Dissertationes Forestales 2007

Eugene Lopatin. (2007). Long-term dynamics in growth of Scots pine and Siberian spruce in Komi Republic (European part of Russia). https://doi.org/10.14214/df.53

Työn tavoitteena oli tutkia männyn (Pinus sylvestris L.) ja kuusen (Picea obovata Lebed.) pitkäaikaista kasvunvaihtelua Komin tasavallassa Luoteis-Venäjällä muuttuvissa ympäristöolosuhteissa.

Pitkäaikainen nouseva kasvutrendi havaittiin sekä männyllä että kuusella empiirisissä lustoaineistoissa ja pituuskasvuaineistoissa boreaalisen havumetsävyöhykkeen etelä-, keski- ja pohjoisosissa sekä vaihettumisvyöhykkeellä tundraan.

Pituuskasvussa tilastollisesti merkitsevä lisäys oli kuusella 40 % ja männyllä 30 % koko Komin alueella. Havumetsävyöhykkeen keskiosissa kuusen pituuskasvun lisäys oli 240 % ja männyn 140 %. Pohjoisosissa kuusen pituuskasvun lisäys oli 164 %. Läpimitan kasvussa (sädekasvussa) kasvunlisäys oli kuusella 134 % vaihettumisvyöhykkeellä tundraan ja havumetsävyöhykkeen pohjoisosissa se oli 35 % kahden viimeisen 50 vuoden ajanjakson aikana (periodit 1901 – 1950 ja 1951 – 2000). Havumetsävyöhykkeen keskiosissa kuusen sädekasvussa havaittiin 76 % lisäys viimeisen sadan vuoden aikana mutta vastaavaa tilastollisesti merkitsevää kasvunmuutosta ei vyöhykkeen eteläosissa havaittu. Männyn sädekasvussa havaitut kasvunlisäykset olivat pohjoisosissa 32 % ja keskiosissa 55 %. Havumetsävyöhykkeen eteläosissa ei myöskään männyllä havaittu tilastollisesti merkitsevää kasvunmuutosta.

Viimeisen 20 vuoden aikana ilman lämpötilan nousu on rekisteröity Komin tasavallan kaikilla ilmastoasemilla ja vastaavasti sademäärät ovat nousseet viimeisen 40 vuoden aikana. Nämä muutokset ovat nähtävissä kuusen ja männyn sädekasvussa. Muutos ilmastossa osin selittää lisääntynyttä kasvupaikan tuottokykyä. Lämpötila selitti 22 – 42 % kokonaisvaihtelusta ja sademäärä 19 – 28 %.

  • Lopatin, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti eugene.lopatin@joensuu.fi (email)
Sanna Kanerva. (2007). Plant secondary compounds and soil microbial processes in carbon and nitrogen cycling in relation to tree species. https://doi.org/10.14214/df.52

Kasvien tuottamien tiettyjen sekundääristen yhdisteiden on havaittu vaikuttavan maan hiilen ja typen kierron prosesseihin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää mahdollisia eroja metsämaan hiilen ja typen kiertoon liittyvissä mikrobiaktiivisuuksissa sekä kahden tärkeän kasvien sekundääriyhdisteryhmän, terpeenien ja fenolisten yhdisteiden, pitoisuuksissa koivikko-, kuusikko- ja männikkömaassa, sekä tutkia, miten maan altistaminen haihtuville monoterpeeneille tai fenolisiin yhdisteisiin kuuluville tanniineille vaikuttaa maan mikrobiaktiivisuuksiin. Tutkimuksessa käytetty puulajikoe sijaitsee Kivalossa, Pohjois-Suomessa, ja käsittää vierekkäiset, alun perin samanlaiselle maaperälle perustetut noin 70-vuotiaat metsiköt, joiden pääpuulajit ovat rauduskoivu, kuusi ja mänty. Maan hiilen ja typen mineralisaationopeudet sekä mikrobibiomassan hiilen ja typen määrät olivat korkeampia koivikko- ja kuusikkomaan orgaanisen kerroksen kaikissa eri osissa, eli karike- (L), multautumis- (F) ja humusainekerroksessa (H), verrattuna männikkömaahan. Mono-, seskvi-, di- ja triterpeenien pitoisuudet olivat selvästi korkeampia havupuumaissa kuin koivikkomaassa, kun taas vesiliukoisten totaalifenolien sekä tanniinien pitoisuudet olivat korkeampia tai vähintään yhtä korkeita kuusikko- kuin koivikko- tai männikkömaassa. Erot maan mikrobiaktiivisuuksissa sekä sekundääriyhdisteiden pitoisuuksissa olivat puulajien välillä yleisesti ottaen pienempiä H-kerroksessa kuin ylemmissä kerroksissa. Hiilen mineralisaationopeus sekä hiilen määrä maan mikrobibiomassassa korreloivat positiivisesti maan vesiliukoisten totaalifenolien sekä tanniinien pitoisuuden kanssa, viitaten siihen, että näiden yhdisteiden pitoisuus maassa voi toimia indikaattorina sille, kuinka pitkälle maan orgaanisen aineksen hajoaminen on edennyt. Terpeenit saattavat puolestaan vaikuttaa maan mikrobiaktiivisuuksia heikentävästi, sillä matalimmat mikrobiaktiivisuudet havaittiin runsaasti terpeenejä sisältävässä männikkömaassa, kun taas aktiivisessa koivikkomaassa terpeenien pitoisuudet olivat hyvin matalat.

