää peruskoneen käyttöastetta ja parantaa kustannustehokkuutta, kun samalla laitteella voidaan korjata niin teollisuuden ainespuuta kuin myös rankaa ja kokopuuta energiateollisuuden tarpeisiin.

  • Laitila, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti juha.laitila@metla.fi (email)
Juha Laitila. (2012). Methodology for choice of harvesting system for energy wood from early thinning. https://doi.org/10.14214/df.143

Menetelmä nuorten metsien energiapuun korjuumenetelmän valintaan

Työn tavoitteena oli luoda tuottavuus- ja kustannustietoa nuorten metsien energiapuun korjuuketjuista sekä kehittää menetelmä nuorten metsien energiapuuvarojen kertymien ja korjuukustannusten laskentaan työmaa- ja aluetasolla. Vertailussa oli mukana yleisimmät korjuutavat. Korjuuketjujen tuottavuus- ja kustannustiedot perustuivat valtaosin väitöskirjan osajulkaisujen tuloksiin ja energiapuun kertymä Jyväskylän ympäristössä laskettiin VMI:n koealatietojen avulla. Lisäksi laadittiin "päätöspuu" taloudellisesti, sosiaalisesti ja ekologisesti kestävän energiapuun korjuumenetelmän valintaan vaikuttavista tekijöistä osajulkaisujen tulosten ja kirjallisuuskatsauksen perusteella.

Kokopuun metsäkuljetuksen tuottavuus oli koneellisen kaato-kasauksen jäljiltä selvästi parempi kuin siirtelykaatotekniikalla tehdyn metsurihakkuun jäljiltä. Koneellisessa kaato-kasauksessa kourakasat tehdään lähelle ajouraa ja ne ovat suuria. Tämä tehostaa kuormaustyötä ja alentaa metsäkuljetuskustannuksia. Leimikkotason vertailulaskelmassa koneelliseen kaato-kasaukseen perustuvalla korjuuketjulla kokopuun korjuukustannukset tienvarteen toimitettuna olivat alimmat. Ero metsurityönä tai koneella tehdyn kaato-kasauksen kustannuksen välillä oli pieni. Toisaalta kun huomioidaan metsäkuljetuksen tehostuminen koneellisen kaatokasauksen jäljiltä, oli koneellinen korjuu selvästi metsurityötä edullisempaa. Energiapuukorjurilla kokopuun korjuukustannukset tienvarsivarastolla olivat vertailun korkeimmat. Metsätraktorialustaisen korjurin tuottavuutta on mahdollista parantaa kone- ja työteknisillä muutoksilla.

Metsähakkeen tekninen korjuupotentiaali Jyväskylän ympäristön nuorissa metsissä aleni rankana korjuussa 42 % kokopuukorjuuseen verrattuna. Leimikkotasolla puubiomassan hehtaarikertymä pieneni, kun oksat ja latvakappaleet jäivät palstalle. Lisäksi rankana korjuussa energiapuun kertymälle asetettu vähimmäismäärä, 25 m³ ha-1, oli selvästi vaikeampi ylittää kuin kokopuukorjuussa. Rankana korjuussa oli kuitenkin mahdollista saada myös kustannussäästöjä ja lisätä metsähakkeen kertymää, kun latvusmassan karsinnan avulla energiapuun korjuu voidaan ulottaa niille kohteille, joilta kokopuukorjuuta on pyritty mahdollisten kasvuhäiriöiden ja -tappioiden vuoksi välttämään. Tällaisia kohteita ovat nykyisten korjuusuositusten mukaan muun muassa kuusikot, turvemaat ja karut kivennäismaat. Kokopuukorjuun rajoittaminen pelkästään reheville kivennäismaille – kuusikoita lukuunottamatta – laskee alueellista kertymää ja nostaa metsähakkeen korjuukustannusta käyttöpaikalla verrattuna vaihtoehtoon, jossa energiapuuta korjataan edellä mainittujen kasvupaikkojen lisäksi rankana kuusikoilta, soilta ja karuilta kivennäismailta.

Puunkorjuussa hakkuulaitteiden monikäyttöisyys lisää peruskoneen käyttöastetta ja parantaa kustannustehokkuutta, kun samalla laitteella voidaan korjata niin teollisuuden ainespuuta kuin myös rankaa ja kokopuuta energiateollisuuden tarpeisiin.

  • Laitila, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti juha.laitila@metla.fi (email)
Paula Jylhä. (2011). Harvesting of undelimbed Scots pine (Pinus sylvestris L.) from first thinnings for integrated production of kraft pulp and energy. https://doi.org/10.14214/df.133

Karsimattoman männyn korjuu ensiharvennuksilta integroituun sulfaattisellun ja energian tuotantoon Tutkimuksessa arvioitiin karsimattoman männyn (Pinus sylvestris L.) soveltuvuutta integroituun sellun ja energian tuotantoon sulfaattisellutehtaassa. Tuotantoprosessin (ml. puunhankinta) kustannustehokkuuden lisäksi otettiin huomioon teknisiä ja ympäristönäkökohtia. Huomiota kiinnitettiin erityisesti kokopuun paalauksen mahdollisuuksiin ensiharvennusmännyn korjuuratkaisuna. Karsimattoman puun soveltuvuutta sellunvalmistukseen selvitettiin tehdasmittakaavaisen kuorintakokeen ja laboratoriossa tehtyjen koekeittojen avulla, käyttäen verrokkina tavanomaista ensiharvennuksilta korjattua karsittua kuitupuuta. Tulokset osoittivat, että mäntyosapuuta voidaan käyttää havusellun raaka-aineena seoksena tavanomaisen ensiharvennusmännyn kanssa heikentämättä massan laatua. Karsimaton puu voi kuitenkin lisätä kuituhävikkiä sellunvalmistuksen eri vaiheissa. Tuontantoprosessin kustannustehokkuuden mittarina käytettiin suhteellista puustamaksukykyä tehtaalta kannolle. Laskelmat tehtiin kolmelle keskisuomalaiselle ensiharvennusmännikölle, joissa poistetun puuston rinnankorkeusläpimitta oli 6−12 cm. Vertaillut puunhankintaketjut perustuivat tavaralajihakkuuseen, kokopuuhakkuuseen ja kokopuun paalaukseen. Kokopuun paalauksen tuottavuustiedot saatiin kokopuupaalaimen toisella prototyypillä tehdystä tuottavuustutkimuksesta. Tulosten mukaan nykyisellä sellun ja energian hintasuhteella sellutehtaan puustamaksukyky heikkeni raaka-aineen energiajakeen osuuden lisääntyessä. Kuitupuun loppukäyttäjän näkökulmasta tavaralajimenetelmä oli kustannustehokkain vaihtoehto, joka johti yleensä suurimpaan jäännösarvoon kannolla. Sellun hinnan lasku ja energian hinnan nousu kuitenkin paransivat kokopuuhakkuun ja kokopuun paalauksen kilpailukykyä. Alhaisilla sellun hinnoilla ja erittäin lyhyillä kuljetusmatkoilla kokopuu voi tuottaa pieniläpimittaisissa mäntyleimikoissa suuremman jäännösarvon kannolla kuin kuitupuun korjuu karsittuna. Paalausmenetelmällä pystyttiin alentamaan kokopuun kuljetuskustannuksia, mutta saavutetut säästöt metsä- ja kaukokuljetuksessa eivät kattaneet kohonneita hakkuu- ja paalauskustannuksia. Metsä- ja kaukokuljetusmatkojen piteneminen paransi kokopuupaalauksen suhteellista kilpailukykyä muihin korjuumenetelmiin verrattuna. Karsimattoman puun korjuu lisää ravinnehävikkiä, mikä voi heikentää kasvupaikan puuntuotoskykyä. Sen vuoksi kokopuumenetelmiä ei suositella karuille kangasmaille ja soille. Kokopuukorjuu vähentää ajouralla maaperää suojaavan ja kantavuutta parantavan latvusmassan määrää. Lisäksi kokopuukorjuu kasvattaa hakkuukertymää, mikä puolestaan lisää ajokertoja ja kasvattaa paalausvaihtoehdossa kuormakokoa. Nämä tekijät voivat lisätä maastovaurioiden riskiä, erityisesti heikosti kantavilla turvemailla. Laskelmissa käytetyillä oletuksilla puunhankinnan aiheuttamat hiilidioksidipäästöt olivat 13−27 kg kuutiometriä kohti. Kokopuun paalaus vähensi puutavaran metsä- ja kaukokuljetusten hiilidioksidipäästöjä muihin menetelmiin verrattuna 30−39%, mutta kuljetuksen päästövähennykset eivät kompensoineet hakkuu- ja paalaustyövaiheen alhaisesta tuottavuudesta johtuvia ja siitä syystä kilpailevia menetelmiä suurempia päästöjä.

  • Jylhä, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti paula.jylha@metla.fi (email)
Jouni Siipilehto. (2011). Methods and applications for improving parameter prediction models for stand structures in Finland. https://doi.org/10.14214/df.124

Menetelmiä ja sovelluksia kehittää metsiköiden rakennetta kuvaavien parametrien ennustemalleja Suomessa

Väitöskirja käsittelee menetelmiä ja sovelluksia metsikön puiden kokojakaumien ennustamiseksi. Menetelmien tavoitteena on parantaa ennustemalleja parametreille, joita tarvitaan kuvattaessa suomalaisten metsiköiden rakennetta. Alustavien tutkimusten aineisto oli paikallista, mutta lopullisten mallien aineistot kattoivat koko Suomen. Kattavista aineistoista laaditut mallit on tarkoitettu käytännön metsäsuunnittelun tarpeisiin. Työssä vertailtiin Weibull- ja Johnsonin SB-jakaumafunktioita ja erilaisia regressiomallien estimointimenetelmiä. Kehitettyjä malleja arvioitiin ennustetuista jakaumista laskettujen puustotunnusten, kuten tilavuuden, luotettavuutta tarkastelemalla.

Perinteisesti läpimittajakauma kuvataan yhdessä pituuden odotusarvon kanssa, jolloin pituusjakauma supistuu. Sen sijaan kaksiulotteisella jakaumalla voidaan kuvata yhtäaikaisesti läpimittaluokkien välinen ja sisäinen pituusvaihtelu. Kaksiulotteisen SBB-jakauman ennustemallilla saatiin kuvattua läpimitan ja pituuden välinen luonnonmukainen vaihtelu. SBB-jakaumaan verrattava vaihtoehto saatiin, kun käytettiin pituusmallin virhetermiä. Metsäsuunnittelun tarpeisiin metsiköiden rakenteen kuvaus on ollut puutteellista taimikoiden ja turvemaiden osalta. Niille laadittuja pituus- ja läpimittajakaumamalleja testattaessa väitöskirjassa vertailtiin myös tilastollisen mallin vaihtoehtoisia estimointimenetelmiä. Edistykselliset regressiomenetelmät paransivat ennustemallien luotettavuutta.

Metsikön puustotunnusten, jakaumafunktioiden ja pituuskäyrän ennustamiseksi laadittu malliperhe hyödynsi mallien virheiden välistä riippuvuutta ns. lineaariseksi ennustamiseksi. Siinä tunnettuja puustotunnuksia käytettiin tuntemattomien puustotunnusten ja parametrien ennusteiden kalibroimiseksi. Tällä sovelluksella etsittiin metsikön eri kehitysvaiheisiin sopivia puustotunnusten yhdistelmiä ennusteen tarkkuuden parantamiseksi ja laadittujen vaihtoehtoisten jakaumamallien vertailemiseksi. Vertailun perusteella pituusjakaumaa suositellaan käytettäväksi nuorimmissa taimikoissa pituusjakauman jatkuvan luonteen vuoksi. Kun keskipituus kasvaa yli neljän metrin, rinnankorkeusläpimittaan perustuva runkolukusarjamalli on paras vaihtoehto nuorissa metsiköissä, jolloin tunnetut puustotunnukset oletetaan aritmeettisiksi. Varttuneissa metsissä puustotunnukset arvioidaan tyypillisesti pohjapinta-alalla painottettuna, jolloin vastaavasti painotetut jakaumat ovat luotettavampia kuin painottamaton runkolukusarja. Väitöskirjatutkimus osoitti, että Näslundin pituuskäyrä on erittäin käyttökelpoinen puun läpimitan ja pituuden välistä riippuvuutta ennustettaessa. Tutkimuksessa esiteltiin myös joitain tehokkaita muunnoksia, kuten ns. muotoindeksi. Siinä yhdistettiin metsikön pohjapinta-ala, runkoluku ja mediaaniläpimitta havaitun ja laskennallisen pohjapinta-alan suhdeluvuksi. Muotoindeksin avulla ojitetuille rämeille laaditulla SB-jakaumamallilla pystyttiin luotettavasti kuvaamaan metsikön tiheyden vaihtelua. Kyseinen malli osoittautui käyttökelpoiseksi myös sitä kivennäismaille sovellettaessa.

  • Siipilehto, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jouni.siipilehto@metla.fi (email)
Johanna Routa. (2011). Effects of forest management on sustainability of integrated timber and energy wood production - scenario analysis based on ecosystem model simulations. https://doi.org/10.14214/df.123

Metsänhoidon vaikutukset kestävään yhdistettyyn aines- ja energiapuun tuotokseen- skenaarioanalyysi perustuen ekosysteemimalli simulointeihin

Väitöskirjan tavoitteena oli tutkia metsänhoidon vaikutusta kestävään aines- ja energiapuun yhdistettyyn tuotantoon kuusella (Picea abies (L.) Karst.) ja männyllä (Pinus sylvestris L.) erilaisilla kasvupaikoilla. Työssä tutkittiin ekosysteemimallilla tehtävien simulointien avulla metsänhoidon vaikutusta aines- ja energiapuun tuotokseen, käyttäen erilaisia taimikonhoidon jälkeisiä lähtöpuuston tiheyksiä, harvennusten ajoituksia ja voimakkuuksia sekä typpilannoitusta eri kiertoajoilla. Lisäksi tutkittiin kuusella alkuperän vaikutusta maanpäällisen biomassan tuotokseen kokeellisen aineiston avulla.

Tutkimuksessa havaittiin, että metsänhoitoskenaariot, joissa taimikonhoidon jälkeinen tiheys oli suurempi kuin perusmetsänhoitoskenaarioissa ja käytettiin typpilannoitusta, tuottivat selvästi enemmän sekä aines- (tukki- ja kuitupuu) että energiapuuta (hakkuutähteet, pieniläpimittainen runkopuu, kannot ja juuret). Myös metsänkasvatuksen taloudellinen kannattavuus oli korkeampi kiertoajan yli laskettuna sekä kuusella että männyllä riippumatta kasvupaikkatyypistä tai käytetystä kiertoajasta. Aines- ja energiapuun tuotokseen vaikutti myös energiapuuhakkuun ajoitus. Vaikka typpilannoitus lisäsi tuotosta, käytetyllä lannoitteen määrällä (100-200 kgN/ha) tai lannoituskertojen lukumäärällä (2-3 kertaa kiertoajalla) oli hyvin vähän vaikutusta. Energiapuun käytöstä aiheutuneet hiilidioksidipäästöt olivat selvästi alhaisempia silloin kun taimikonhoidon jälkeinen tiheys oli suuri ja typpilannoitusta käytettiin riippumatta puulajista, kasvupaikkatyypistä tai käytetystä kiertoajan pituudesta. Korkea puuntuotos indikoi myös keskimäärin korkeampaa taloudellista kannattavuutta ja matalampia hiilidioksidipäästöjä energiayksikköä kohden.

Metsäaluetasolla suurin aines- ja energiapuun tuotos sekä paras taloudellinen kannattavuus saatiin kuusella silloin kun metsäalueella oli paljon vanhoja metsiä. Toisaalta alhaisimmat hiilidioksidipäästöt saatiin kun metsäalueella oli paljon nuoria metsiä ja käytetty kiertoaika oli 60 ja 80 vuotta. Kiertoajan ollessa 120 vuotta saatiin alhaisimmat hiilidioksidipäästöt puuston normaalijakaumaa noudattavalla ikärakenteella.

Tämän tutkimuksen mukaan, taimikonhoidon jälkeisiä puuston kasvatustiheyksiä voitaisiin pitää ainakin jonkin verran nykyisiä metsänhoitosuosituksia korkeammalla männyllä ja kuusella. Tämä yhdessä ajallaan tehtyjen puuston harvennusten ja lannoitusten kanssa voisi lisätä merkittävästi puuntuotosta ja metsänkasvatuksen taloudellista kannattavuutta. Samalla myös energiapuun käytön hiilidioksidipäästöt energiayksikköä kohden pienenisivät. Lisäksi eri alkuperien biomassan tuotantopotentiaalia tulisi selvittää jatkossa tarkemmin, sillä sopivia alkuperiä käyttäen voisi olla mahdollista lisätä puuntuotosta huomattavasti yhdistetyssä aines- ja energiapuun kasvatuksessa.