Haihtuvat monoterpeenit sekä kuusen ja männyn neulasista eristetyt tanniinit vaikuttivat maan hiilen ja typen kierron prosesseihin, mutta vaikutukset riippuivat yhdisteestä ja sen molekyylirakenteesta. Monoterpeenit vähensivät epäorgaanisen typen määrää maassa ja niillä oli mahdollisesti myrkyllinen vaikutus osaan maan mikrobeista, kun taas osa maan mikrobeista näytti voivan käyttää monoterpeeneitä hiilen lähteenään. Molekyylipainoltaan kevyemmät tanniinit (sekä muut kevyemmät yhdisteet) näyttivät olevan hiilen lähteitä maan mikrobeille, kun taas molekyylipainoltaan raskaammilla tanniineilla oli mikrobien toimintaa estäviä vaikutuksia. Kaiken kaikkiaan kasvien sekundääriyhdisteillä saattaa olla hyvinkin suuri rooli metsämaan hiilen ja typen kierron säätelyssä, mutta niiden merkityksen todellista suuruusluokkaa on mahdoton arvioida.

  • Kanerva, University of Helsinki, Department of Applied Chemistry and Microbiology ORCID ID:Sähköposti sanna.kanerva@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)
Mikko Peltoniemi. (2007). Country-scale carbon accounting of the vegetation and mineral soils of Finland. https://doi.org/10.14214/df.50

Metsien kasvillisuuden biomassa ja maaperä ovat merkittäviä hiilen varastoja. Ilmakehän hiilidioksidia sitoutuu metsiin hitaasti metsien kasvun myötä, mutta sitä voi vapautua ilmakehään nopeasti ja hyvinkin suuria määriä esimerkiksi ihmisen toiminnan tai ilmastonmuutoksen vaikutuksesta. Kioton sopimuksen allekirjoittaneet maat ovat velvollisia seuraamaan metsiensä hiilivarastoja ja arvioimaan niiden luotettavuutta.

Väitöskirjassa arvioitiin Suomen metsien kasvillisuuden ja kangasmaiden maaperän hiilitasetta vuosina 1922–2004, sekä verrattiin menetelmän tuottamia ennusteita metsikkökohtaisiin mittauksiin maaperän hiilivarastoista. Väitöskirjassa tarkasteltiin Suomen metsien vuotuisten hiilivarastojen muutoksien (nielujen) luotettavuuksia, niihin vaikuttavia tekijöitä, sekä arvioitiin niiden epävarmuuksien merkitystä Suomen koko kasvihuonekaasutaseelle. Väitöskirjassa esitettiin myös laskentamenetelmän sovellus, jossa malliennusteita käytettiin hyväksi maaperän hiilivarastojen näytteenotannan tehostamisessa. Laskentamenetelmä käyttää lähtötietoinaan inventointitietoa metsistä (tai simuloitua metsikkötietoa), liittää sen tilastollisiin biomassa- ja karikemalleihin, sekä dynaamiseen maaperän karikkeen ja hiilen hajotusmalliin.

Keskimääräinen vuotuinen hiilivaraston muutos Suomen metsien kasvillisuudessa vuosien 1922–2004 aikana oli 3.3 Tg C a-1, ja kangasmaiden maaperän hiilivarastossa 0.7 Tg C a-1. Suomen kasvillisuuden ja maaperän nielut olivat huomattavia verrattuina kasvihuonekaasujen päästöihin muilla sektoreilla. Metsien kasvillisuuden ja maaperän nielut vaihtelivat kuitenkin vuosittain hyvin paljon. Menetelmän ennusteet metsikkökohtaisista maaperän hiilivarastoista ja niiden pitkän ajan muutoksista olivat yhteneväisiä metsiköistä mitattuihin keskiarvoihin. Suomen metsien vuotuiset nielut olivat silti lähes kertaluokkaa epävarmempia kuin esimerkiksi fossiilisten polttoaineiden poltosta johtuvat hiilidioksidipäästöt, ja ne heikensivät oleellisesti Suomen kasvihuonekaasutaseen luotettavuutta. Mikäli Suomen kangasmaiden maaperän nielua arvioitaisiin toistuvilla metsikkökohtaisilla mittauksilla maaperän hiilivarastoista, mallipohjaisella näytteenotannan osituksella voitaisiin saavuttaa kohtuullisia parannuksia näytteenotannan tehokkuudessa.

Suomen metsien nieluja raportoitaessa ja käytettäessä on nykyisin perustellumpaa tukeutua keskiarvoihin, jotka on laskettu useampien vuosien nieluarvioista. Metsien vuotuisia nieluarvioita ja niiden luottamusrajoja voidaan tarkentaa tulevaisuudessa yhdistämällä useampia tietolähteitä ja malleja. Tarkempia vuotuisia ennusteita metsien hiilinieluista saatetaan tarvita esimerkiksi Kioton jälkeisillä raportointikausilla, sekä ilmastomallinnuksen tukena.