  • Routa, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti johanna.routa@metla.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)
Minna Räty. (2011). Methods in general model localization. https://doi.org/10.14214/df.118

Spatiaalisen tilastotieteen keinoin pystytään kalibroimaan yleisten, koko laajan tutkimusalueen kattavien, regressiomallien ennusteita, jolloin saadaan yhä tarkempia paikallisia estimaatteja ja arvioita. Yleisen mallin käytölle on ollut esteenä tämä alueellinen epätarkkuus, mutta jos epätarkkuutta pystytään pienentämään, yleisiä malleja voidaan liittää esim. laajojen metsäalueiden inventointi- ja arviointisysteemeihin. Yleisten mallien etuna on niiden yksinkertaisuus ja helppous käytössä. Väitöskirjassa tarkastelualueena on ollut eteläinen Suomi.

Väitöskirjassa on tutkittu ja vertailtu erilaisia menetelmiä, joilla regressiomallin antamia ennusteita voidaan paikallistaa eli lokalisoida. Lokalisoinnissa paikallista harhaa, joka on todellisen mitatun arvon ja mallin antaman ennusteen välinen erotus, pienennetään tai poistetaan alueellisesti kokonaan. Yhteistä menetelmille on, että ne hyödyntävät havaintojen välistä spatiaalista autokorrelaatiota. Spatiaalisen autokorrelaation (SA) perusajatuksena on, että kaksi lähekkäin sijaitsevaa kohdetta ovat todennäköisemmin samankaltaisempia kuin kaksi toisistaan kauempana sijaitsevaa kohdetta ja siksi ympäristön poikkeamia yleisestä keskiarvosta voidaan käyttää naapurin arvioimiseen.

Tarkempia estimaatteja voidaan saavuttaa erilaisilla menetelmillä. Osassa menetelmistä tutkimusalue on jaettu pienempiin mahdollisimman yhtenäisiin alueisiin, joille alkuperäinen malli on uudelleen sovittettu eli lokalisoitu, ja toisissa lokalisointi tehdään aina kunkin havainnon lähiympäristön havaintojen, nk. naapuruston, avulla.

Kaikilla menetelmillä jäännösvirhe (RMSE) pieneni, mutta niillä menetelmillä, joilla lokalisointiin pyrittiin aluetta jakamalla, lokalisoiduissa RMSE:issä oli suurta vaihtelua. Siksi näihin menetelmiin pitäisi liittää jokin lisämuuttuja, jolla pystyisi kontrolloimaan jakamista ja lokalisointia. Tällöin pystyttäisiin arvioimaan, ovatko tietyt jaot kokonaisuudessaan tai yksittäiset alueet lokalisoinnin kannalta kannattavia. Toisaalta naapurustoa hyödyntävä lokalisointi antoi vakaita ennusteita, kun naapureiden määrä oli riittävä (yli 30). Tämä vaihtoehto tarjoaakin parhaimmat mahdollisuudet jatkotutkimuksille; sillä siihen voidaan yhdistää muita väitöskirjassa käytettyjä menetelmiä tai ei-parametrisiä menetelmiä.

  • Räty, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti minna.s.raty@helsinki.fi (email)
Annukka Pesonen. (2011). Comparison of field inventory methods and use of airborne laser scanning for assessing coarse woody debris. https://doi.org/10.14214/df.113

Maastoinventointimenetelmien vertailu ja laserkeilauksen käyttö lahopuuston inventoinnissa

Metsien monimuotoisuuden ylläpito on yksi metsien kestävän käytön periaatteista mm. Suomessa. Lahopuusto on yksi tärkeimmistä metsien monimuotoisuuden eli biodiversiteetin indikaattoreista ja sillä on suuri merkitys mm. metsien ravinnekierrossa. Sen vuoksi viimeaikoina on kehitetty useita erilaisia inventointimenetelmiä, joilla pyritään entistä kustannustehokkaampaan lahopuuston inventointiin. Maastotyön määrä ja kustannukset voivat kuitenkin nousta suuralueilla melko suuriksi vaikka käytössä olisivat parhaat lahopuuston inventointiin kehitetyt otantapohjaiset maastoinventointimenetelmät. Tässä tutkimuksessa tutkittiin erilaisten otantapohjaisten lahopuuston inventointimenetelmien tehokkuutta Suomessa, ja koska kaukokartoitusmenetelmistä erityisesti laserkeilaus on osoittautunut hyväksi menetelmäksi elävän puuston inventointiin, tässä tutkimuksessa tutkittiin myös laserkeilauksen käyttöä lahopuuston inventoinnissa.

Tutkimusaineisto koostui kolmen eri alueen aineistoista: Kolin kansallispuistosta kerättyä laserkeilaus- ja lahopuuaineistoa käytettiin ennustamaan maa- ja pystylahopuuston tilavuuksia laseraineiston perusteella luonnonmetsissä. Sonkajärven ja Juuan talousmetsistä kerättyjä aineistoja käytettiin tutkittaessa otantapohjaisten lahopuuston inventointimenetelmien tehokkuuksia. Otantamenetelmiä vertailtiin keskiarvon keskivirheiden perusteella laskemalla kullakin otantamenetelmällä saavutetut tarkkuudet eri maastoinventointimäärillä. Lisäksi tutkittiin, kuinka paljon esimerkiksi laserpohjaisen lisäinformaation käyttö parantaa otannan tehokkuutta eli pienentää keskiarvon keskivirhettä tietyllä inventointipanoksella. Lisäinformaatiota käytettiin joko otantavaiheessa hyödyntämällä otantaa otosyksikön koon mukaan tai käyttämällä lisäinformaatiota tunnusten estimointivaiheessa joko suhde- tai regressioestimoinnissa.

Laserkeilausaineisto osoittautui käyttökelpoiseksi lahopuuston tilavuuksien ennustamiseen luonnonmetsissä. Keskineliövirheet (RMSEt) maalahopuuston, pystylahopuuston ja kokonaislahopuuston tilavuuksille olivat 51.6%, 78.8% ja 54.2%. Laserpohjaiset lahopuuston tilavuusennusteet osoittautuivat huomattavasti tarkemmiksi kuin lahopuuston tilavuusennusteet elävän puuston tunnusten perusteella. Otantapohjaisista maastoinventointimenetelmistä erityisesti ne inventointimenetelmät, jotka on kehitetty erityisesti lahopuuston tai muiden harvinaisten ilmiöiden ennustamiseen, osoittautuivat tehokkaimmiksi maastoinventointimenetelmiksi. Erityisesti erilaiset relaskoopin käyttöön perustuvat menetelmät osoittautuivat tehokkaiksi lahopuuston inventointiin. Otanta otosyksikön koon mukaan paransi huomattavasti lahopuuston inventoinnin tehokkuutta, mutta lisäinformaation käytöllä estimointivaiheessa ei saavutettu niin paljoa parannusta estimaattien tarkkuuteen. Lisäinformaation käytöllä saavutettu otannan tehokkuuden parantuminen vaihteli kuitenkin merkittävästi eri lahopuutyyppien ja otantamenetelmien kesken. Vaikka relaskoopin käyttöön perustuvien menetelmien tehokkuus parani muita inventointimenetelmiä vähemmän lisäinformaation käytön ansiosta, olivat ne siitä huolimatta kaikista kustannustehokkaimpia lahopuuston maastoinventointimenetelmiä. Lisäksi tutkimuksissa todettiin, ettei vanhan metsikkökuvioaineiston tai ilmakuvien käyttö lisäinformaationa parantanut inventointitehokkuutta enää lisää, vaan useimmiten pelkän laserpohjaisen lisäinformaation käyttö oli tehokkainta.

  • Pesonen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti annukka.pesonen@uef.fi (email)
Jaume Gort-Oromi. (2010). Effects of genetic entry and spacing on growth and wood properties in Scots pine. https://doi.org/10.14214/df.110

Alkuperän ja kasvatustiheyden vaikutus männyn kasvuun ja puuaineen ominaisuuksiin

Tutkimuksessa havaittiin puuaineen tiheys- ja kuituominaisuuksissa eri alkuperillä (perhe) huomattavasti vähäisempää fenotyyppistä eli ilmiasuun liittyvää vaihtelua kuin kasvuominaisuuksissa kuten puun pituudessa, rinnankorkeusläpimitassa ja runkotilavuudessa. Puuaineen eri tiheysominaisuudet (kevät- ja kesäpuun tiheys ja vuosiluston keskitiheys) korreloivat myös vahvasti keskenään (fenotyyppinen korrelaatio). Kasvatustiheys vaikutti merkittävästi puun pituuteen, rinnankorkeusläpimittaan, runkotilavuuteen, oksan paksuuteen sekä puuaineen tiheyteen ja kuituominaisuuksiin. Myös alkuperä vaikutti jossain määrin puun pituuteen, puuaineen tiheysominaisuuksiin ja kuidun pituuteen. Pohjoisimmilla alkuperillä (joilla Kanervan mänty oli isänä) oli myös keskimäärin suurempi rinnankorkeusläpimitta ja puuaineen tiheys, kun taas vastaavilla keskisuomalaisilla alkuperillä oli suurempi pituus. Puun luston leveys ja tiheys selittyivät molemmat luston iällä ja kasvatustiheydellä, jälkimmäiseen vaikutti jossain määrin myös kasvukauden säätekijät ja alkuperän (äidin) maantieteellinen sijainti. Eri kasvu- ja puuaineen tiheys- sekä kuituominaisuuksien välillä vallitsi myös negatiivinen korrelaatio, mikä merkitsee sitä että valinta yhden ominaisuuden hyväksi vaikuttaa samalla myös muihin ominaisuuksiin. Myös eri kuituominaisuudet korreloivat vahvasti keskenään, mutta eivät yhtä lailla muiden ominaisuuksien kanssa.

Yhteenvetona todettakoon, että suuremmassa kasvatustiheydessä (4000 puuta/ha) sekä puiden läpimitan että oksien kasvu oli alhaisempi ja puuaineen tiheys korkeampi riippumatta alkuperästä. Käytännön metsänjalostuksen kannalta mielenkiintoinen tutkimustulos oli myös se, että männyllä erot puiden kasvussa ja eri ominaisuuksissa selittyivät lähinnä kasvatustiheydellä, ei niinkään alkuperien välisillä eroilla. Tosin lähes 80 %:lla tutkituista puista oli isänä Kanervanmänty, mikä selittää ainakin osin saatua tulosta. Tämän tutkimuksen tuottama tieto on hyödyllistä myös käytännön metsänjalostajille arvioitaessa eri ominaisuuksien käyttökelpoisuutta alkuperien valintakriteerinä.

  • Gort-Oromi, University of Eastern Finland , School of Forest Science ORCID ID:Sähköposti Jaume.gort@uef.fi (email)
Mikko Havimo. (2010). Variation in tracheid cross-sectional dimensions and wood viscoelasticity – extent and control methods. https://doi.org/10.14214/df.108

Trakeidien poikkileikkausdimensioiden ja puun viskoelastisuuden vaihtelu – laajuus ja kontroillointimenetelmät

Painopaperit ovat Suomen metsäteollisuuden päätuote. Tässä työssä tutkitaan painopapereiden ominaisuuksien ja taloudellisuuden parantamista trakeidien poikkileikkausdimensioita ja puun viskoelastisuutta kontrolloimalla. Kontrolloinnilla tarkoitetaan mitä tahansa prosessia tai menetelmää puuraaka-aineen jakamiseksi luokkiin, joiden ominaisuuksissa on merkittäviä eroja ja pieni sisäinen vaihtelu.

Trakeidien poikkileikkausdimensioita, eli soluseinämän paksuutta sekä säteen ja tangentin suuntaisia läpimittoja, voidaan kontrolloida esimerkiksi lajittelemalla raaka-ainetta kuitupuuhun ja sahanhakkeeseen. Vastaavaa kontrollointia voidaan tehdä myös lajittelemalla tukkeja puun kokoluokan mukaan tai erottelemalla kuituja sellun keiton jälkeen. Näitä menetelmiä tutkittiin tässä työssä simulaatioiden avulla, jotka perustuivat mitattuihin trakeidien poikkileikkausdimensioihin. Mittaukset tehtiin viidestä kuusesta (Picea abies) ja viidestä männystä (Pinus sylvestris) SilviScan laitteella.

Simulaatioiden mukaan sahanhakkeen ja latvakuitupuun poikkileikkausdimensiot ovat melko samanlaiset. Kuusen ja männyn poikkileikkausdimensiot ovat keskimäärin samanlaiset, mutta dimensioiden jakaumat poikkeavat hieman toisistaan. Käytännön kannalta jakaumien eroilla ei ole suurta merkitystä. Trakeidien dimensioita voidaan kontrolloida tehokkaimmin menetelmillä, jotka erottelevat kuidut kevätpuuhun ja kesäpuuhun. Tukkien lajittelu tai tukin jakaminen nuorpuuhun ja aikuispuuhun olivat simulaatioiden mukaan huomattavasti tehottomampia menetelmiä.

Puun viskoelastisuus vaikuttaa energiankulutukseen mekaanisessa massanvalmistuksessa, joten tavoiteltaessa massanvalmistuksen energiankulutuksen alentamista se on lupaava kontrolloitava suure. Viskoelastisuuden käyttöä kontrolloinnissa tutkittiin kirjallisuuskatsauksen avulla. Tutkimus osoittaa puuaineen viskoelastisissa ominaisuuksissa olevan laajaa vaihtelua puulajin sisällä, mutta valitettavasti sellaisten merkittävien raaka-aineluokkien kuten latvakuitupuun ja sahanhakkeen viskoelastisia ominaisuuksia ei tunneta. Puun viskoelastiset ominaisuudet riippuvat pääasiassa ligniinistä, mutta siihen vaikuttavat myös mikrofibrillikulma, selluloosakiteiden leveys ja trakeidien poikkileikkausdimensiot.

  • Havimo, Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos ORCID ID:Sähköposti mikko.havimo@helsinki.fi (email)
Tianjin Cao. (2010). Silvicultural decisions based on simulation-optimization systems. https://doi.org/10.14214/df.103

Metsänkäsittelyn päätökset simulointi-optimointijärjestelmiin perustuen

Metsien hoito kohtaa uusia haasteita ilmastonmuutoksesta johtuen. Muokkaamaalla harvennusohjelmia perinteinen metsänhoito voidaan mukauttaa metsävarojen käytön erilaisiin tavoitteisiin, kuten puuaineen laatu, metsäbioenergia ja hiilen sidonta. Tässä väitöskirjassa kehitetään optimointi-simulointijärjestelmä, jolla voidaan saavuttaa monitieteinen ymmärrys puutieteen, metsäekologian ja metsäekonomian vuorovaikutuksista.

Työssä kehitettiin OptiFor-sovellus metsänkäsittelyä varten. OptiFor-simulointi-optimointijärjestelmä yhdistää prosessipohjaisen PipeQual-kasvumallin, puuaineen laadun mallit, biomassan tuotannon ja hiilipäästöjen mallit sekä energiapuu- ja korjuukustannusmallit yhdeksi optimointimalliksi. Optimointialgoritmina päätösmuuttujien optimiarvojen määrittämiseksi käytettiin Osyczkan suora- ja satunnaishakualgoritmia.

Tämän väitöskirjan numeeriset tutkimukset laajensivat nykytietämystä ja ymmärrystä puutieteen, metsäekologian ja metsäekonomian suhteista. Puuntuotantoa koskevat tulokset osoittavat, että optimaalinen harvennusohjelma riippuu kasvupaikasta ja nuoren metsikön ominaisuuksista. Puun laadun kohdalla tulokset osoittivat, että kasvava harvennusvoimakkuus johti alempaan puun tiheyteen ja lyhyempiin kuituihin. Ravinteiden lisääminen kiihdytti tilavuuskasvua mutta alensi puun laatua kuusella.

Kun energiapuuharvennusta tarkasteltiin yhdessä perinteisen metsänkasvatuksen kanssa, todettiin, että perinteinen metsänkasvatus ilman energiapuun korjuuta oli edullisin tapa alhaisen tiheyden männiköissä. Energiapuun korjuu ensiharvennuksissa oli sen sijaan edullista tiheissä metsiköissä. Kun metsän hiilitasapaino otetaan huomioon, tulosten mukaan eri hiililaskennan menetelmät johtavat hyvin poikkeaviin optimaalisiin harvennusohjelmiin ja keskimääräisiin hiilivarantoihin. Hiilen hinnan nostaminen johti pidempiin kiertoaikoihin ja korkeampaan keskikasvuun sekä huomattavasti korkeampaan hiilivarantoon kiertoajan kuluessa.