  • Peltoniemi, University of Helsinki, Faculty of Biosciences ORCID ID:Sähköposti mikko.peltoniemi@gmail.com (email)
Jussi Rasinmäki. (2007). Management of multi-scale forest resource data over time. https://doi.org/10.14214/df.49

Perinteisesti metsävarojen hyödyntämisessä on keskitytty puuvarantoon, mutta viimeisinä vuosikymmeninä myös ekologiset, taloudelliset ja sosiaaliset ulottuvuudet ovat saaneet painoarvoa. Metsävarojen hallinnan kannalta tämä tarkoittaa uusien ajallisten ja tilallisten ulottuvuuksien lisäämistä osaksi toimintaa. Jotta voitaisiin arvioida, onko metsävarojen käyttö vastannut sille asetettuja tavoitteita, tulisi olla mahdollista seurata metsien muuttumista ajan myötä. Tämän tutkimuksen tavoitteena olikin kehittää tiedonhallinnallisia menetelmiä ajan ja eri mittakaavojen yhdistämiseksi osaksi metsävaratietojen hallintaa.

Tutkimuksessa pyrittiin vastaamaan kysymykseen kuinka nykyhetken tiedot voitaisiin säilöä käytettävässä muodossa niiden muuttuessa historiatiedoiksi, toisin sanoen tutkimuksessa etsittiin menetelmiä säilyttää ajantasaisen puustotiedon lisäksi tieto metsän menneisyydestä. Lisäksi tutkittiin kuinka metsää voitaisiin tarkastella useammista näkökulmista samanaikaisesti, esimerkiksi puiden, puuryhmien, metsäkuvioiden tai suurempien alueiden tasolla, ja kuinka nämä aikaan ja paikkaan sidotut tiedonhallinnan tarpeet voitaisiin yhdistää. Menetelmäkehitys jakaantui neljään osaan: aika-paikkatiedon tallentamisen, laskennallisen käsittelyn, tiedonhaun ja hyödyntämisen menetelmiin. Kehitetyt tiedonhallinnan menetelmät perustuvat työssä kehitettyyn käsitteelliseen malliin, jossa metsä kuvataan kohteena hierarkkisia kohteita. Toisin sanoen, kullakin kohteella voi olla joukko alikohteita, joilla taas voi olla omat alikohteensa ja niin edelleen. Esimerkkinä tästä toimii edellä mainittu suuralue-metsäkuvio-puuryhmä-puu–hierarkkia. Oleellista menetelmien kannalta oli mahdollistaa tietosisällön ja tiedon käsittelyyn käytettävien mallien mahdollisimman vapaa muokattavuus, sillä aika tuo väistämättä mukanaan muutoksia siinä, mitä metsästä mitataan ja miten mittaustietoa malleilla käsitellään. Monimittakaavaisen metsävaratiedon hyödyntämisen menetelmien osalta tässä väitöksessä kehitettiin menetelmä, jolla voidaan tuottaa hakkuukoneen tuottamasta mittaustiedosta kustannustehokkaasti yksittäisen puun tasoa lähestyvää maastotietoa kaukokartoitusmenetelmien käyttöön.

  • Rasinmäki, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry ORCID ID:Sähköposti jussi.rasinmaki@helsinki.fi (email)
Gerben Janse. (2007). Communication in forest policy decision-making in Europe: a study on communication processes between policy, science and the public. https://doi.org/10.14214/df.48

Tämä väitöskirja koostuu neljästä osatyöstä, joissa tarkastellaan viestintäprosesseja ja tiedonkulkua eurooppalaisessa metsäpolitiikan pääätöksenteossa.

Viime vuosina erilaiset poliittiset lausumat ja tieteelliset tutkimukset ovat identifioineet useita kehityskohteita viestinnän vahvistamiseksi. Tämä työ tarkistelee luotettavan tieteellisen tiedon tarvetta metsäpoliittisissa prosesseissa (artikkeli 1) sekä viestinnän kehittämistarpeita tieteen ja politiikan välillä (artikkeli II). Toinen painopiste on kasvava tarve lisätä stakeholder-ryhmien ja julkisen osallistumisen osuuttaa metsäpoliittisissa prosesseissa (artikkeli III). Lopuksi, artikkelissa IV tutkitaan tarvetta vahvistaa metsäsektorin ja muiden sektorien välistä viestintää. Näihin kysymyksiin on etsitty vastauksia kyselyjen ja asiantuntijahaastattelujen avulla. Kohderyhmänä olivat hallitusten ja hallitusten välisten organisaatioiden virkamiehet, eurooppalaiset metsäteollisuuden organisatiot, metsäsektorin intressiryhmät ja metsätieteen edustajat.