  • Cao, Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos ORCID ID:Sähköposti tianjian.cao@helsinki.fi (email)
Chunjiang Liu. (2009). From a tree to a stand in Finnish boreal forests: Biomass estimation and comparison of methods. https://doi.org/10.14214/df.88

Erilaisten puuston biomassa-arviointimenetelmien vertailu on yhä tärkeämpää, jotta metsien biomassan hiilimäärää voidaan arvioida entistä luotettavammin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kahden eri ikäisen havupuumetsikön puuston biomassa Etelä-Suomessa (61°50' N, 24°22' E). Nuorempi metsikkö oli 30-vuotiasta mäntymetsää (Pinus sylvestris) ja vanhempi metsikkö 130-vuotiasta mänty–kuusi (Picea abies) sekametsää. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti vertailemaan erilaisten arviointimenetelmien luotettavuutta ja soveltuvuutta.

Vanhan metsikön runkobiomassan vuosittainen kasvu vaihteli sigmoidaalisen yhtälön mukaisesti. Sovitettu käyrä saavutti huipputason puiden ollessa satavuotiaita, jolloin aluskasvustona olevien kuusten biomassa kasvoi 1 kg v–1 ja valtapuuston muodostavien mäntyjen biomassa 7 kg v–1.

Nuoren metsikön puuston biomassaksi arvioitiin noin 70 Mg ha–1 ja vanhan metsikön puuston biomassaksi noin 220 Mg ha–1. Tutkimusmetsiköitä ympäröivän alueen (58.00–61.13° N, 14–34° E, 300 m m.p.y.) havupuumetsiköiden puuston biomassakertymä seurasi sigmoidaalisesti metsikön ikää. Korkeimmillaan puustobiomassa oli 140-vuotiaissa metsiköissä 200 Mg ha–1. Vanhassa tutkimusmetsikössä puilla kasvavan jäkälän biomassa oli 1,63 Mg ha–1, josta yli puolet oli kuolleilla oksilla. Maassa karikkeella jäkälää kasvoi 0,09 Mg ha–1.

Vertailun mukaan erilaisilla arviointimenetelmillä saatujen biomassatulosten välillä saattaa olla huomattavia eroja. Sen vuoksi puuston biomassan arviointimenetelmiä käytettäessä onkin syytä kiinnittää huomioita niiden soveltuvuuteen ja virhearviointiin.

  • Liu, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry ORCID ID:Sähköposti chunjiang.liu@hotmail.com (email)
Ane Zubizarreta Gerendiain. (2009). Effects of genetic entry and spacing on growth and wood properties in Norway spruce. https://doi.org/10.14214/df.86

Tässä työssä tutkittiin kuusella (Pice abies) kuinka puun alkuperä (klooni, perhe) ja kasvatustiheys vaikuttavat puiden kasvuun ja puuaineen ominaisuksiin, kuten puuaineen tiheys ja kuituominaisuudet. Lisäksi tutkittiin miten kasvu ja puuaineen ominaisuudet korreloivat keskenään eri alkuperillä sekä miten puiden välinen kilpailu vaikuttaa puun kasvuun ja eri ominaisuuksiin. Tutkimuksessa käytetty materiaali on peräisin neljältä eri alkuperäkokeelta Etelä-Suomesta (kokeet perustettu 1970–90-luvuilla), kasvatustiheyden vaihdellessa 2500–10000 taimeen hehtaarilla ja mukana tarkastelussa on sekä kapealatvaisia kuusia (Pice abies f. pendula) että normaalilatvaisia kuusia.

Puuaineen tiheys- ja kuituominaisuuksissa havaittiin eri alkuperillä huomattavasti vähäisempää fenotyyppistä vaihtelua kuin kasvuominaisuuksissa (pituus, rinnankorkeusläpimitta ja runkotilavuus). Lisäksi eri kloonien välillä havaittiin huomattavaa vaihtelua normaalilatvaisilla kuusilla sekä kasvu- että puuaineen ominaisuuksien suhteen, toisin kuin kapealatvaislla kuusilla (klooni/perhe). Kapealatvaiset kuuset kasvoivat huomattavasti paremmin tiheässä kasvatusasennossa (toisaalta alhaisempi puuaineen tiheys) kuin normaalilatvaiset kuuset, kun taas harvemmassa kasvatusasennossa tulos oli päinvastainen. Pääsääntöisesti fenotyyppiset korrelaatiot olivat myös negatiivisia puun kasvun ja puuaineen tiheyden osalta, mutta positiviisia eri puuaineen tiheysominaisuuksien ja vastaavasti eri kuituominaisuuksien kesken (keskivahva – vahva korrelaatio). Puiden välisen kilpailun lisääntyessä puiden läpimitan kasvu oli myös alhaisempi ja puuaineen tiheys korkeampi. Lisäksi tämä työ osoitti sen, että on mahdollista löytää kuusella klooneja, jotka tuottavat samanaikaisesti sekä keskimääräistä suuremman runkotilavuuden että korkeamman puuaineen tiheyden ja pidempiä kuituja (esim. normaalilatvainen kuusi, klooni C43), mikä on käytännön metsänjalostuksen kannalta mielenkiintoinen tulos.

  • Zubizarreta Gerendiain, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ane.zubizarreta@joensuu.fi (email)
Minna Terho. (2009). What was behind the bark? – An assessment of decay among urban Tilia, Betula and Acer trees felled as hazardous in the Helsinki City area. https://doi.org/10.14214/df.81

Kaupunkipuita joudutaan kaatamaan lahon ja mekaanisten vikojen aiheuttaman riskin vuoksi. Kaatopäätökset tehdään puunhoidon ammattilaisten tekemien kuntoselvitysten perusteella. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää yleisimpien kaupunkipuulajien (lehmus, koivu, vaahtera) tavallisimmat vaurioprofiilit, ja tällä tavoin parantaa puiden kuntoarvioitia ja vanhojen kaupunkipuiden suojelumahdollisuuksia. Tutkimusta varten kerättiin, yhteistyössä Helsingin kaupungin rakennusviraston kanssa, noin 250 puun tutkimusmateriaali. Näistä puista n. 70% oli kuntotutkimuksissa todettu vaarallisiksi.

Vaurioprofiilit vaihtelivat puulajin mukaan. Lehmuksella suurimman riskin aiheuttivat lattakäävän laho ja runkojen pitkälle edennyt onkaloituminen. Koivulle tyypillistä oli puun yleinen ränsistyminen. Vaahteralla suurimman riskin aiheutti isojen oksien ja haarojen repeämisvaara. Tämä johtui ensisijaisesti heikoista haaraliitoksista, mutta usein repeämisriskiä lisäsi haaraliitoksesta alkunsa saanut vaahterankäävän laho.

Tutkituista lahottajasienilajeista suurimman rungon katkeamisriskin aiheutti lattakäävän laho.

Muita haitallisia lahottajia olivat vaahterankääpä, pakurikääpä, karstasyylä ja arinakääpä. Helokka-lajeja eristettiin tutkimusmateriaalista kaikkein runsaimmin, mutta näiden lajien laho ei yleensä aiheuttanut suurta riskiä rungon katkeamiselle, koska laho pysytteli sydänpuun alueella.

Tutkimusmateriaali osoitti, että vanhojen puiden suojelua voitaisiin parantaa kiinnittämällä enemmän huomiota lahoprosessin seurantaan. Varsinkin onkaloituneiden puiden osalta tulisi pyrkiä tunnistamaan puut, joissa puun puolustusmekanismit ovat onnistuneesti rajanneet lahon leviämisen sydänpuun alueelle. Tämä on tärkeää siksi, että onkaloituneet puut ovat ekologisesti tärkeitä. Ne tarjoavat hitaasti kehittyvän ekologisen lokeron monille eliölajeille.

  • Terho, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti minna.terho@metla.fi (email)
Minna Terho. (2009). What was behind the bark? – An assessment of decay among urban Tilia, Betula and Acer trees felled as hazardous in the Helsinki City area. https://doi.org/10.14214/df.81

Kaupunkipuita joudutaan kaatamaan lahon ja mekaanisten vikojen aiheuttaman riskin vuoksi. Kaatopäätökset tehdään puunhoidon ammattilaisten tekemien kuntoselvitysten perusteella. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää yleisimpien kaupunkipuulajien (lehmus, koivu, vaahtera) tavallisimmat vaurioprofiilit, ja tällä tavoin parantaa puiden kuntoarvioitia ja vanhojen kaupunkipuiden suojelumahdollisuuksia. Tutkimusta varten kerättiin, yhteistyössä Helsingin kaupungin rakennusviraston kanssa, noin 250 puun tutkimusmateriaali. Näistä puista n. 70% oli kuntotutkimuksissa todettu vaarallisiksi.

Vaurioprofiilit vaihtelivat puulajin mukaan. Lehmuksella suurimman riskin aiheuttivat lattakäävän laho ja runkojen pitkälle edennyt onkaloituminen. Koivulle tyypillistä oli puun yleinen ränsistyminen. Vaahteralla suurimman riskin aiheutti isojen oksien ja haarojen repeämisvaara. Tämä johtui ensisijaisesti heikoista haaraliitoksista, mutta usein repeämisriskiä lisäsi haaraliitoksesta alkunsa saanut vaahterankäävän laho.

Tutkituista lahottajasienilajeista suurimman rungon katkeamisriskin aiheutti lattakäävän laho.

Muita haitallisia lahottajia olivat vaahterankääpä, pakurikääpä, karstasyylä ja arinakääpä. Helokka-lajeja eristettiin tutkimusmateriaalista kaikkein runsaimmin, mutta näiden lajien laho ei yleensä aiheuttanut suurta riskiä rungon katkeamiselle, koska laho pysytteli sydänpuun alueella.

Tutkimusmateriaali osoitti, että vanhojen puiden suojelua voitaisiin parantaa kiinnittämällä enemmän huomiota lahoprosessin seurantaan. Varsinkin onkaloituneiden puiden osalta tulisi pyrkiä tunnistamaan puut, joissa puun puolustusmekanismit ovat onnistuneesti rajanneet lahon leviämisen sydänpuun alueelle. Tämä on tärkeää siksi, että onkaloituneet puut ovat ekologisesti tärkeitä. Ne tarjoavat hitaasti kehittyvän ekologisen lokeron monille eliölajeille.

  • Terho, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti minna.terho@metla.fi (email)
Petteri Packalén. (2009). Using airborne laser scanning data and digital aerial photographs to estimate growing stock by tree species. https://doi.org/10.14214/df.77

Modernit kaukokartoitusmenetelmät ovat nykyisin houkutteleva vaihtoehto maastomittauksille metsän inventoinnissa. Lupaavin kaukokartoitusmenetelmä metsän inventointiin perustuu tällä hetkellä ilma-aluksesta suoritettavaan laserkeilaukseen. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että keskeiset puustotunnukset, kuten keskipituus, pohjapinta-ala ja tilavuus, voidaan ennustaa erittäin tarkasti hyödyntämällä laserkeilausaineistoa. Suurimmassa osassa tutkimuksista on kuitenkin tarkasteltu vain kokonaistunnuksia, mutta Suomessa puulajikohtaiset puustotunnukset ovat usein ensisijainen kiinnostuksen kohde. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena on kehittää ja evaluoida menetelmiä puulajeittaisessa kuviotason inventoinnissa hyödyntämällä kaukokartoitusaineistoja.

Tutkimuksessa käytettiin kahta testialuetta jotka molemmat sijaitsevat Itä-Suomessa ja edustavat tyypillistä suomalaista hoidettua boreaalista metsää. Tarkastellut puulajit olivat mänty (Pinus sylvestris L.), kuusi (Picea abies (L.) Karst.) ja lehtipuut yhtenä puulajiryhmänä. Puustotunnusten mallinnus tehtiin koealatasolla. Laserkeilausaineiston ja ilmakuvien yhdenaikainen hyödyntäminen muodostaa työn perustan. Lähtökohta on, että laserkeilausaineisto antaa tietoa puuston määrästä ja että ilmakuvat auttavat erottelemaan eri puulajeja.

Ensimmäisessä osatutkimuksessa verrattiin regressiomallinnuksen ja sumean luokittelun yhdistelmää ei-parametriseen lähimpien naapurien hakuun perustuvaan k-MSN-menetelmään puulajikohtaisten tilavuuksien ennustamisessa. k-MSN-menetelmällä saatiin lupaavia tuloksia ja toisessa osatutkimuksessa testiä laajennettiinkin siten, että samanaikaisesti ennustettiin puulajeittain tilavuus, runkoluku, pohjapinta-ala ja pohjapinta-alamediaanipuun läpimitta ja pituus sekä puulajikohtaisten ennusteiden summana kokonaistunnukset. Kolmannessa osatutkimuksessa tarkasteltiin kaukokartoitusinformaation käyttöä puulajeittaisten läpimittajakaumien ennustamisessa. Menetelmä, jossa lähimpien koealanaapureiden maastossa mitatut puut muodostavat läpimittajakaumat suoraan, toimi paremmin kuin teoreettinen jakaumalähestymistapa Weibull-jakauman parametrien ennustamiseksi k-MSN mallin ennusteilla. Neljännessä osatutkimuksessa esiteltiin uusi menetelmä hyödyntää oikaisemattomia ilmakuvia, joiden sisäinen ja ulkoinen orientointi tunnetaan orto-oikaistujen kuvien sijaan. Uudella menetelmällä voidaan välttää kaksi aikaisemmin käytetyn lähestymistavan ominaispiirrettä: ilmakuvien radiometrinen kalibrointi sekä laserpisteiden ja ilmakuvien epätarkka yhdistäminen.

Lähimpien naapurien haku osoittautui tehokkaaksi ja monikäyttöiseksi lähestymistavaksi sekä kokonaistunnusten, puulajikohtaisten tunnusten että läpimittajakauman ennustamisessa käytettäessä lähtötietona laserkeilausaineistoa, ilmakuvia ja maastokoealoja. Tutkimuksessa saavutetut puulajikohtaiset tarkkuudet olivat vähintään yhtä hyviä kuin nykyisin käytetyssä kuvioittaisessa maastoinventoinnissa ja kokonaistunnusten osalta tarkkuus oli jopa parempi.

  • Packalén, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti petteri.packalen@joensuu.fi (email)
Mikko Räisänen. (2008). Kuusen karaistuminen boorinpuutoksessa. https://doi.org/10.14214/df.75

Kärkikasvaimien kuoleminen boorinpuutoksessa on kiinnostanut tutkijoita usean vuosikymmenen ajan. Vaikka heikentynyt pakkaskestävyys liitetään usein latvakuolemiin boorinpuutoksessa, pakkaskestävyyttä boorinpuutoksessa ei ole aiemmin tutkittu perusteellisesti.

Tutkimusta varten perustettiin maastoon lannoituskoeala, jossa matalassa booritilassa kasvaneita kuusia (Picea abies L. Karst) lannoitettiin typellä ja boorilla. Koepuiden pakkaskestävyyttä mitattiin yhden, kolme ja viiden kasvukauden jälkeen lannoituksista. Maastosta kerättiin myös näytteitä metsiköistä, joissa kasvuhäiriöisten puiden osuus vaihteli. Lisäksi kuusen taimia kasvatettiin siemenestä kaksi kasvukautta kolmella eri booritasolla ja tutkittiin boorinpuutoksen vaikutus karaistumiseen. Pakkaskestävyys tutkittiin pakkasaltistamalla näytteitä ja arvioimalla syntyvät vauriot näytteissä ionivuototestillä tai visuaalisen vauriotarkastelun avulla sekä silmun eksotermimittauksilla. Taimikokeessa rangan karaistumista seurattiin myös mittaamalla rangan sähköistä impedanssia.

Taimikokeessa rangan ja silmun pakkaskestävyys, ja todennäköisesti myös niiden kestävyys pakkaskuivumista vastaan, oli heikompi booripuutoksessa. Booripuutoksella oli myös lievä vaikutus taimien neulasten kasvukauden aikaiseen pakkaskestävyyteen. Maastokokeessa pakkaskestävyys ei parantunut merkitsevästi boori- tai typpilannoituksella verrattuna puihin, joiden booritila vaihteli puutoksesta suboptimaaliseen. Kasvuhäiriöisten puiden epämuodostuneet silmut eivät kuitenkaan alijäähtyneet kuten terveen näköiset silmut, vaan silmun tuhoava jäätyminen tapahtui jo alhaisissa pakkaslämpötiloissa. Puiden booritasolla oli myös lievä vaikutus karaistuneiden silmujen nopeisiin pakkaskestävyyden muutoksiin.

Booripuutos vaikuttaa kuusen rangan ja silmun pakkaskestävyyteen, kun booritila on selvästi puutosrajan alapuolella. Koska boorinpuutos vaikutti pakkaskestävyyteen vain pienessä osassa aineistoa ja hyvin matalalla booritasolla, ei boorinpuutoksen lisäämä pakkasvaurioriski ole todennäköisesti tärkein tai ainoa kasvuhäiriöille altistava tekijä.

  • Räisänen, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti mikko.raisanen@faforest.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)
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)
Anu Kantola. (2008). The structure of Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) stems in relation to wood properties of sawn timber. https://doi.org/10.14214/df.70

Suomalaisen metsäsektorin toimivuuden ja kilpailukyvyn kannalta ensisijaisen tärkeää on saada oikeanlaista puuraaka-ainetta metsistä jatkojalostukseen. Tätä silmälläpitäen erilaisia metsän kasvua ja puiden rakennetta sekä puuraaka-aineen laatua ennustavia simulaattoreita on lisääntyvässä määrin kehitetty. Kun edellä mainittuja simulaattoreita yhdistetään puuraaka-aineen jalostusprosessia mallintaviin simulaattoreihin (esim. sahaussimulaattorit), voidaan kehittää koko jalostusketjua kuvaavia ohjelmistoja. Tässä tutkimuksessa on muunnettu männyn kolmiulotteista rakennetta ennustavat simulaattorit PipeQual ja RetroSTEM kuvaamaan kuusen runkorakennetta (runkokäyrät, oksaisuus ja puuaineen tiheys). PipeQual ennustaa metsikön kasvua ja yksittäisten runkojen kolmiulotteisen rakenteen kehitystä dynaamisesti taimesta alkaen, aina metsikön kiertoajan loppuun. RetroSTEM rekonstruoi yksittäisille puille rungon kolmiulotteisen rakenteen, puun iän ja koon (pituus, rinnankorkeusläpimitta, latvussuhde) perusteella, aloittaen rakenteen muodostamisen taimesta ja päätyen puun olemassa oleviin mittoihin. Molemmat simulaattorit voidaan liittää sahaussimulaattoriin. PipeQual ja RetroSTEM simulaattorit perustuvat molemmat teoreettiseen kuvaukseen puun rakenteesta. Tutkimuksessa selvitettiin, missä määrin latvan rakenteen tai rungon, oksien ja latvan välisten rakennesuhteiden kehitys noudattaa tiettyjä säännönmukaisuuksia iältään ja kasvutilaltaan erilaisissa metsiköissä. Säännönmukaisesti käyttäytyviä tai vakioiksi havaittuja suhteita puun eri rakenteiden välillä voidaan hyödyntää simulaattorissa, kun kasvun jakautumista puun eri rakenteiden välillä ohjataan kiertoajan eri vaiheissa, tiheydeltään erilaisissa metsiköissä. Esimerkiksi puun neulasmassan suhde rungon pohjapinta-alaan latvusrajalla havaittiin olevan vakio iältään erilaisissa metsiköissä, ja puun neulastiheyden todettiin saavuttavan maksimitiheyden noin viidessä metrissä latvan kärjestä alas, riippumatta puun iästä tai sen asemasta latvuskerroksessa. Viiden metrin alapuolella latvan pituus ja leveys sekä samalla neulastiheys vaihtelevat puun iän ja kasvutilan mukaan. Tutkimuksessa testattiin PipeQual ja RetroSTEM simulaattoreiden ennustuskykyä vertailemalla simuloituja tunnuksia mitattuihin vastaaviin tunnuksiin. Molemmat simulaattorit ennustivat yksittäisten puiden runkokäyrän ja oksien läpimitan sekä tiheyden testiaineiston perusteella melko harhattomasti. Runkoläpimitta- ja oksaisuusennusteet rungon eri korkeuksilla osoittivat kuitenkin lievää yli- tai aliarviota ja vaativat näin ollen lisätestausta ja jatkotoimenpiteitä simulaattoreiden kehittämisessä. RetroSTEM simulaattori liitettiin edelleen InnoSIM sahaussimulaattoriin ja tämän pilottitutkimuksen perusteella voidaan todeta, että kyseisellä yhdistelmällä on mahdollista ennustaa nopeasti ja tehokkaasti kuusisahatavaran laatujakaumaa eritavoin käsitellyissä metsiköissä.

  • Kantola, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti anu.kantola@metla.fi (email)
Anu Kantola. (2008). The structure of Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) stems in relation to wood properties of sawn timber. https://doi.org/10.14214/df.70

Suomalaisen metsäsektorin toimivuuden ja kilpailukyvyn kannalta ensisijaisen tärkeää on saada oikeanlaista puuraaka-ainetta metsistä jatkojalostukseen. Tätä silmälläpitäen erilaisia metsän kasvua ja puiden rakennetta sekä puuraaka-aineen laatua ennustavia simulaattoreita on lisääntyvässä määrin kehitetty. Kun edellä mainittuja simulaattoreita yhdistetään puuraaka-aineen jalostusprosessia mallintaviin simulaattoreihin (esim. sahaussimulaattorit), voidaan kehittää koko jalostusketjua kuvaavia ohjelmistoja. Tässä tutkimuksessa on muunnettu männyn kolmiulotteista rakennetta ennustavat simulaattorit PipeQual ja RetroSTEM kuvaamaan kuusen runkorakennetta (runkokäyrät, oksaisuus ja puuaineen tiheys). PipeQual ennustaa metsikön kasvua ja yksittäisten runkojen kolmiulotteisen rakenteen kehitystä dynaamisesti taimesta alkaen, aina metsikön kiertoajan loppuun. RetroSTEM rekonstruoi yksittäisille puille rungon kolmiulotteisen rakenteen, puun iän ja koon (pituus, rinnankorkeusläpimitta, latvussuhde) perusteella, aloittaen rakenteen muodostamisen taimesta ja päätyen puun olemassa oleviin mittoihin. Molemmat simulaattorit voidaan liittää sahaussimulaattoriin. PipeQual ja RetroSTEM simulaattorit perustuvat molemmat teoreettiseen kuvaukseen puun rakenteesta. Tutkimuksessa selvitettiin, missä määrin latvan rakenteen tai rungon, oksien ja latvan välisten rakennesuhteiden kehitys noudattaa tiettyjä säännönmukaisuuksia iältään ja kasvutilaltaan erilaisissa metsiköissä. Säännönmukaisesti käyttäytyviä tai vakioiksi havaittuja suhteita puun eri rakenteiden välillä voidaan hyödyntää simulaattorissa, kun kasvun jakautumista puun eri rakenteiden välillä ohjataan kiertoajan eri vaiheissa, tiheydeltään erilaisissa metsiköissä. Esimerkiksi puun neulasmassan suhde rungon pohjapinta-alaan latvusrajalla havaittiin olevan vakio iältään erilaisissa metsiköissä, ja puun neulastiheyden todettiin saavuttavan maksimitiheyden noin viidessä metrissä latvan kärjestä alas, riippumatta puun iästä tai sen asemasta latvuskerroksessa. Viiden metrin alapuolella latvan pituus ja leveys sekä samalla neulastiheys vaihtelevat puun iän ja kasvutilan mukaan. Tutkimuksessa testattiin PipeQual ja RetroSTEM simulaattoreiden ennustuskykyä vertailemalla simuloituja tunnuksia mitattuihin vastaaviin tunnuksiin. Molemmat simulaattorit ennustivat yksittäisten puiden runkokäyrän ja oksien läpimitan sekä tiheyden testiaineiston perusteella melko harhattomasti. Runkoläpimitta- ja oksaisuusennusteet rungon eri korkeuksilla osoittivat kuitenkin lievää yli- tai aliarviota ja vaativat näin ollen lisätestausta ja jatkotoimenpiteitä simulaattoreiden kehittämisessä. RetroSTEM simulaattori liitettiin edelleen InnoSIM sahaussimulaattoriin ja tämän pilottitutkimuksen perusteella voidaan todeta, että kyseisellä yhdistelmällä on mahdollista ennustaa nopeasti ja tehokkaasti kuusisahatavaran laatujakaumaa eritavoin käsitellyissä metsiköissä.

  • Kantola, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti anu.kantola@metla.fi (email)
Sanni Raiskila. (2008). The effect of lignin content and lignin modification on Norway spruce wood properties and decay resistance. https://doi.org/10.14214/df.68

Työssä tutkittiin kolmea erilaista kuusipistokaskloonia, jotka kasvavat kolmella maaperä- ja ilmasto-olosuhteiltaan erilaisella kasvupaikalla. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää sädekasvunopeuden, puun ominaisuuksien ja ligniinipitoisuuden vaihtelua sekä modifioida ligniiniä luonnollisella monomeerilla, koniferyylialkoholilla, käyttäen hyväksi puussa olevia peroksidaasientsyymejä. Työssä tutkittiin myös torjunta-aineiden hajoamistuotteiden, kloorattujen aniliinien, sitoutumista ligniinipolymeeriin synteettisten malliaineiden ja synteettisen ligniinin avulla.

Sydän-, pinta- ja kevätpuun ligniinipitoisuus määritettiin infrapunaspektroskopian (FTIR) ja pääkomponenttiregression (PCR) avulla. Puunäytteet käsiteltiin koniferyylialkoholilla alipainekyllästysmenetelmää käyttäen. Käsittelyn vaikutus arvioitiin FTIR:llä ja puun kestävyys testattiin lahotuskokeen avulla.

Viljavalla kasvupaikalla kuusen kasvunopeus ja pintapuun ligniinipitoisuus olivat suurimmat mutta kesäpuuosuus, tiheys ja murtolujuus pienimmät. Kasvunopeus oli pienin karulla kasvupaikalla, kun taas kesäpuuosuus ja tiheys olivat suurimmat ja lujuusominaisuudet parhaimmat. Nopeimmin kasvaneen kloonin kesäpuuosuus ja tiheys olivat pienimmät ja lujuusominaisuudet heikoimmat. Hitaimmin kasvaneen kloonin pintapuun ligniinipitoisuus oli pienin, kesäpuuosuus ja tiheys suurimmat ja lujuusominaisuudet parhaimmat. Kasvupaikkojen ja kloonien väliset erot olivat pieniä, kun taas yksittäisten puiden ja kasvukausien välinen vaihtelu oli melko suurta.

Koniferyylialkoholi-käsittely lisäsi puun ligniinin kaltaisten fenolisten yhdisteiden pitoisuutta ja kestävyyttä valkolahottajasientä (Coriolus versicolor) vastaan. 3,4-dikloorianiliini sitoutui synteettisen ligniinin β-O-4 rakenteisiin bentsyyliamiinisidoksella.

Havainnot osoittivat, että pistokaskloonien ominaisuudet säilyivät eri kasvupaikoilla, vaikka puiden välinen vaihtelu oli suurta ja ilmastotekijät vaikuttivat kasvuun. Luonnollista monomeeria, koniferyylialkoholia, ja kloorattuja aniliineja voitiin sitoa ligniinipolymeeriin in vivo ja in vitro. Koniferyylialkoholi-käsittely paransi puun kestävyyttä lahottajasientä vastaan. Klooratut aniliinit sitoutuivat ligniiniin kovalenttisesti ja muodostunut sidos kesti happohydrolyysin.

  • Raiskila, University of Helsinki, Department of Biological and Environmental Sciences ORCID ID:(email)
Sanni Raiskila. (2008). The effect of lignin content and lignin modification on Norway spruce wood properties and decay resistance. https://doi.org/10.14214/df.68

Työssä tutkittiin kolmea erilaista kuusipistokaskloonia, jotka kasvavat kolmella maaperä- ja ilmasto-olosuhteiltaan erilaisella kasvupaikalla. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää sädekasvunopeuden, puun ominaisuuksien ja ligniinipitoisuuden vaihtelua sekä modifioida ligniiniä luonnollisella monomeerilla, koniferyylialkoholilla, käyttäen hyväksi puussa olevia peroksidaasientsyymejä. Työssä tutkittiin myös torjunta-aineiden hajoamistuotteiden, kloorattujen aniliinien, sitoutumista ligniinipolymeeriin synteettisten malliaineiden ja synteettisen ligniinin avulla.

Sydän-, pinta- ja kevätpuun ligniinipitoisuus määritettiin infrapunaspektroskopian (FTIR) ja pääkomponenttiregression (PCR) avulla. Puunäytteet käsiteltiin koniferyylialkoholilla alipainekyllästysmenetelmää käyttäen. Käsittelyn vaikutus arvioitiin FTIR:llä ja puun kestävyys testattiin lahotuskokeen avulla.

Viljavalla kasvupaikalla kuusen kasvunopeus ja pintapuun ligniinipitoisuus olivat suurimmat mutta kesäpuuosuus, tiheys ja murtolujuus pienimmät. Kasvunopeus oli pienin karulla kasvupaikalla, kun taas kesäpuuosuus ja tiheys olivat suurimmat ja lujuusominaisuudet parhaimmat. Nopeimmin kasvaneen kloonin kesäpuuosuus ja tiheys olivat pienimmät ja lujuusominaisuudet heikoimmat. Hitaimmin kasvaneen kloonin pintapuun ligniinipitoisuus oli pienin, kesäpuuosuus ja tiheys suurimmat ja lujuusominaisuudet parhaimmat. Kasvupaikkojen ja kloonien väliset erot olivat pieniä, kun taas yksittäisten puiden ja kasvukausien välinen vaihtelu oli melko suurta.

Koniferyylialkoholi-käsittely lisäsi puun ligniinin kaltaisten fenolisten yhdisteiden pitoisuutta ja kestävyyttä valkolahottajasientä (Coriolus versicolor) vastaan. 3,4-dikloorianiliini sitoutui synteettisen ligniinin β-O-4 rakenteisiin bentsyyliamiinisidoksella.

Havainnot osoittivat, että pistokaskloonien ominaisuudet säilyivät eri kasvupaikoilla, vaikka puiden välinen vaihtelu oli suurta ja ilmastotekijät vaikuttivat kasvuun. Luonnollista monomeeria, koniferyylialkoholia, ja kloorattuja aniliineja voitiin sitoa ligniinipolymeeriin in vivo ja in vitro. Koniferyylialkoholi-käsittely paransi puun kestävyyttä lahottajasientä vastaan. Klooratut aniliinit sitoutuivat ligniiniin kovalenttisesti ja muodostunut sidos kesti happohydrolyysin.

  • Raiskila, University of Helsinki, Department of Biological and Environmental Sciences ORCID ID:(email)
Veli-Pekka Ikonen. (2008). Modelling the growth and properties of stem and wood of Scots pine (Pinus sylvestris L.) as related to silvicultural management with implications for sawing yield and properties of sawn pieces. https://doi.org/10.14214/df.65

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli mallintaa männyn (Pinus sylvestris L.) kasvua sekä rungon ja puuaineen ominaisuuksien kehitystä. Lisäksi tavoitteena oli tutkia, miten metsänhoito vaikuttaa rungon oksikkuuteen ja muihin puuaineen ominaisuuksiin sekä sahatavaran saantoon ja ominaisuuksiin. Tutkimuksessa kehitettiin edelleen olemassa olevaa kolmiulotteista männyn kasvumallia, joka ennustaa rungon ja puuaineen ominaisuuksia (osajulkaisu I). Kolmiulotteista kasvumallia käytettiin myös yhdessä sahaussimulaattorin (osajulkaisu II) kanssa, kun tutkittiin miten metsänhoito (puuston alkutiheys, harvennus ja oksien pystykarsinta) vaikuttaa sahatavaran laatuun ja saantoon (osajulkaisu III). Lisäksi kehitettiin empiirisiä malleja rungon paksuuskasvun (osajulkaisu IV) ja puuaineen ominaisuuksien, kuten kevätpuun osuuden, puuaineen tiheyden ja kuidun pituuden (osajulkaisu V) ennustamiseksi rungon eri osissa. Näitä empiirisiä malleja hyödynnettiin edelleen prosessipohjaisella kasvu- ja tuotosmallilla tehtävissä simuloinneissa (osajulkaisut IV ja V). Työssä havaittiin, että sahatavaran laadun maksimoimiseksi tulisi kiertoajan alussa metsikköä kasvattaa tiheässä (jopa 5 000 runkoa hehtaarilla), jotta oksien kasvua saataisiin hillittyä, ja vastaavasti kiertoajan lopussa metsikön tulisi olla suhteellisen harva (esimerkiksi 500 runkoa hehtaarilla), jotta kuolleiden oksien luontainen karsiutuminen ja oksien kylestyminen nopeutuisivat ja rungon tilavuuskasvu olisi mahdollisimman suuri (osajulkaisu III). Lisäksi havaittiin, että rungon paksuuskasvu ja puuaineen ominaisuudet rungon eri osissa vaihtelivat suuresti johtuen metsikön kehitysvaiheesta (nuoresta varttuneeseen metsikköön), metsänkäsittelystä (puuston alkutiheydestä ja harvennushakkuista) sekä puiden metsikköasemasta (vallitussa asemat olevat puut ja valtapuut). Lisäksi kyseiset ominaisuudet vaihtelivat huomattavasti tarkastelun kohteena olevan rungon osan mukaan (koko runko keskimäärin, rungon sisä-, pinta- tai latvaosa) (osajulkaisut IV ja V). Johtopäätöksenä todettakoon, että tässä työssä kehitetyt integroidut mallit mahdollistavat tutkia, miten metsänhoito vaikuttaa samanaikaisesti sekä puiden kasvuun että ominaisuuksiin.