Tutkimuksessa todettiin että henkilökohtainen viestintä vertaisryhmän keskuudessa on tärkein tiedonsaantikanava metsäpoliitiikan päättäjille. Suurimmat ongelmat olivat tietotulva, hankalasti navigoitavat nettisivustot ja rajoitettu pääsy erilaisiin tieteellisiin julkaisuihin ja tietokantoihin. Koskien viestinnän parantamista tieteen ja politiikan välillä, vastaajat totesivat että tieteellistä tietoa pitäisi esitttää sellaisissa formaateissa, jotka olisivat lyhempiä kuin varsinaiset tieteelliset raportit ja tiedon tulisi olla selkeää. Tutkijoiden pitäisi olla myös enemmän mukana poliittisien päätösten valmistelussa ja että networking-malleja, erityisesti henkilökohtaisiin kontakteihin perustuvia tieteentekijöiden ja päättäjien välillä pitäisi lisätä.

Päättäjien halukkuus osallistua julkisen osallistumisen prosesseihin riippuu poliittisista intressesistä, aiemmista kokemuksista ja luottamuksesta prosessien fasilitaattoreihin. Tämä tutkimus osoittaa, että yhteiskunnan osallistuminen päätöksentekoon on helpompi taata, jos käytössä on työkalut joiden avulla kansalaiset pidetään tietoisina päätöksentekoprosesseista ja kerätään tietoa yleisestä mielipiteestä. Vaikuttajaviestintä vaatii avoimuutta, jokaisen päätöksentekoprosessin vaiheen avaamista yleisölle, odotusten ilmaisemista, eli molemminpuoliseen luottamukseen perustuvia suhteita ja verkostoja.

Metsäsektorin sisäinen viestintä Euroopan (lähinnä EUn) tasolla on yleisesti ottaen hyvin kehittynyttä sekä virallisella että epävirallisella tasolla, mutta muiden sektorien ja yhteiskunnan kanssa toivottu viestinnän vahvistuminen nähdään vaikeana. Metsäsektorin ydinryhmien näkemykset ulkoisesta viestinnästä eroavat toisistaan: osa näkee sektorin imagon parantamisen tärkeänä, toiset muiden sektorien ja tärkeimpien päätöksentekoinstanssien lobbaamisen, osa näkee tärkeimpänä pitkäkestoisen yhteistyöverkoston kehittämisen. Lisäksi toivotaan aktiivista tiedonvaihtoa metsäviestinnän parhaista käytännöistä sekä viestinnän parempaa koordinointia sekä kansallisella että yleiseurooppalaisella tasolla.

  • Janse, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti gerben.janse@cepf-eu.org (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)
Jukka Miettinen. (2007). Burnt area mapping in insular Southeast Asia using medium resolution satellite imagery. https://doi.org/10.14214/df.45

Laaja valikoima erilaisia maankäyttöluokkia, pilvisyys ja kosteikkoalueiden suuri määrä luovat erityispiirteet paloalueiden kartoitukselle Kaakkois-Aasian saariston kostean trooppisissa olosuhteissa keskiresoluutioisilla (250m-500m) satelliittikuva-aineistoilla. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli syventää ymmärrystä kolmesta merkittävästi keskiresoluutioisen paloaluekartoituksen toteutukseen ja rajoituksiin Kaakkois-Aasian saaristossa vaikuttavasta tekijästä: 1) tulipalojen aiheuttamat heijastussäteilyn muutokset, 2) parhaat moniaikakuvien tuottamisen menetelmät ja 3) paloarpien muoto- ja kokojakauma.

Tutkimuksen tulokset paljastivat suurta vaihtelua tulipalojen aiheuttamissa heijastussäteilyn muutoksissa riippuen palaneen alueen vehreydestä ennen tulipaloa. Johtopäätöksenä todettiin että keskiresoluutioisten satelliittikuvien koko potentiaalin hyödyntämiseksi paloalueiden kartoituksessa tämä vaihtelu tulisi ottaa huomioon paloalueiden havainnointialgoritmeissa jotka perustuvat heijastussäteilyn muutosten seurantaan. Pienimmän lähi-infrapunasäteilyhavainnon (MODIS kanava 2, 0.86μm) valintaan perustuva moniaikakuvien tuottamismenetelmä todettiin soveliaimmaksi paloalueiden kartoitusta varten MODIS-aineistoja (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) käytettäessä. Yleisesti ottaen keskiresoluutioinen paloalueiden kartoitus todettiin käyttökelpoiseksi Kaakkois-Aasian saariston kosteikkoalueilla, mutta muilla alueilla paloalueiden pieni koko asetti käyttökelpoisuuden vakavasti kyseenalaiseksi. Keskiresoluutioisen satelliittikuva-aineiston käyttökelpoisuus paloalueiden kartoitukseen kosteikkoalueilla on kuitenkin merkittävää sillä viime aikoina Kaakkois-Aasian kosteikkoalueet ovat nousseet monilla tieteenaloilla kiinnostuksen kohteeksi vuosittain esiintyvien tulipalojen takia. Vuosittaiset tulipalot eivät ainoastaan heikennä näitä ainutlaatuisia ekosysteemejä vaan lähinnä palavan turpeen johdosta aiheuttavat myös pahoja alueellisia savusumuongelmia ja vapauttavat maailmanlaajuisesti merkittäviä määriä hiilidioksidia ilmakehään.