  • Ikonen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:(email)
Veli-Pekka Ikonen. (2008). Modelling the growth and properties of stem and wood of Scots pine (Pinus sylvestris L.) as related to silvicultural management with implications for sawing yield and properties of sawn pieces. https://doi.org/10.14214/df.65

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli mallintaa männyn (Pinus sylvestris L.) kasvua sekä rungon ja puuaineen ominaisuuksien kehitystä. Lisäksi tavoitteena oli tutkia, miten metsänhoito vaikuttaa rungon oksikkuuteen ja muihin puuaineen ominaisuuksiin sekä sahatavaran saantoon ja ominaisuuksiin. Tutkimuksessa kehitettiin edelleen olemassa olevaa kolmiulotteista männyn kasvumallia, joka ennustaa rungon ja puuaineen ominaisuuksia (osajulkaisu I). Kolmiulotteista kasvumallia käytettiin myös yhdessä sahaussimulaattorin (osajulkaisu II) kanssa, kun tutkittiin miten metsänhoito (puuston alkutiheys, harvennus ja oksien pystykarsinta) vaikuttaa sahatavaran laatuun ja saantoon (osajulkaisu III). Lisäksi kehitettiin empiirisiä malleja rungon paksuuskasvun (osajulkaisu IV) ja puuaineen ominaisuuksien, kuten kevätpuun osuuden, puuaineen tiheyden ja kuidun pituuden (osajulkaisu V) ennustamiseksi rungon eri osissa. Näitä empiirisiä malleja hyödynnettiin edelleen prosessipohjaisella kasvu- ja tuotosmallilla tehtävissä simuloinneissa (osajulkaisut IV ja V). Työssä havaittiin, että sahatavaran laadun maksimoimiseksi tulisi kiertoajan alussa metsikköä kasvattaa tiheässä (jopa 5 000 runkoa hehtaarilla), jotta oksien kasvua saataisiin hillittyä, ja vastaavasti kiertoajan lopussa metsikön tulisi olla suhteellisen harva (esimerkiksi 500 runkoa hehtaarilla), jotta kuolleiden oksien luontainen karsiutuminen ja oksien kylestyminen nopeutuisivat ja rungon tilavuuskasvu olisi mahdollisimman suuri (osajulkaisu III). Lisäksi havaittiin, että rungon paksuuskasvu ja puuaineen ominaisuudet rungon eri osissa vaihtelivat suuresti johtuen metsikön kehitysvaiheesta (nuoresta varttuneeseen metsikköön), metsänkäsittelystä (puuston alkutiheydestä ja harvennushakkuista) sekä puiden metsikköasemasta (vallitussa asemat olevat puut ja valtapuut). Lisäksi kyseiset ominaisuudet vaihtelivat huomattavasti tarkastelun kohteena olevan rungon osan mukaan (koko runko keskimäärin, rungon sisä-, pinta- tai latvaosa) (osajulkaisut IV ja V). Johtopäätöksenä todettakoon, että tässä työssä kehitetyt integroidut mallit mahdollistavat tutkia, miten metsänhoito vaikuttaa samanaikaisesti sekä puiden kasvuun että ominaisuuksiin.

  • Ikonen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:(email)
Tuula Jyske. (2008). The effects of thinning and fertilisation on wood and tracheid properties of Norway spruce (Picea abies) – the results of long-term experiments. https://doi.org/10.14214/df.55

Puuaineen ja kuitujen ominaisuuksilla on suuri merkitys puun käyttömahdollisuuksiin raaka-aineena ja puutuotteiden laatuun. Puuaineen ominaisuuksiin vaikuttavat sekä perintö- että ympäristötekijät. Ympäristötekijöistä tärkeimpiä ovat kasvupaikka sekä puiden välinen kilpailu ravinteista, vedestä ja valosta, jotka säätelevät puiden kasvunopeutta. Metsänhoidolla, kuten erilaisilla harvennuksilla ja lannoituksilla, voidaan vaikuttaa puiden kasvunopeuteen ja siten muodostuvan puuaineen ominaisuuksiin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin harvennuksen ja lannoituksen vaikutuksia kuusen (Picea abies (L.) Karst.) puuaineen ominaisuuksiin, kuten tiheyteen, kuidunpituuteen, kuituseinän paksuuteen, soluontelon läpimittaan ja ligniinipitoisuuteen. Puuaineen ominaisuuksia tutkittiin puun tyveltä latvaan sekä ytimestä pintaan. Aineisto (109 puuta) kerättiin Metsäntutkimuslaitoksen ylläpitämistä, pitkään seuratuista harvennuskokeista Heinolassa ja Punkaharjulla sekä harvennus-lannoituskokeista Parikkalassa ja Suonenjoella. Heinolassa ja Punkaharjulla käsittelyt olivat harventamaton, lievästi tai voimakkaasti harvennettu. Parikkalassa ja Suonenjoella lannoituskäsittelyt olivat lannoittamaton, 150 kg typpeä (N)/ha joka viides vuosi tai 300 kg N/ha joka viides vuosi ja harvennuskäsittelyt viivästetty ensiharvennus, normaali ensiharvennus sekä voimakas ensiharvennus. Lievä ja voimakas harvennus lisäsivät koepuiden läpimitan kasvua 24–64 % harventamattomaan koealaan verrattuna. Puuaineen tiheys pieneni muutaman prosentin molemmissa käsittelyissä. Voimakkaasti harvennetun koealan puissa kuidut olivat 4–9 % lyhyempiä kuin harventamattoman koealan. Kuituseinän paksuudessa ja kuidun läpimitassa oli vain pieniä eroja eri harvennusvoimakkuuksien välillä. Harvennus-lannoituskokeissa lannoitus lisäsi koepuiden kasvua noin 40 % verrattuna lannoittamattomaan koealaan. Normaali ensiharvennus lisäsi koepuiden kasvua 8 % ja voimakas ensiharvennus 29 % verrattuna viivästettyyn ensiharvennukseen. Lannoitus laski puuaineen tiheyttä noin 7 % verrattuna lannoittamattomiin koepuihin. Erot puuaineen tiheydessä eri harvennuskäsittelyiden välillä olivat pieniä. Harvennus- ja lannoituskäsittelyiden vaikutukset kuitujen kokoon ja ligniinipitoisuuteen olivat vähäisiä. Tulokset osoittavat, että nykyisten harvennus- ja lannoituskäsittelyiden vaikutukset puuaineen tiheyteen, kuidunpituuteen, kuituseinän paksuuteen, soluontelon läpimittaan ja ligniinipitoisuuteen ovat vähäisiä. Puuaineen ja kuitujen ominaisuudet vaihtelevat kuitenkin suuresti puiden ja kasvukausien välillä.

  • Jyske, University of Helsinki, Department of Forest Resource Management ORCID ID:Sähköposti tuula.jyske@metla.fi (email)
Tuula Jyske. (2008). The effects of thinning and fertilisation on wood and tracheid properties of Norway spruce (Picea abies) – the results of long-term experiments. https://doi.org/10.14214/df.55

Puuaineen ja kuitujen ominaisuuksilla on suuri merkitys puun käyttömahdollisuuksiin raaka-aineena ja puutuotteiden laatuun. Puuaineen ominaisuuksiin vaikuttavat sekä perintö- että ympäristötekijät. Ympäristötekijöistä tärkeimpiä ovat kasvupaikka sekä puiden välinen kilpailu ravinteista, vedestä ja valosta, jotka säätelevät puiden kasvunopeutta. Metsänhoidolla, kuten erilaisilla harvennuksilla ja lannoituksilla, voidaan vaikuttaa puiden kasvunopeuteen ja siten muodostuvan puuaineen ominaisuuksiin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin harvennuksen ja lannoituksen vaikutuksia kuusen (Picea abies (L.) Karst.) puuaineen ominaisuuksiin, kuten tiheyteen, kuidunpituuteen, kuituseinän paksuuteen, soluontelon läpimittaan ja ligniinipitoisuuteen. Puuaineen ominaisuuksia tutkittiin puun tyveltä latvaan sekä ytimestä pintaan. Aineisto (109 puuta) kerättiin Metsäntutkimuslaitoksen ylläpitämistä, pitkään seuratuista harvennuskokeista Heinolassa ja Punkaharjulla sekä harvennus-lannoituskokeista Parikkalassa ja Suonenjoella. Heinolassa ja Punkaharjulla käsittelyt olivat harventamaton, lievästi tai voimakkaasti harvennettu. Parikkalassa ja Suonenjoella lannoituskäsittelyt olivat lannoittamaton, 150 kg typpeä (N)/ha joka viides vuosi tai 300 kg N/ha joka viides vuosi ja harvennuskäsittelyt viivästetty ensiharvennus, normaali ensiharvennus sekä voimakas ensiharvennus. Lievä ja voimakas harvennus lisäsivät koepuiden läpimitan kasvua 24–64 % harventamattomaan koealaan verrattuna. Puuaineen tiheys pieneni muutaman prosentin molemmissa käsittelyissä. Voimakkaasti harvennetun koealan puissa kuidut olivat 4–9 % lyhyempiä kuin harventamattoman koealan. Kuituseinän paksuudessa ja kuidun läpimitassa oli vain pieniä eroja eri harvennusvoimakkuuksien välillä. Harvennus-lannoituskokeissa lannoitus lisäsi koepuiden kasvua noin 40 % verrattuna lannoittamattomaan koealaan. Normaali ensiharvennus lisäsi koepuiden kasvua 8 % ja voimakas ensiharvennus 29 % verrattuna viivästettyyn ensiharvennukseen. Lannoitus laski puuaineen tiheyttä noin 7 % verrattuna lannoittamattomiin koepuihin. Erot puuaineen tiheydessä eri harvennuskäsittelyiden välillä olivat pieniä. Harvennus- ja lannoituskäsittelyiden vaikutukset kuitujen kokoon ja ligniinipitoisuuteen olivat vähäisiä. Tulokset osoittavat, että nykyisten harvennus- ja lannoituskäsittelyiden vaikutukset puuaineen tiheyteen, kuidunpituuteen, kuituseinän paksuuteen, soluontelon läpimittaan ja ligniinipitoisuuteen ovat vähäisiä. Puuaineen ja kuitujen ominaisuudet vaihtelevat kuitenkin suuresti puiden ja kasvukausien välillä.

  • Jyske, University of Helsinki, Department of Forest Resource Management ORCID ID:Sähköposti tuula.jyske@metla.fi (email)
Heidi Tiimonen. (2007). Lignin characteristics and ecological interactions of PtCOMT-modified silver birch. https://doi.org/10.14214/df.51

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää 35S- ja UbB1-promoottorien alaisuudessa toimivan, amerikanhaavasta (Populus tremuloides) peräisin olevan PtCOMT (kaffeaatti/5-hydroksyferulaatti-O-metyylitransferaasi)-geenin vaikutusta rauduskoivun puuaineen eli ligniinin syringyyli(S)-yksikköjen muodostukseen. Työssä havaittiin siirtogeenien sijoittuneen pysyvästi rauduskoivun perimään, ilmenevän muodostuvassa puussa ja ilmenemistasojen vaihtelevan siirtogeenilinjan mukaan. 35S-PtCOMT-linjojen ligniinissä syringyyli- ja guaiasyyli-yksikköjen suhde (S/G) oli laskenut merkittävästi ja ligniinissä havaittiin poikkeavia 5-OH-G-rakenneyksikköjä. Havaitut ligniinikemialliset muutokset johtuivat otaksuttavasti alentuneesta COMT-geenin aktiivisuudesta ja S-yksikköjen vähentyneestä synteesistä varressa, lehdissä ja juurissa. Alentunut S/G-suhde ei vaikuttanut puun kasvuun tai morfologisiin ominaisuuksiin. Tämän tutkimuksen tulokset tukevat nykyistä käsitystä COMT-geenin keskeisestä merkityksestä lehtipuuligniinin S-yksikköjen muodostuksessa.

PtCOMT-geenin toiminnan paikallistamiseksi rauduskoivuihin siirrettiin GUS (β-glukuronidaasi) -reportterigeeni PtCOMT-promoottorin alaisuudessa. Kasvukauden aikana geenin osoitettiin toimivan pääsääntöisesti uudessa kehittyvässä puussa sekä nilan kuiduissa. PtCOMT-geenin havaittiin ilmenevän myös puun mekaanisen taivuttamisen seurauksena muodostuvassa reaktiopuussa, mutta vastaavaa yhteyttä haavoittamiseen ei todettu.

In vitro-kokeissa selvitettiin PtCOMT-muuntamisen mahdollisia vaikutuksia rauduskoivun ja hyönteisherbivorien sekä ektomykorritsasienen välisiin suhteisiin. Kokeissa havaittiin koivukloonien ja muuntogeenilinjojen välisiä eroja. Hyönteisten ravinnonvalintakokeissa haapa-, kevätharmo- ja pilkkuharmomittaritoukkien suosima koivulehden laatu ei ollut yhteydessä PtCOMT-muunnettuun ligniiniin, vaan erot liittyivät todennäköisesti muuntogeenisyydestä aiheutuneisiin epäsuoriin vaikutuksiin kuten kasvien muuttuneeseen kasvurytmiin. PtCOMT-linjat muodostivat sienijuuren pulkkosienen (Paxillus involutus) kanssa, mutta jotkin sienisymbioosin ominaisuudet, kuten Hartigin verkon muodostus, erosivat kontrollista. Se, millä tavoin havaitut linjakohtaiset erot johtuivat ligniinimuuntelusta tai muista tekijöistä, kuten siirtogeenien aiheuttamista epäsuorista vaikutuksista, edellyttää lisäselvityksiä. Ligniinimuuntamisen ekologisten vaikutusten laajapohjaisempaa tarkastelua varten tarvitaan jo tehtyjen in vitro -kokeiden lisäksi myös kokeita kenttäkasvatusolosuhteissa.

  • Tiimonen, University of Oulu, Department of Biology ORCID ID:Sähköposti heidi.tiimonen@metla.fi (email)
Katri Kostiainen. (2007). Wood properties of northern forest trees grown under elevated CO2, O3 and temperature. https://doi.org/10.14214/df.47

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ilmastonmuutoksen vaikutuksia rauduskoivun (Betula pendula Roth), amerikanhaavan (Populus tremuloides Michx.), paperikoivun (Betula papyrifera Marsh.), sokerivaahteran (Acer saccharum Marsh.) ja kuusen (Picea abies (L.) Karst.) läpimitan kasvuun sekä puuaineen rakenteeseen ja kemiaan. Tutkimuksen aineistot kerättiin Suomessa, Yhdysvalloissa ja Ruotsissa toteutetuista ilmastonmuutoskokeista.

Kohotettu CO2- ja O3-pitoisuus sekä lämpötila vaikuttivat metsäpuiden puuaineen ominaisuuksiin. Rauduskoivulla kohotettu CO2 lisäsi luston leveyttä ja uuteaineiden ja tärkkelyksen pitoisuutta, kun taas selluloosan ja gravimetrisen ligniinin pitoisuus laski. Vasteet kohotetulle otsonille riippuivat kloonista: putkilo-osuus ja typpipitoisuus laskivat, kun taas soluseinäosuus nousi yhdellä kloonilla. Kohotettu CO2 kompensoi otsonin vaikutuksesta tapahtuvaa putkilo-osuuden pienenemistä.

Vasteet kohotetulle CO2- ja O3-pitoisuudelle erosivat 3- ja 5-vuotiaalla haavalla ja paperikoivulla. Kolmevuotiailla haapaklooneilla ja paperikoivulla ligniinipitoisuus lisääntyi kohotetussa O3-pitoisuudessa. Kohotettu CO2 kuitenkin kompensoi tätä vaikutusta eikä ligniinivastetta enää havaittu 5-vuotiailla puilla. Kohotettu CO2 vähensi haavalla uronihappojen pitoisuutta ja lisäsi kloonista riippuen uuteaineiden ja tärkkelyksen pitoisuutta. Kohotettu O3 vähensi haavalla rungon läpimitan kasvua ja putkiloiden soluontelon läpimittaa, mutta lisäsi soluseinän paksuutta. Viisivuotiaalla paperikoivulla kohotettu CO2 lisäsi uuteaineita ja vähensi tärkkelystä, kun taas kohotettu O3 lisäsi molempien pitoisuutta. Kolmivuotias vaahtera reagoi puulajeista vähiten niin kohotettuun CO2- kuin O3-pitoisuuteen.