Lopuksi testattiin vielä MODIS aineistoilla muodostettujen superresoluutiokuvien soveltuvuutta paloalueiden kartoitukseen pienten paloalueiden havainnoinnin tehostamiseksi. Superresoluutiotekniikkaa ei kuitenkaan todettu käyttökelpoiseksi paloalueiden kartoitukseen Kaakkois-Aasian saaristossa.

  • Miettinen, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry ORCID ID:Sähköposti jukka.miettinen@helsinki.fi (email)
Leena Leskinen. (2007). Kestävyyden tulkinnat metsäkeskusten yhteistoiminnallisissa käytännöissä. https://doi.org/10.14214/df.44

Työssä tutkitaan, millaiset yhteistoiminnallisuuden muodot tukevat kestävän metsätalouden toteutumista metsäkeskusten toiminnassa. Viidessä osatutkimuksessa käsitellyt yhteistoiminnalliset käytännöt olivat metsätalouden alueellinen sidosryhmätyö, metsäsuunnittelu ja -neuvonta sekä puun energiakäytön edistämishankkeet.

Teoriaa, joka korostaa dynaamista vakautta sosioekologisen järjestelmän kestävyyden edellytyksenä, hyödynnetään tutkimuksessa heuristisena mallina. Analyyttisenä käsitteenä käytetään toimintakenttää, joka luo edellytykset toimijoiden vaikutusmahdollisuuksille. Kestävyys on sosioekologisen järjestelmän kykyä uusiutua ja palautua muutoksista niin, että se säilyttää pääpiirteissään toimintansa ja rakenteensa.

Kun halutaan tarkastella metsien käytön kestävyyttä järjestelmän uusiutumis- ja palautumiskykynä sosioekologisten muutoksiin, olisi huomiota kiinnitettävä kolmeen asiaan: järjestelmän rajaukseen, toimijoiden muodostamiin verkostoihin ja niissä esitettyjen tulkintojen kokonaisuuteen sekä tiedon tuotannon käytäntöihin. Tutkimuksessa järjestelmäksi muotoutui maakuntatason metsätalouden toimintakenttä. Kestävän luonnonvarojen käytön tutkimiseksi on ensin kysyttävä: Mikä on sosiaalisessa yhteisössä esitetty tulkinta sosioekologiseksi häiriöksi? Miten ja millaisilla yhteistoiminnallisilla käytännöillä siihen vastataan? Sosioekologisiksi häiriöiksi ilmenivät puuntuotannon voimavarojen väheneminen, metsäluonnon monimuotoisuuden turvaaminen ja ensiharvennusrästien kasautuminen. Tulkinnat siitä, mitkä ovat kestävyyden kannalta merkityksellisiä häiriöitä, eivät perustu yksistään väittämän tieteelliseen pätevyyteen tai sen esittäjän valta-asemaan ja verkostoitumiskykyyn. Siihen, miten metsätaloudesta keskustellaan ja miten sen ongelmia käsitellään vaikuttaa voimakkaasti metsänhoidon periaatteiden luonnonvarapoliittiset sidokset. Näitä ovat muun muassa tukkipuun maksimoinnin idea ja tulkinta vain markkinahakkuista metsien hyödyntämisenä.

Riippumatta siitä, keskitytäänkö metsätaloudessa tukkipuun tuotannon maksimointiin tai metsien monipuolisen hyödyntämisen mahdollistamiseen, on yhteistoiminta keino edistää metsätalouden kestävyyttä. Häiriötilanteessa voidaan yhteistoiminnallisilla käytännöillä etsiä uusia tulkintoja ja ratkaisuja esimerkiksi puunkorjuu- tai metsäpalveluyrittäjyyden kannattavuuden ongelmiin.

  • Leskinen, Tampereen yliopisto, Yhdyskuntatieteiden laitos ORCID ID:Sähköposti leena.leskinen@metla.fi (email)
Markku Penttinen. (2007). Portfolio management and the competitiveness of forest ownership. https://doi.org/10.14214/df.43

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

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

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

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

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

  • Penttinen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti markku.penttinen@metla.fi (email)
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)
Sakari Tuominen. (2007). Estimation of local forest attributes by utilizing two-phase sampling and auxiliary data. https://doi.org/10.14214/df.41

Tässä työssä tarkastellaan kaksivaiheiseen otantaan perustuvan metsäninventointimenetelmän soveltuvuutta metsäsuunnittelussa tarvittavan inventointitiedon keräämiseen metsikkökuvioille tai niiden osille. Tarkasteltava menetelmä perustuu monilähteiseen metsien inventointiin, jossa yhdistetään erilaisia aputietolähteitä, kuten kaukokartoitustietoa ja muuta karttatietoa, maastossa mitattuun tietoon. Aputietoa käytetään ensimmäisen vaiheen tietona, ja sillä pyritään kattamaan kaikki inventointiyksiköt.

Työssä tutkittiin erilaisia menetelmiä, joiden tarkoituksena oli parantaa inventoinnin tuottamien metsikkötunnusten estimaattien tarkkuutta. Aputiedon esikäsittelyn menetelminä tarkasteltiin ilmakuvien sävyarvojen radiometristä korjausta referenssikuvan avulla, samoin kuin numeerisilta ilmakuvilta irrotettavien kuvapiirteiden valintaa metsikkötunnusten estimointia varten. Erilaisten spatiaalisten yksiköiden käyttökelpoisuutta vertailtiin korkean resoluution kaukokuvien kuvapiirteiden irrottamisessa metsäninventointia varten. Lisäksi tutkittiin menetelmiä usean eri aputietolähteen yhdistämisessä ja aputietolähteiden painotusta niitä yhdistettäessä.