Kohotettu CO2 vähensi 40-vuotiaalla kuusella typpipitoisuutta, kevätpuun soluseinän paksuutta ja kuitujen soluontelon läpimittaa, kun taas luston leveys lannoittamattomilla puilla ja kesäpuukuidun soluontelon läpimitta kasvoivat. Kohotettu lämpötila vähensi uuteaineiden ja liukoisten sokereiden pitoisuutta, ja lisäsi soluseinän paksuutta ja puun tiheyttä.

Altistuskokeiden tulokset osoittavat, että puuaineen ominaisuudet voivat muuttua ilmastonmuutoksen seurauksena, mutta vasteet kohoaville CO2- ja O3-pitoisuuksille sekä kohoavalle lämpötilalle voivat riippua puulajista ja puun iästä. Puiden pitkäikäisyyden takia lisätietoa pitkäaikaisista tutkimuksista tarvitaan, ennen kuin puuaineen ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia eri lopputuotteissa voidaan ennustaa tulevaisuuden ilmastossa.

  • Kostiainen, University of Oulu, Department of Biology ORCID ID:Sähköposti katri.kostiainen@metla.fi (email)
Katri Kostiainen. (2007). Wood properties of northern forest trees grown under elevated CO2, O3 and temperature. https://doi.org/10.14214/df.47

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ilmastonmuutoksen vaikutuksia rauduskoivun (Betula pendula Roth), amerikanhaavan (Populus tremuloides Michx.), paperikoivun (Betula papyrifera Marsh.), sokerivaahteran (Acer saccharum Marsh.) ja kuusen (Picea abies (L.) Karst.) läpimitan kasvuun sekä puuaineen rakenteeseen ja kemiaan. Tutkimuksen aineistot kerättiin Suomessa, Yhdysvalloissa ja Ruotsissa toteutetuista ilmastonmuutoskokeista.

Kohotettu CO2- ja O3-pitoisuus sekä lämpötila vaikuttivat metsäpuiden puuaineen ominaisuuksiin. Rauduskoivulla kohotettu CO2 lisäsi luston leveyttä ja uuteaineiden ja tärkkelyksen pitoisuutta, kun taas selluloosan ja gravimetrisen ligniinin pitoisuus laski. Vasteet kohotetulle otsonille riippuivat kloonista: putkilo-osuus ja typpipitoisuus laskivat, kun taas soluseinäosuus nousi yhdellä kloonilla. Kohotettu CO2 kompensoi otsonin vaikutuksesta tapahtuvaa putkilo-osuuden pienenemistä.

Vasteet kohotetulle CO2- ja O3-pitoisuudelle erosivat 3- ja 5-vuotiaalla haavalla ja paperikoivulla. Kolmevuotiailla haapaklooneilla ja paperikoivulla ligniinipitoisuus lisääntyi kohotetussa O3-pitoisuudessa. Kohotettu CO2 kuitenkin kompensoi tätä vaikutusta eikä ligniinivastetta enää havaittu 5-vuotiailla puilla. Kohotettu CO2 vähensi haavalla uronihappojen pitoisuutta ja lisäsi kloonista riippuen uuteaineiden ja tärkkelyksen pitoisuutta. Kohotettu O3 vähensi haavalla rungon läpimitan kasvua ja putkiloiden soluontelon läpimittaa, mutta lisäsi soluseinän paksuutta. Viisivuotiaalla paperikoivulla kohotettu CO2 lisäsi uuteaineita ja vähensi tärkkelystä, kun taas kohotettu O3 lisäsi molempien pitoisuutta. Kolmivuotias vaahtera reagoi puulajeista vähiten niin kohotettuun CO2- kuin O3-pitoisuuteen.

Kohotettu CO2 vähensi 40-vuotiaalla kuusella typpipitoisuutta, kevätpuun soluseinän paksuutta ja kuitujen soluontelon läpimittaa, kun taas luston leveys lannoittamattomilla puilla ja kesäpuukuidun soluontelon läpimitta kasvoivat. Kohotettu lämpötila vähensi uuteaineiden ja liukoisten sokereiden pitoisuutta, ja lisäsi soluseinän paksuutta ja puun tiheyttä.

Altistuskokeiden tulokset osoittavat, että puuaineen ominaisuudet voivat muuttua ilmastonmuutoksen seurauksena, mutta vasteet kohoaville CO2- ja O3-pitoisuuksille sekä kohoavalle lämpötilalle voivat riippua puulajista ja puun iästä. Puiden pitkäikäisyyden takia lisätietoa pitkäaikaisista tutkimuksista tarvitaan, ennen kuin puuaineen ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia eri lopputuotteissa voidaan ennustaa tulevaisuuden ilmastossa.

  • Kostiainen, University of Oulu, Department of Biology ORCID ID:Sähköposti katri.kostiainen@metla.fi (email)
Katri Kostiainen. (2007). Wood properties of northern forest trees grown under elevated CO2, O3 and temperature. https://doi.org/10.14214/df.47

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ilmastonmuutoksen vaikutuksia rauduskoivun (Betula pendula Roth), amerikanhaavan (Populus tremuloides Michx.), paperikoivun (Betula papyrifera Marsh.), sokerivaahteran (Acer saccharum Marsh.) ja kuusen (Picea abies (L.) Karst.) läpimitan kasvuun sekä puuaineen rakenteeseen ja kemiaan. Tutkimuksen aineistot kerättiin Suomessa, Yhdysvalloissa ja Ruotsissa toteutetuista ilmastonmuutoskokeista.

Kohotettu CO2- ja O3-pitoisuus sekä lämpötila vaikuttivat metsäpuiden puuaineen ominaisuuksiin. Rauduskoivulla kohotettu CO2 lisäsi luston leveyttä ja uuteaineiden ja tärkkelyksen pitoisuutta, kun taas selluloosan ja gravimetrisen ligniinin pitoisuus laski. Vasteet kohotetulle otsonille riippuivat kloonista: putkilo-osuus ja typpipitoisuus laskivat, kun taas soluseinäosuus nousi yhdellä kloonilla. Kohotettu CO2 kompensoi otsonin vaikutuksesta tapahtuvaa putkilo-osuuden pienenemistä.

Vasteet kohotetulle CO2- ja O3-pitoisuudelle erosivat 3- ja 5-vuotiaalla haavalla ja paperikoivulla. Kolmevuotiailla haapaklooneilla ja paperikoivulla ligniinipitoisuus lisääntyi kohotetussa O3-pitoisuudessa. Kohotettu CO2 kuitenkin kompensoi tätä vaikutusta eikä ligniinivastetta enää havaittu 5-vuotiailla puilla. Kohotettu CO2 vähensi haavalla uronihappojen pitoisuutta ja lisäsi kloonista riippuen uuteaineiden ja tärkkelyksen pitoisuutta. Kohotettu O3 vähensi haavalla rungon läpimitan kasvua ja putkiloiden soluontelon läpimittaa, mutta lisäsi soluseinän paksuutta. Viisivuotiaalla paperikoivulla kohotettu CO2 lisäsi uuteaineita ja vähensi tärkkelystä, kun taas kohotettu O3 lisäsi molempien pitoisuutta. Kolmivuotias vaahtera reagoi puulajeista vähiten niin kohotettuun CO2- kuin O3-pitoisuuteen.

Kohotettu CO2 vähensi 40-vuotiaalla kuusella typpipitoisuutta, kevätpuun soluseinän paksuutta ja kuitujen soluontelon läpimittaa, kun taas luston leveys lannoittamattomilla puilla ja kesäpuukuidun soluontelon läpimitta kasvoivat. Kohotettu lämpötila vähensi uuteaineiden ja liukoisten sokereiden pitoisuutta, ja lisäsi soluseinän paksuutta ja puun tiheyttä.

Altistuskokeiden tulokset osoittavat, että puuaineen ominaisuudet voivat muuttua ilmastonmuutoksen seurauksena, mutta vasteet kohoaville CO2- ja O3-pitoisuuksille sekä kohoavalle lämpötilalle voivat riippua puulajista ja puun iästä. Puiden pitkäikäisyyden takia lisätietoa pitkäaikaisista tutkimuksista tarvitaan, ennen kuin puuaineen ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia eri lopputuotteissa voidaan ennustaa tulevaisuuden ilmastossa.

  • Kostiainen, University of Oulu, Department of Biology ORCID ID:Sähköposti katri.kostiainen@metla.fi (email)
Ibrahim Moulifla Favada. (2007). Econometric models of Finnish non-industrial private forest owners' timber supply and timber stock. https://doi.org/10.14214/df.46

Tässä väitöskirjassa tarkastellaan kantohintojen ja muiden markkina- ja metsänomistajakohtaisten tekijöiden lyhyen ja pitkän aikavälin kvantitatiivisia vaikutuksia suomalaisten yksityismetsänomistajien puun tarjontaan ja metsälöiden kasvavan puuston tilavuuteen eli puuvarantoon. Puuvarannon lyhyen aikavälin kehitystä selittävä käyttäytymisyhtälö, joka on johdettu kahden periodin biomassan korjuumallista estimoidaan yleistetyllä momenttimenetelmällä käyttäen paneeliaineistoa vuosilta 1983-1991. Puun tarjonnan käyttäytymisyhtälöt estimoidaan heteroskedastisuus- ja normaalisuuskorjatulla Tobit-mallilla käyttäen paneeliaineistoa vuosilta 1994-1998. Estimointitulosten mukaan aineiston jakaumaoletusten rikkoutumisen aiheuttama parametriestimaattien tarkentumattomuus ja harhaisuus voivat vaikuttaa tuloksiin merkittävästi. Metsälön puuston tilavuutta selittävistä tekijöistä tärkein on metsänomistajan ikä, kun taas lyhyen aikavälin metsän hakkuupäätöstä selittävistä tekijöistä merkittävin on kantohinta. Puun tarjontaa koskevat empiiriset tulokset voidaan tulkita metsänomistajan hyödyn maksimointimallin avulla kun puun korjuu perustuu tasaikäisten metsiköiden hakkuisiin ja metsänomistaja arvostaa metsän olemassaolohyötyjä.

  • Favada, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry ORCID ID:Sähköposti ibrahim.favada@helsinki.fi (email)
Ibrahim Moulifla Favada. (2007). Econometric models of Finnish non-industrial private forest owners' timber supply and timber stock. https://doi.org/10.14214/df.46

Tässä väitöskirjassa tarkastellaan kantohintojen ja muiden markkina- ja metsänomistajakohtaisten tekijöiden lyhyen ja pitkän aikavälin kvantitatiivisia vaikutuksia suomalaisten yksityismetsänomistajien puun tarjontaan ja metsälöiden kasvavan puuston tilavuuteen eli puuvarantoon. Puuvarannon lyhyen aikavälin kehitystä selittävä käyttäytymisyhtälö, joka on johdettu kahden periodin biomassan korjuumallista estimoidaan yleistetyllä momenttimenetelmällä käyttäen paneeliaineistoa vuosilta 1983-1991. Puun tarjonnan käyttäytymisyhtälöt estimoidaan heteroskedastisuus- ja normaalisuuskorjatulla Tobit-mallilla käyttäen paneeliaineistoa vuosilta 1994-1998. Estimointitulosten mukaan aineiston jakaumaoletusten rikkoutumisen aiheuttama parametriestimaattien tarkentumattomuus ja harhaisuus voivat vaikuttaa tuloksiin merkittävästi. Metsälön puuston tilavuutta selittävistä tekijöistä tärkein on metsänomistajan ikä, kun taas lyhyen aikavälin metsän hakkuupäätöstä selittävistä tekijöistä merkittävin on kantohinta. Puun tarjontaa koskevat empiiriset tulokset voidaan tulkita metsänomistajan hyödyn maksimointimallin avulla kun puun korjuu perustuu tasaikäisten metsiköiden hakkuisiin ja metsänomistaja arvostaa metsän olemassaolohyötyjä.

  • Favada, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry ORCID ID:Sähköposti ibrahim.favada@helsinki.fi (email)
Jordi Garcia-Gonzalo. (2007). Effects of management on timber production and carbon stock in a boreal forest ecosystem under changing climate: a model based approach. https://doi.org/10.14214/df.42

Työssä tutkittiin prosessipohjaiseen kasvu- ja tuotosmalliin perustuvien simulointien avulla, miten metsänhoito vaikuttaa boreaalisen metsäekosysteemin ainespuun tuotantoon ja hiilensidontaan muuttuvassa ilmastossa.

Mallitarkasteluissa käytettiin kuutta erilaista metsänhoito-ohjelmaa (käsittelemätön vaihtoehto ja viisi erilaista harvennusohjelmaa, jotka ovat variaatioita nykyisestä harvennuskäytännöstä) ja kolmea eri ilmastoskenaariota (nykyilmasto ja kaksi muuttuvan ilmaston vaihtoehtoista skenaariota) seuraavan 100 vuoden ajalla. Samalla tutkittiin myös, miten puuston ikäluokkajakauma metsäaluetasolla (vertailussa vasemmalle ja oikealle vino, tasainen ja normaalisti jakautunut ikäluokkajakauma) vaikuttaa ainespuun tuotantoon ja hiilensidontaan sekä hiilensidonnan mahdollisiin kustannuksiin verrattuna nykyisten käytäntöjen mukaiseen metsien käsittelyyn. Näiden laskelmien lisäksi tutkittiin, millainen metsänkäsittely on järkevää muuttuvassa ilmastossa, kun metsiä pyritään samanaikaisesti hyödyntämään eri tarkoituksiin (ainespuunpuun tuotos, hiilensidonta ja lahopuun tuottaminen). Tutkimuksen lähtöaineistona käytettiin metsäsuunnitelmatietoa Keski-Suomessa sijaitsevalta metsäalueelta, jonka metsät olivat kuusi- ja mäntyvaltaisia.

Vähittäinen lämpötilan ja ilman hiilidioksidipitoisuuden kohoaminen 100 vuoden tarkastelujaksolla lisäsi sekä ainespuun tuotosta että metsien hiilensidontaa riippumatta käytetystä metsänhoito-ohjelmasta. Toisaalta, em. lisäys oli suurin pidettäessä metsien puustopääoma korkealla verrattuna nykyiseen käytäntöön. Jos metsiä ei harvennettu lainkaan kiertoajan kuluessa, vaan tehtiin pelkkä päätehakkuu (kun puusto saavutti riittävän uudistamisjäreyden tai iän), hiilensidonta oli suurimmillaan metsäekosysteemissä. Toisaalta tässä tapauksessa hakkuista saatavat tulot olivat pienimmät. Metsäalueen puuston ikäluokkajakauma vaikutti enemmän ainespuun tuotantoon kuin metsien hiilensidontaan. Metsien käytölle asetetut eri tavoitteet (ainespuunpuun tuotos, hiilensidonta ja lahopuun tuottaminen) ja niiden painotukset sekä muuttuva ilmasto vaikuttivat yhdessä metsänhoitoon metsäaluetasolla.

  • Garcia-Gonzalo, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti Jordi.garcia@joensuu.fi (email)
Kaisa Junninen. (2007). Conservation of polypore diversity in managed forests of boreal Fennoscandia. https://doi.org/10.14214/df.39

Väitöskirjassa kuvataan kääväkäsyhteisöjen rakenteita metsän eri sukkessiovaiheissa ja luonnontilaisuudeltaan erilaisissa metsissä sekä arvioidaan talousmetsien luonnonhoitomenetelmien tehokkuutta kääpien monimuotoisuuden suojelun näkökulmasta. Väitöskirja pohjautuu Itä-Suomessa vuosina 1996-2005 kerättyyn neljään erilliseen aineistoon. Yhteensä aineistoissa on 19 617 havaintoa 129 kääpälajista ja 133 orvakkalajista.

Väitöskirjan päätulokset ovat

1) Lahottajasienten lajimäärä on suurimmillaan metsäsukkession alussa pian häiriön (metsäpalon tai avohakkuun) jälkeen. Ensimmäisen sukkessiovaiheen sienilajisto poikkeaa myöhempien sukkessiovaiheiden lajistosta etenkin luonnonmetsissä.

2) Kaikissa myöhemmissä sukkessiovaiheissa metsän luonnontilaisuus vaikuttaa kääpälajiston monimuotoisuuteen enemmän kuin metsän sukkessiovaihe. Erityisesti uhanalaiset lajit kärsivät metsänhoidon tehokkuuden lisääntyessä, eikä tehokkaimmin hoidetuista yksityismaiden talousmetsistä löydy lainkaan uhanalaisia kääpiä.