Tutkimuksessa sovellettu ilmakuvan sävyarvojen korjausmenetelmä osoittautui käyttökelpoiseksi ja toimivaksi, ja sillä pystyttiin parantamaan korrelaatiota ilmakuvapiirteiden ja metsätunnusten välillä. Ilmakuvilta ja muilta korkean resoluution kuvilta irrotettavien kuvapiirteiden testaus osoitti, että kuvat sisältävät runsaasti metsäninventoinnin kannalta arvokasta informaatiota, jota voidaan hyödyntää tarkastelemalla kuvapikseleiden spatiaalista järjestystä. Lisäksi järjestelmällinen kuvapiirteiden valinta tuotti metsätunnusten estimoinnissa paremman tuloksen kuin kaikkien kuvapiirteiden käyttäminen. Vertailtaessa kuvapiirteiden irrotuksessa käytettäviä spatiaalisia yksiköitä kuvasegmentteihin perustuva menetelmä antoi yleisesti ottaen parempia tuloksia kuin koealoihin perustuva menetelmä. Useita aputietolähteitä yhdistämällä tuotetut estimaatit antoivat parempia tuloksia kuin mikään aputietolähde yksinään. Parhaat estimaatit useita aputietoja yhdistettäessä saatiin aikaan painottamalla kunkin aputiedon tuottamia estimaatteja niiden keskineliövirheiden käänteisarvoilla.

Huolimatta siitä, että metsikkötunnusten estimoinnin tarkkuutta voidaan parantaa monin eri keinoin, kaksivaiheiseen otantaan ja tässä käytettyihin aputietolähteisiin perustuvien metsikkötunnusestimaattien tarkkuus ei ole riittävän korkea, jotta niitä voitaisiin suoraan käyttää metsikkökuvioille tehtävien hakkuu- ja metsänhoitotoimenpiteiden suunnittelun pohjana.

  • Tuominen, University of Helsinki, Department of Forest Resource Management ORCID ID:Sähköposti sakari.tuominen@metla.fi (email)
Heidi Tanskanen. (2007). Fuel conditions and fire behavior characteristics of managed Picea abies and Pinus sylvestris forests in Finland. https://doi.org/10.14214/df.40

Palo-olosuhteiden muotoutuminen ja metsäpalojen käyttäytymismekaniikka suomalaisessa talousmetsämaisemassa ovat niukasti tutkittuja ilmiöitä. Puutteellinen tietämys johtaa resurssien epäoptimaaliseen käyttöön palojen valvonnassa ja sammutuksessa sekä toisaalta vaikeuttaa tulen hallittua käyttöä luonnonhoidollisiin tarkoituksiin. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia kenttäkokein palojen esiintymis- ja käyttäytymispiirteitä yleisissä suomalaisissa talousmetsärakenteissa ja tarkastella metsikkötyyppikohtaisen palovaaran arviointiin soveltuvia metodeja.

Metsäpalojen esiintymistä ja käyttäytymistä säätelevät pääasiassa ilmasto ja sää, maastonmuodot sekä kasvillisuuden rakenne. Suomessa nähdään hyvin harvoin todella tuhoisia ja laaja-alaisia maastopaloja, koska paloympäristöstämme uupuvat useimmat vaarallisille maastopaloille tyypilliset taustatekijät kuten palokauden aikaiset voimakkaat tuulet ja pitkät sateettomat periodit, sekä jyrkkäpiirteinen topografia. Lisäksi metsämaisema nykyisellään sisältää runsaasti sekä luontaisia että ihmisen rakentamia paloesteitä. Palojen pääasiallinen polttoaine suomalaisissa talousmetsissä on metsänpohjan sammalkerros, johon on sekoittunut vähäisessä määrin kasvillisuuskariketta. Huokoisen ja ilmavan rakenteensa ansiosta sammalkerros kuivuu suotuisien sääolosuhteiden vallitessa nopeasti ja levittää paloa tehokkaasti. Puusto säätelee välillisesti sammalkerroksen kosteuspitoisuutta ja syttyvyyttä muokkaamalla metsänpohjalla vallitsevia sadanta-, tuuli- ja säteilyolosuhteita. Puukerros voi myös osallistua aktiivisesti palamisreaktioon ja ääritapauksessa laajentaa palon latvapaloksi.

Tässä tutkimuksessa merkitseviksi tekijöiksi palojen syttymispotentiaalin ja käyttäytymisen muotoutumisessa osoittautuivat vallitseva puulaji, metsikön kehitysvaihe, palosää ja kasvukauden vaihe. Sammalkerros oli keskimäärin kuivin ja herkimmin syttyvä hakkuuaukoilla, joissa puiden muodostamaa latvuskerrosta oli vähän tai ei ollenkaan. Metsikköpolttokokeissa palot kuitenkin etenivät nopeimmin ja olivat intensiivisimpiä 30–45-vuotiaissa puolukkatyypin männiköissä. Sulkeutuneiden kuusikoiden syttymisherkkyys oli alhaisin tutkituista metsikkörakenteista. Yleisin palotyyppi olivat pintapalot. Puiden latvuskerros osallistui palamisreaktioon erityisesti tiheissä männiköissä. Palojen syttymisherkkyyttä selitti parhaiten kanadalainen Fire Weather Index. Suomessa nykyisin käytössä oleva metsäpalovaroitusindeksi selitti hyvin metsänpohjan kosteuspitoisuutta eri metsikkörakenteissa. Kasvukauden vaihe vaikutti palojen leviämispotentiaaliin ja toisaalta paloindeksien kykyyn arvioida palo-olosuhteita. Metsikkörakenteen huomiointi yleisesti paransi säähän pohjautuvien indeksien palo-olosuhteiden laadun arviointitarkkuutta.

  • Tanskanen, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti heidi.tanskanen@helsinki.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)
Pekka Hyvönen. (2007). The updating of forest resource data for management planning for privately owned forests in Finland. https://doi.org/10.14214/df.38

Yksityismetsien metsävaratietojen ajantasaistus metsäsuunnittelua varten.

Suomessa metsävaratiedot metsäsuunnittelua varten on perinteisesti kerätty 10–15 vuoden välein toistettavilla kuvioittaisilla maastoarvioinneilla. Kerättyä metsävaratietoa käytetään tilakohtaisten metsätaloussuunnitelmien laadinnassa. Inventointien välissä metsätaloussuunnitelmaa ja metsävaratietoa voidaan käyttää esimerkiksi puukaupan ja metsänhoidon operatiivisen toiminnan suunnittelussa. Operatiivisessa suunnittelussa tiedon tulee olla mahdollisimman ajantasaista. Tämän vuoksi kiinnostus kustannustehokkaita metsävaratiedon ajantasaistusmenetelmiä kohtaan on lisääntynyt.

Tutkimuksen tavoitteena oli testata mahdollisia menetelmiä yksityismetsien metsävaratiedon ajantasaistukseen. Pääkriteerinä menetelmien valinnassa oli, että menetelmät voidaan liittää metsäkeskusten käytössä olevaan suunnittelujärjestelmään kohtuullisilla järjestelmän muutoksilla. Kolme testattua menetelmää olivat: a) automaattinen kuvioittainen ja osakuvioittainen tulkinta kaukokartoitusmateriaaleilta hyödyntäen ei-parametrista estimointia, b) muutosten seuranta sekä c) kuviotason muutostunnistus ilmakuvilta.

Automaattinen kuviotason tulkinta keskiresoluution satelliittikuvalta sekä kuvio- ja osakuviotason tulkinta korkean resoluution ilmakuvalta eivät yltäneet asetettuihin metsikkötunnusten ja toimenpide-esitysten tarkkuustavoitteisiin. Näillä menetelmillä voidaan kuitenkin tuottaa kohtuullisen tarkkaa metsikkötietoa. Osakuvioittainen ilmakuvatulkinta todettiin jatkotutkimusten arvoiseksi.

Muutoskuvioiden seuranta todettiin mahdolliseksi menetelmäksi metsävaratietojen ajantasaistuksessa. Kuvioilla tehdyistä metsänhoidollisista toimenpiteistä löydettiin 75 % metsäkeskuksen ja metsänhoitoyhdistyksen tietokannoista. Ajantasaistetun metsätaloussuunnitelman koostamisessa muuttumattomien kuvioiden puustotiedot ajantasaistettiin kasvumalleilla ja toimenpidekuvioiden puustotiedot uusilla inventointitiedoilla. Näin koostettu suunnitelma oli yhtä luotettava kuin pelkästään uudesta inventointitiedosta koostettu suunnitelma. Eriaikaisiin ilmakuviin perustuva kuvioiden muutostunnistus todettiin tehokkaaksi apumenetelmäksi muutosten seurannassa. Muutosluokituksen kokonaistarkkuus oli lähes 85 % ja harvennetuista kuvioista löydettiin 84 %.

Tämän tutkimuksen tulosten perusteella muutoskuvioiden seuranta täydennettynä eriaikaisten ilmakuvien muutostunnistuksella on vaihtoehtoinen menetelmä yksityismetsien metsävaratietojen ajantasaistuksessa.