3) Kaatuneet, isokokoiset haapasäästöpuut voivat olla merkittäviä elinympäristöjä monille kääpälajeille, mukaan lukien useita uhanalaisia lajeja.

4) Metsälain 10 §:n mukaisissa erityisen tärkeissä elinympäristöissä elää paljon kääpälajeja, mutta vain verraten yleisiä lajeja. Uhanalaisille lajeille näillä kohteilla ei juurikaan ole merkitystä.

5) Metsän hakkuu vaikuttaa kääpiin paljon voimakkaammin kuin metsäpalo. Neljässä vuodessa hakkuu muuttaa kääpälajiston koostumuksen, lisää muutamien lajien vallitsevuutta ja lisää kääpien kokonaismäärää, mutta vähentää uhanalaisten ja silmällä pidettävien sekä monimuotoisuutta ilmentävien lajien osuutta kokonaislajimäärästä.

Väitöskirjan tulokset korostavat lahopuun määrän ja lahopuutyyppien monipuolisuuden merkitystä lahopuulajiston monimuotoisuuden suojelussa talousmetsissä. Nykyisistä luonnonhoitomenetelmistä hakkuualueelle jätettävät säästöpuut voivat olla tehokas menetelmä ylläpitää kääpien monimuotoisuutta, mutta säästöpuumäärien pitäisi olla huomattavasti nykyistä suurempia ja säästöpuiden tulisi olla isokokoisia. Metsälakikohteiden ja kulotuksen merkitys ei ole kääpien kannalta yhtä suuri ainakaan lyhyellä aikavälillä, mutta pitkän aikavälin vaikutukset saattavat osoittautua toisenlaisiksi. Kääpien monimuotoisuuden säilymistä edistävät toimet parantavat myös monien muiden lahopuusta tai vanhoista puuyksilöistä riippuvaisten lajien elinolosuhteita ja siten edistävät Fennoskandian boreaalisten metsien uhanalaisimman lajiston säilymistä.

  • Junninen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti kaisa.junninen@joensuu.fi (email)
Kaisa Junninen. (2007). Conservation of polypore diversity in managed forests of boreal Fennoscandia. https://doi.org/10.14214/df.39

Väitöskirjassa kuvataan kääväkäsyhteisöjen rakenteita metsän eri sukkessiovaiheissa ja luonnontilaisuudeltaan erilaisissa metsissä sekä arvioidaan talousmetsien luonnonhoitomenetelmien tehokkuutta kääpien monimuotoisuuden suojelun näkökulmasta. Väitöskirja pohjautuu Itä-Suomessa vuosina 1996-2005 kerättyyn neljään erilliseen aineistoon. Yhteensä aineistoissa on 19 617 havaintoa 129 kääpälajista ja 133 orvakkalajista.

Väitöskirjan päätulokset ovat

1) Lahottajasienten lajimäärä on suurimmillaan metsäsukkession alussa pian häiriön (metsäpalon tai avohakkuun) jälkeen. Ensimmäisen sukkessiovaiheen sienilajisto poikkeaa myöhempien sukkessiovaiheiden lajistosta etenkin luonnonmetsissä.

2) Kaikissa myöhemmissä sukkessiovaiheissa metsän luonnontilaisuus vaikuttaa kääpälajiston monimuotoisuuteen enemmän kuin metsän sukkessiovaihe. Erityisesti uhanalaiset lajit kärsivät metsänhoidon tehokkuuden lisääntyessä, eikä tehokkaimmin hoidetuista yksityismaiden talousmetsistä löydy lainkaan uhanalaisia kääpiä.

3) Kaatuneet, isokokoiset haapasäästöpuut voivat olla merkittäviä elinympäristöjä monille kääpälajeille, mukaan lukien useita uhanalaisia lajeja.

4) Metsälain 10 §:n mukaisissa erityisen tärkeissä elinympäristöissä elää paljon kääpälajeja, mutta vain verraten yleisiä lajeja. Uhanalaisille lajeille näillä kohteilla ei juurikaan ole merkitystä.

5) Metsän hakkuu vaikuttaa kääpiin paljon voimakkaammin kuin metsäpalo. Neljässä vuodessa hakkuu muuttaa kääpälajiston koostumuksen, lisää muutamien lajien vallitsevuutta ja lisää kääpien kokonaismäärää, mutta vähentää uhanalaisten ja silmällä pidettävien sekä monimuotoisuutta ilmentävien lajien osuutta kokonaislajimäärästä.

Väitöskirjan tulokset korostavat lahopuun määrän ja lahopuutyyppien monipuolisuuden merkitystä lahopuulajiston monimuotoisuuden suojelussa talousmetsissä. Nykyisistä luonnonhoitomenetelmistä hakkuualueelle jätettävät säästöpuut voivat olla tehokas menetelmä ylläpitää kääpien monimuotoisuutta, mutta säästöpuumäärien pitäisi olla huomattavasti nykyistä suurempia ja säästöpuiden tulisi olla isokokoisia. Metsälakikohteiden ja kulotuksen merkitys ei ole kääpien kannalta yhtä suuri ainakaan lyhyellä aikavälillä, mutta pitkän aikavälin vaikutukset saattavat osoittautua toisenlaisiksi. Kääpien monimuotoisuuden säilymistä edistävät toimet parantavat myös monien muiden lahopuusta tai vanhoista puuyksilöistä riippuvaisten lajien elinolosuhteita ja siten edistävät Fennoskandian boreaalisten metsien uhanalaisimman lajiston säilymistä.

  • Junninen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti kaisa.junninen@joensuu.fi (email)
Veli-Pekka Kivinen. (2007). Design and testing of stand-specific bucking instructions for use on modern cut-to-length harvesters. https://doi.org/10.14214/df.37

Modernissa tavaralajimenetelmän hakkuukoneessa runkojen katkontaa eri puutavaralajien pölkyiksi ohjataan tavaralajeittaisten arvo- ja jakaumamatriisien avulla. Arvomatriisi, jota yleisesti kutsutaan myös hintalistaksi tai hintamatriisiksi, on kaksiulotteinen taulukko, jossa on määritelty tietynpituisen ja -läpimittaisen pölkyn arvo suhteessa muihin kyseisen puutavaralajin pölkkyjen pituus-läpimitta -yhdistelmiin. Jakaumamatriisi on tarvejakaumataulukko, joka kertoo pölkkyjen tavoiteosuuden kullekin pituuden ja läpimitan yhdistelmälle tai vaihtoehtoisesti eri pituuksien tavoiteosuudet kunkin latvaläpimittaluokan sisällä.

Tutkimuksessa tarkastellaan kolmea hakkuukoneapteeraukseen liittyvää keskeistä kysymystä. (1) Johtaisivatko leimikkokohtaisesti säädetyt arvo- ja/tai jakaumamatriisit parempaan toteutuneen tukkijakauman ja tavoitetukkijkauman väliseen yhteensopivuuteen kuin vakiintunut käytäntö, jossa kaikki leimikot niiden ominaisuuksista riippumatta hakataan samoilla arvo- ja jakaumamatriiseilla? (2) Millä tavalla leimikko- ja tavaralajikohtaisia arvo- ja jakaumamatriiseja voidaan tuottaa? (3) Miten tavoitetukkijakauman ja toteutuneen tukkijakauman välistä yhteensopivuutta voidaan mitata ja millainen olisi ideaali yhteensopivuuden mittari?

Leimikkokohtaisten arvo- ja jakaumamatriisien tuottamista ja toimivuutta tarkastellaan kolmella tasolla. Yksinkertaisimmalla tasolla tarkastellaan arvomatriisin säätämistä yhdelle tukkitavaralajille yhdessä leimikossa. Arvomatriisin säätö toteutettiin sumeana säätönä (sumea logiikka) sahan tavoitetukkijakauman ja leimikon puustotiedon perusteella. Toisessa vaiheessa tarkastellaan yhden tukkitavaralajin arvomatriisien samanaikaista säätöä useisiin leimikoihin. Arvomatriisien paralleeli säätö toteutettiin genettisellä algoritmilla. Kolmannella tasolla tarkastellaan kahden tukkitavaralajin kokonaistavoitejakaumien osittamista leimikkokohtaisiin tavoitejakaumiin. Leimikkokohtaiset tavoitetukkijakaumat muodostettiin geneettisellä algoritmilla.

Leimikkokohtaisesti säädettyjen arvo- ja jakaumamatriisien suorituskykyä verrattiin ei-leimikkospesifisten referenssimatriisien suorituskykyyn 15 kuusivaltaisessa eteläsuomalaisessa päätehakkuuleimikossa. Vertailussa jokaisen leimikon kuusirungot katkottiin apteeraussimulaattorilla sekä leimikkokohtaisten arvo- ja jakaumamatriisien että referenssimatriisien ohjaamina. Referenssimatriiseina käytettiin kahden suomalaisen sahateollisuusyrityksen arvo- ja jakaumamatriiseja, joko sellaisenaan tai vähäisessä määrin muutettuna. Leimikkokohtaisia matriiseja oli kahta tyyppiä: todellisen, hakkuukoneen keräämän runkodatan ja estimoidun, leimikoiden ennakkomittausdatasta koostetun runkodatan perusteella tuotettuja.

Tavoitetukkijakaumien ja toteutuneiden tukkijakaumien välisen yhteensopivuuden mittaamiseen tarkoitettuja mittareita evaluoitiin sekä teoreettisin että kokeellisin analyysein. Evaluoitavia mittareita oli neljä: (1) perinteinen jakauma-aste, (2) khi-toiseen testistatistiikkaan perustuva mittari, (3) Laspeyres’n määräindeksi ja (4) hintapainotettu jakauma-aste.

Tutkimus vahvistaa, että tavoitetukkijakauman ja toteutuneen tukkijakauman välisen yhteensopivuuden maksimointi johtaa useimmissa tapauksissa suurempaan kuitupuukertymään ja pienempään tukkikertymään. Hintamatriisien etukäteissäätö näyttää parantavan tavoitetukkijakauman ja toteutuneen tukkijakauman välistä yhteensopivuutta leimikkotasolla, edellyttäen että säätöön käytettävä runkodata vastaa täysin leimikon todellista runkodataa. Kumulatiivisella tasolla hintamatriisien etukäteissäädöstä ei näyttäisi olevan hyötyä. Kokonaistavoitejakauman ositus leimikkokohtaisiin osatukkijakaumiin paransi kokonaistavoitejakauman ja kumulatiivisen toteutuneen tukkijakauman välistä yhteensopivuutta riippumatta leimikkokohtaisten tavoitejakaumien generointiin käytetyn runkodatan alkuperästä. Evaluoitujen neljän yhteensopivuusmittarin välillä ei havaittu merkittäviä suorituskykyeroja.

  • Kivinen, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry ORCID ID:Sähköposti veli.kivinen@helsinki.fi (email)
Sakari Sarkkola. (2006). Stand structural dynamics on pristine and managed boreal peatlands. https://doi.org/10.14214/df.29

Suot ja suometsät ovat Suomen luonnolle merkittävä ekologinen ominaispiirre. Ojitetut suometsät, joita on maassamme vajaat 5 milj. ha, muodostavat merkittävän puuraaka-aineen varannon. Toisaalta taas luonnontilaisten soiden metsät ovat tärkeitä luonnontilaisenkaltaisten metsien alueita. Suometsien puuston rakenne ja sen pitkäaikainen kehitys ovat kuitenkin olleet huonosti tunnettuja. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää metsien rakenne ja sukkessiodynamiikka toisaalta luonnontilaisten soiden ja toisaalta ojitettujen soiden metsissä. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi miten metsikön sisäiset ja ulkoiset tekijät sekä metsänkäsittely vaikuttavat puuston rakenteeseen ja kehitykseen mänty ja kuusivaltaisissa metsiköissä.

Luonnontilaisten suopuustojen tutkimuksessa hyödynnettiin inventointipohjaista metsikkökoeala-aineistoa, kun taas ojitetuista suometsistä oli käytössä pitkäaikaiseen seurantaan perustuva metsikköaikasarja-aineisto. Aineistot kattoivat keskeisimmät turvemaiden kasvupaikkatyypit Suomessa. Metsikön rakennetta ja sukkessiota tutkittiin luonnontilaisten suometsien puustoissa tarkastelemalla läpimitta- ja ikäjakaumien ominaisuuksia ja vertaamalla niitä suhteessa ilmastollisiin alueisiin ja kasvupaikkatyyppeihin. Ojitettujen suometsien puustojen läpimittajakaumat parametrisoitiin ja niitä mallitettiin lineaarista sekamallitekniikkaa hyödyntäen.

Tulokset osoittivat, että luonnontilaisilla soilla sekä ilmasto että kasvupaikan ekohydrologiset ominaisuudet ovat hyvin tärkeitä puuston rakennetta muovaavia ja sukkessiota ohjaavia tekijöitä. Ne vaikuttavat merkittävästi metsikön dynamiikkaan vielä suon kuivumisen jälkeenkin huolimatta kuivatuksen aiheuttamasta pintakasvillisuuden muutoksesta sekä puuston lisääntyneestä kasvusta ja järeytymisestä. Runsaspuustoisilla soilla puiden välinen kilpailu on kuitenkin merkittävä puuston kehitystä muovaava tekijä. Luonnontilaisilla soilla puiden ikä- ja kokovaihtelu kasvoivat metsikön iän kasvaessa, mutta tämä suuntaus tasoittui vähitellen metsikön keski-iän ylittäessä 100 vuotta. Ojituksen jälkeen metsikön erikokoisrakenteisuus aluksi äärevöityi lisääntyneen aukkopaikkojen taimettumisen vuoksi. Tämä rakenteen muutos oli suurempaa alkuaan sekatyyppiä edustavilla mäntyvaltaisilla soilla kuin aidoilla puustoisilla kasvupaikoilla. Toisaalta sekatyypin kasvupaikoille oli lisäksi ominaista valtapuuston alle ajanmittaan muodostuva hieskoivu-kuusialikasvos. Puuston kokovaihtelu alkoi kuitenkin pienentyä 20-30 vuoden kuluttua ojituksesta mm. lisääntyneen kilpailun aiheuttaman pienten puiden kuolemisen vuoksi, ja puuston rakenne tasoittui 40-50 vuoden kuluttua ojituksesta. Yli 60 vuotta vanhoilla ojitusalueilla metsien rakenne alkaa puolestaan saada jo vanhojen metsien piirteitä.

Suometsät osoittautuivat dynaamisemmiksi puupopulaatioiksi kuin aiemmin on arveltu. Luonnontilaisilla soilla puuston kehityksellä voi olla useita erilaisia suuntia ja metsikön kehityksessä ei voida erottaa selviä kehitysvaiheita. Ojitusalueilla puustot taas kehittyvät yhdenmukaisemmin tasarakenteiseen suuntaan ja niiden sukkessiossa voidaan erottaa vähintään kolme kehitysvaihetta. Harvennukset vaikuttavat vain vähän metsikön kehityksen suuntaan. Tutkimuksessa saatua tietoa voidaan hyödyntää esim. metsäsuunnittelussa ja suometsien metsänhoidollisten menetelmien valinnassa sekä arvioitaessa mm. ilmastonmuutoksen vaikutuksia pohjoisten metsäisten soiden ekosysteemeihin.

  • Sarkkola, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti sakari.sarkkola@helsinki.fi (email)
Sakari Sarkkola. (2006). Stand structural dynamics on pristine and managed boreal peatlands. https://doi.org/10.14214/df.29

Suot ja suometsät ovat Suomen luonnolle merkittävä ekologinen ominaispiirre. Ojitetut suometsät, joita on maassamme vajaat 5 milj. ha, muodostavat merkittävän puuraaka-aineen varannon. Toisaalta taas luonnontilaisten soiden metsät ovat tärkeitä luonnontilaisenkaltaisten metsien alueita. Suometsien puuston rakenne ja sen pitkäaikainen kehitys ovat kuitenkin olleet huonosti tunnettuja. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää metsien rakenne ja sukkessiodynamiikka toisaalta luonnontilaisten soiden ja toisaalta ojitettujen soiden metsissä. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi miten metsikön sisäiset ja ulkoiset tekijät sekä metsänkäsittely vaikuttavat puuston rakenteeseen ja kehitykseen mänty ja kuusivaltaisissa metsiköissä.

Luonnontilaisten suopuustojen tutkimuksessa hyödynnettiin inventointipohjaista metsikkökoeala-aineistoa, kun taas ojitetuista suometsistä oli käytössä pitkäaikaiseen seurantaan perustuva metsikköaikasarja-aineisto. Aineistot kattoivat keskeisimmät turvemaiden kasvupaikkatyypit Suomessa. Metsikön rakennetta ja sukkessiota tutkittiin luonnontilaisten suometsien puustoissa tarkastelemalla läpimitta- ja ikäjakaumien ominaisuuksia ja vertaamalla niitä suhteessa ilmastollisiin alueisiin ja kasvupaikkatyyppeihin. Ojitettujen suometsien puustojen läpimittajakaumat parametrisoitiin ja niitä mallitettiin lineaarista sekamallitekniikkaa hyödyntäen.

Tulokset osoittivat, että luonnontilaisilla soilla sekä ilmasto että kasvupaikan ekohydrologiset ominaisuudet ovat hyvin tärkeitä puuston rakennetta muovaavia ja sukkessiota ohjaavia tekijöitä. Ne vaikuttavat merkittävästi metsikön dynamiikkaan vielä suon kuivumisen jälkeenkin huolimatta kuivatuksen aiheuttamasta pintakasvillisuuden muutoksesta sekä puuston lisääntyneestä kasvusta ja järeytymisestä. Runsaspuustoisilla soilla puiden välinen kilpailu on kuitenkin merkittävä puuston kehitystä muovaava tekijä. Luonnontilaisilla soilla puiden ikä- ja kokovaihtelu kasvoivat metsikön iän kasvaessa, mutta tämä suuntaus tasoittui vähitellen metsikön keski-iän ylittäessä 100 vuotta. Ojituksen jälkeen metsikön erikokoisrakenteisuus aluksi äärevöityi lisääntyneen aukkopaikkojen taimettumisen vuoksi. Tämä rakenteen muutos oli suurempaa alkuaan sekatyyppiä edustavilla mäntyvaltaisilla soilla kuin aidoilla puustoisilla kasvupaikoilla. Toisaalta sekatyypin kasvupaikoille oli lisäksi ominaista valtapuuston alle ajanmittaan muodostuva hieskoivu-kuusialikasvos. Puuston kokovaihtelu alkoi kuitenkin pienentyä 20-30 vuoden kuluttua ojituksesta mm. lisääntyneen kilpailun aiheuttaman pienten puiden kuolemisen vuoksi, ja puuston rakenne tasoittui 40-50 vuoden kuluttua ojituksesta. Yli 60 vuotta vanhoilla ojitusalueilla metsien rakenne alkaa puolestaan saada jo vanhojen metsien piirteitä.

Suometsät osoittautuivat dynaamisemmiksi puupopulaatioiksi kuin aiemmin on arveltu. Luonnontilaisilla soilla puuston kehityksellä voi olla useita erilaisia suuntia ja metsikön kehityksessä ei voida erottaa selviä kehitysvaiheita. Ojitusalueilla puustot taas kehittyvät yhdenmukaisemmin tasarakenteiseen suuntaan ja niiden sukkessiossa voidaan erottaa vähintään kolme kehitysvaihetta. Harvennukset vaikuttavat vain vähän metsikön kehityksen suuntaan. Tutkimuksessa saatua tietoa voidaan hyödyntää esim. metsäsuunnittelussa ja suometsien metsänhoidollisten menetelmien valinnassa sekä arvioitaessa mm. ilmastonmuutoksen vaikutuksia pohjoisten metsäisten soiden ekosysteemeihin.

  • Sarkkola, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti sakari.sarkkola@helsinki.fi (email)
Elemer Briceño-Elizondo. (2006). Stand level analysis on the effects of management and climate change on the growth and timber yield with implications on carbon stocks in boreal forest ecosystem: a model based approach. https://doi.org/10.14214/df.24

Tutkimuksessa analysoitiin mallisimulointien perusteella, miten metsänhoito ja ilmastonmuutos vaikuttavat boreaalisen metsän kasvuun ja kehitykseen sekä sen kykyyn tuottaa ainespuuta ja sitoa hiiltä. Laskelmat koskivat mänty- (Pinus sylvestris), kuusi- (Picea abies) koivu- (Betula sp) metsiköitä sekä Etelä- että Pohjois-Suomessa. Laskelmissa käytettiin kahta erilaista ilmastonmuutosskenaariota sekä sovellettiin kahdeksaa erilaista harvennusohjelmaa. Harvennusohjelmien laadinnassa puuston pohjapinta-alaan ja valtapituuteen perustuvia harvennussuosituksia muunneltiin siten, että puuston keskimääräinen määrä kiertoajan yli vaihteli nykysuosituksiin verrattuna.

Laskelmat osoittivat, että harventamattomissa metsiköissä kasvu ja hiilensidonta olivat aina suurempia kuin harvennetuissa metsiköissä kasvupaikasta, puulajista ja ilmastoskenaariosta riippumatta. Toisaalta harvennusohjelmat, joissa puuston keskimääräinen määrä säilyi nykyisiä suosituksi korkeampana, tuottivat runsaammin ainespuuta ja sitoivat hiiltä kuin sovellettaessa nykyisiä suosituksia. Ilmastonmuutos lisäsi kasvua, ainespuun tuotosta ja hiilensidontaa, Pohjois-Suomessa suhteellisesti enemmän kuin Etelä-Suomessa puulajista riippumatta. Puuston määrän lisääminen harvennusmetsissä saattaa olla perusteltu vaihtoehto metsästä saatavan kokonaishyödyn lisäämiseksi yhdistäessä ainespuun tuotanto ja hiilensitominen toisiinsa. Samalla voidaan luoda otollisia olosuhteita metsien monimuotoisuuden suojelemiseksi.

  • Briceño-Elizondo, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti elemer.briceno@joensuu.fi (email)
Esko Hyvärinen. (2006). Green-tree retention and controlled burning in restoration and conservation of beetle diversity in boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.21

Tässä väitöskirjatyössä on selvitetty säästöpuiden ja tulen käytön merkitystä boreaalisten metsien kovakuoriaislajistolle. Tavoitteena on ollut tuottaa tutkittua tietoa, jonka pohjalta kovakuoriaislajiston elvyttäminen ja suojelu olisi mahdollista myös talouskäytössä olevissa metsissä. Lisäksi väitöskirjaan sisältyy menetelmällinen osuus, jossa metsäkovakuoriaisyhteisöjen tutkimusmenetelmiä on vertailtu. Tutkimusta varten Itä-Suomeen Lieksan ja Ilomantsin alueelle perustettiin laaja 24 koealaa käsittävä maastokoeasetelma, jossa säästöpuiden määrää manipuloitiin. Kaksitoista koealaa poltettiin. Yhden käsittelyjä edeltävän ja kahden jälkeisen vuoden aikana kerätty kovakuoriaisaineisto käsitti yhteensä 201 501 kovakuoriaisyksilöä, jotka kuuluivat 1235 lajiin. Lajit jaettiin ekologisiin ryhmiin analyysejä varten. Eri ryhmät reagoivat koekäsittelyihin eri tavoin vertailtaessa käsittelyjen aiheuttamia muutoksia lajimäärissä, runsaudessa ja lajiyhteisöjen koostumuksessa. Kovakuoriaiset asuttivat erityisesti poltetut alueet nopeasti polton jälkeen. Uhanalaisten ja harvinaisten lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaislajien lajimäärä ja runsaus oli suurempi poltetuilla kuin polttamattomilla aloilla, ja korkeammat säästöpuumäärät näyttivät vaikuttavan positiivisesti myös yleisempien lahopuusta riippuvaisten lajien määrään. Polttamattomilla aloilla lahopuukuoriaisten lajimäärät kääntyivät laskuun jo seuraavana vuonna, kun taas poltetuilla ne edelleen nousivat. Korkeammat säästöpuumäärät säilyttivät lajiyhteisöt lähempänä hakkuita edeltävää tilannetta kuin matalat säästöpuumäärät. Poltettujen hakkaamattomien koealojen lajiyhteisöt poikkesivat selvästi poltettujen ja hakattujen vastaavista. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että metsien talouskäytön negatiivisia metsäluontoon kohdistuvia vaikutuksia voidaan merkittävästi vähentää korottamalla säästöpuumääriä ja lisäämällä tulen käyttöä luonnonhoidollisena menetelmänä yhdessä riittävän säästöpuumäärän kanssa. Tällöin myös monien nykyisin uhanalaisten lajien kannat voisivat elpyä. Myös täyspuustoisia metsiä tulisi polttaa, erityisesti osana metsien ennallistamistoimintaa. Säästöpuilla ja tulen käytöllä ei ratkaista talouskäytön metsäluonnolle aiheuttamia monimuotoisuusongelmia, mutta niiden avulla tilannetta voidaan osittain parantaa.

  • Hyvärinen, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti esko.hyvarinen@joensuu.fi (email)
Esko Hyvärinen. (2006). Green-tree retention and controlled burning in restoration and conservation of beetle diversity in boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.21

Tässä väitöskirjatyössä on selvitetty säästöpuiden ja tulen käytön merkitystä boreaalisten metsien kovakuoriaislajistolle. Tavoitteena on ollut tuottaa tutkittua tietoa, jonka pohjalta kovakuoriaislajiston elvyttäminen ja suojelu olisi mahdollista myös talouskäytössä olevissa metsissä. Lisäksi väitöskirjaan sisältyy menetelmällinen osuus, jossa metsäkovakuoriaisyhteisöjen tutkimusmenetelmiä on vertailtu. Tutkimusta varten Itä-Suomeen Lieksan ja Ilomantsin alueelle perustettiin laaja 24 koealaa käsittävä maastokoeasetelma, jossa säästöpuiden määrää manipuloitiin. Kaksitoista koealaa poltettiin. Yhden käsittelyjä edeltävän ja kahden jälkeisen vuoden aikana kerätty kovakuoriaisaineisto käsitti yhteensä 201 501 kovakuoriaisyksilöä, jotka kuuluivat 1235 lajiin. Lajit jaettiin ekologisiin ryhmiin analyysejä varten. Eri ryhmät reagoivat koekäsittelyihin eri tavoin vertailtaessa käsittelyjen aiheuttamia muutoksia lajimäärissä, runsaudessa ja lajiyhteisöjen koostumuksessa. Kovakuoriaiset asuttivat erityisesti poltetut alueet nopeasti polton jälkeen. Uhanalaisten ja harvinaisten lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaislajien lajimäärä ja runsaus oli suurempi poltetuilla kuin polttamattomilla aloilla, ja korkeammat säästöpuumäärät näyttivät vaikuttavan positiivisesti myös yleisempien lahopuusta riippuvaisten lajien määrään. Polttamattomilla aloilla lahopuukuoriaisten lajimäärät kääntyivät laskuun jo seuraavana vuonna, kun taas poltetuilla ne edelleen nousivat. Korkeammat säästöpuumäärät säilyttivät lajiyhteisöt lähempänä hakkuita edeltävää tilannetta kuin matalat säästöpuumäärät. Poltettujen hakkaamattomien koealojen lajiyhteisöt poikkesivat selvästi poltettujen ja hakattujen vastaavista. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että metsien talouskäytön negatiivisia metsäluontoon kohdistuvia vaikutuksia voidaan merkittävästi vähentää korottamalla säästöpuumääriä ja lisäämällä tulen käyttöä luonnonhoidollisena menetelmänä yhdessä riittävän säästöpuumäärän kanssa. Tällöin myös monien nykyisin uhanalaisten lajien kannat voisivat elpyä. Myös täyspuustoisia metsiä tulisi polttaa, erityisesti osana metsien ennallistamistoimintaa. Säästöpuilla ja tulen käytöllä ei ratkaista talouskäytön metsäluonnolle aiheuttamia monimuotoisuusongelmia, mutta niiden avulla tilannetta voidaan osittain parantaa.

  • Hyvärinen, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti esko.hyvarinen@joensuu.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)
Perttu Anttila. (2005). Assessment of manual and automated methods for updating stand-level forest inventories based on aerial photography. https://doi.org/10.14214/df.9

Manuaaliset ja automaattiset ilmakuvatulkintamenetelmät kuvioittaisten puustotietojen ajantasaistamisessa.

Yksityismetsien metsäsuunnittelu Suomessa perustuu työvoimavaltaiseen kuvioittaiseen maastoarviointiin. Jotta resursseja voitaisiin siirtää metsänomistajien neuvontaan, tarvitaan kustannustehokkaampia inventointimenetelmiä kuvioittaisen arvioinnin täydentäjiksi tai korvaajiksi. Lisäksi aktiiviset metsänomistajat kaipaavat entistä ajantasaisempaa tietoa metsistään.

Väitöskirjassa selvitettiin erilaisten ilmakuviin perustuvien inventointi- ja ajantasaistusmenetelmien soveltuvuutta yksityismetsien alueelliseen metsäninventointiin Suomessa. Neljä tutkittua lähestymistapaa olivat: 1) kuvioittainen muutosten visuaalinen tulkinta ja puuston kehityksen simulointi, 2) automaattinen kuvioittainen ilmakuvatulkinta yhdistettynä ei-parametriseen estimointiin, 3) automaattinen fotogrammetrinen puuston keskipituuden estimointi sekä 4) automaattinen, monoskooppinen yksittäisten puiden tunnistaminen. Kaksi ensimmäistä ovat inventointi-tai ajantasaistusmenetelmiä, kun taas kahta jälkimmäistä voidaan pitää tällaisten menetelmien osina.

Menetelmä 1 soveltuu välialuetiloille, mikäli tiukat vaatimukset inventoitavalle alueelle täyttyvät. Menetelmä 2 on erittäin edullinen, mutta sen tarkkuus ei riitä operatiiviseen käyttöön. Jos tarkkuutta saadaan hieman parannettua, menetelmä voi osoittautua käyttökelpoiseksi. Menetelmä 3 perustuu stereokuvien yhteensovitukseen ja on käyttökelpoinen muiden inventointimenetelmien osana. Vaikka menetelmä 4 käsittikin vain puiden tunnistamisen, koko yksittäisen puun monoskooppiseen tulkintaan perustuvan inventointiketjun soveltuvuutta arvioitiin. Tulosten perusteella suhteellisen suuret kustannukset ja heikko luotettavuus rajoittavat menetelmän käyttöä.

  • Anttila, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti perttu.anttila@joensuu.fi (email)
Diego Pérez. (2005). Stand growth scenarios for Tectona grandis plantations in Costa Rica. https://doi.org/10.14214/df.1

Nopeakasvuiset ja tuottoisat istutusmetsät muodostavat yhä tärkeämmän puun lähteen tropiikissa, ja siellä puuntuotoksen lisääminen onkin tärkeä taloudellinen tavoite. Costa Ricassa tai muissa Väli-Amerikan maissa ei useimpienkaan istutusmetsien, eikä etenkään iäkkäämpien istutusmetsien, tuottoisuus ole vastannut odotuksia. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella metsänkäsittelytapojen ja laatupuun tuottamisen välisiä suhteita ja sitä kautta kehittää tehostettuja metsänhoitoskenaarioita, joiden avulla vaihtoehtoisilla puuntuotantotavoilla päästäisiin hyviin taloudellisiin tuloksiin. Tutkimusaineisto kerättiin eri puolilta Costa Ricaa, kattaen lähes kaikki ne ilmastotyypit, joissa T. grandis-metsiköitä on istutettu ja joihin laji on sopeutunut hyvin. Metsikkötasolla tutkimus koostui periaatteessa kasvu- ja tuotosparametrien mittaamisesta ja puutasolla puun ominaisuuksien analysoinnista sekä metsänkäsittelytapojen ja kasvupaikkojen välisten suhteiden tutkimisesta. Hyvin intensiiviset ja oikein ajoitetut harvennukset lisäsivät sekä yksittäisten puiden että metsikön tilavuutta, toisin sanoen mahdollisimman suuren kasvun tavoitteleminen puutasolla ei suurestikaan vähentänyt metsikkötason tuotosta. Karsinta kohtuulliselle korkeudelle ja oikeaan aikaan ei pienentänyt puun kasvua tai metsikön tuotosta. Karsinta saattaa lisäksi parantaa rungon muotoa (korkeampi muotoluku, hitaampi rungon kapeneminen) sekä lisätä sydänpuun osuutta. Tärkeiden ominaisuuksien, kuten sydänpuun osuuden ja puun tiheyden, havaittiin riippuvan enemmän puiden iästä kuin metsänkäsittelytavoista, etenkin nuorissa istutusmetsiköissä. Tutkimuksessa laadittiin kasvuskenaarioita 20 ja 30 vuoden kiertoajoilla korkean, keskitason ja matalan viljavuuden kasvupaikoille tavoitteena korkea kasvu sekä puu- että metsikkötasolla. Erilaiset kasvupaikkatyypit, tuotantotavoitteet, kiertoajat ja diskonttokorot johtivat selviin kannattavuuseroihin kasvuskenaarioiden välillä.

  • Pérez, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti diegoperez@racsa.co.cr (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