  • Hyvönen, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti pekka.hyvonen@metla.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)
Mari Pihlatie. (2007). Nitrous oxide emissions from selected natural and managed northern ecosystems. https://doi.org/10.14214/df.36

Typpioksiduuli (N2O) on voimakas kasvihuonekaasu alailmakehässä ja osallistuu otsonia tuhoaviin reaktioihin yläilmakehässä. Sen pitoisuus alailmakehässä on jatkuvasti kohonnut. Maan mikrobitoiminta on merkittävin typpioksiduulin lähde ilmakehään, mutta maaperän prosessit typpioksiduulin lähteinä ja nieluina ja typpioksiduulin kuljetusmekanismit maasta ilmakehään tunnetaan huonosti. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli määrittää N2O-päästöjä erilaisissa pohjoisen ilmastovyöhykkeen maaekosysteemeissä ja tutkia typpioksiduulin tuotto- ja kuljetusprosesseja maasta ilmakehään. Typpioksiduulipäästöjä mitattiin maatalous- ja metsämailla sekä kaatopaikalla. Mittauspaikoiksi valittiin sellaisia ekosysteemejä, joiden arvioitiin olevan merkittäviä typpioksiduulin päästölähteitä, mutta joista oli olemassa vain vähän aikaisempaa mittaustietoa. Mittaukset tehtiin gradientti-, kammio- ja kovarianssimenetelmillä. Typpioksiduulin tuotto- ja kuljetusprosesseja tutkittiin laboratorio- ja kenttäkokein.

Laboratoriokokeissa havaittiin, että maatalousmaiden typpioksiduulin tuotto lisääntyy radikaalisti maan kosteuden kasvaessa. Maan mikrobiologisten prosessien, nitrifikaation ja denitrifikaation, osuudet typpioksiduulin tuotossa olivat riippuvaisia maalajista. Laboratorio-oloissa tehdyissä kokeissa havaittiin myös, että puiden taimet pystyvät kuljettamaan maaperässä tuotettua typpioksiduulia ilmakehään. Mikäli merkittävä osa maassa tuotetusta typpioksiduulista kulkeutuu ilmakehään puiden kautta, nykyiset arviot metsämaiden N2O-päästöistä voivat olla aliarvio todellisista ekosysteemitason päästöistä. Typpioksiduulipäästöt metsämailta ja kaatopaikalta olivat hyvin vaihtelevia ajan ja mittauspaikan suhteen. Pinta-alallisesti keskiarvoistava kovarianssimenetelmä osoittautui erittäin käyttökelpoiseksi mittausmenetelmäksi ekosysteemitason päästöjen arvioinnissa sekä metsämaalla että kaatopaikalla. Boreaalisen vyöhykkeen kangasmetsän päästöt olivat erittäin pieniä, ja ajoittain metsämaa toimi typpioksiduulin nieluna. Pienistä päästöistä huolimatta, gradienttimenetelmällä havaittiin selkeää vuodenaikaisvaihtelua typpioksiduulin tuotossa. Pääosa typpioksiduulin mikrobiologisesta tuotosta ja kulutuksesta tapahtui maan orgaanisessa pintakerroksessa. Kaatopaikkojen typpioksiduulipäästöt olivat yhdestä kahteen kertaluokkaa suuremmat kuin päästöt maatalousmailta. Kaatopaikkojen pienen pinta-alan vuoksi niiden merkitys Suomen kokonaispäästöihin on kuitenkin pieni.

Tutkimus osoitti, että N2O-päästöt erilaisista ekosysteemeistä vaihtelevat huomattavasti ajan ja paikan suhteen. Päästöjen suuren vaihtelun vuoksi lisää päästömittauksia sekä päästövertailuja eri menetelmillä tarvitaan jotta typpioksiduulin virrat maasta ilmakehään voidaan arvioida tarkemmin.

  • Pihlatie, University of Helsinki, Faculty of Biosciences ORCID ID:Sähköposti mari.pihlatie@helsinki.fi (email)
Aki Villa. (2007). Fuel switching, energy saving and carbon trading – three ways to control carbon dioxide emissions in the Finnish forest industry. https://doi.org/10.14214/df.35

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

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

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

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

  • Villa, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti aki.villa@joensuu.fi (email)
Tero Heinonen. (2007). Developing spatial optimization in forest planning. https://doi.org/10.14214/df.34

Metsäsuunnitteluongelma koostuu yleensä monista ristiriitaisistakin tavoitteista ja useasta suunnittelukaudesta. Lisäksi suunnittelualueeseen kuuluu lukuisia metsikkökuvioita. Optimointiongelman ratkaisuavaruus voi olla valtava. Tällöin ongelma on ratkaistavissa vain numeerisilla menetelmillä. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli kehittää heurististen optimointimenetelmien soveltuvuutta spatiaalisiin metsäsuunnitteluongelmiin ja vertailla eri heuristiikkojen kykyä ratkaista erilaisia ongelmia. Tavoitteena oli myös kehittää uusia ratkaisumenetelmiä yhä vaikeutuviin spatiaalisiin metsäsuunnitteluongelmiin.

Kun perinteisiä paikallisen haun heuristiikkoja sovelletaan metsäsuunnitteluun, tarkastellaan vain yhtä kuviota kerrallaan ja vaihdetaan sen käsittelyä, jos käsittely parantaa ratkaisua. Tässä väitöskirjassa vaihdettiin kahden kuvion käsittelyä samanaikaisesti. Tämä paransi huomattavasti ratkaisun spatiaalista rakennetta varsinkin yksinkertaisempien heuristiikkojen kohdalla. Paikallisen haun heuristiikkojen suorituskyky on riippuvainen hakua ohjaavista parametreista. Tässä väitöskirjassa kehitettiin automatisoitu menetelmä optimaalisten parametrien löytämiseksi. Menetelmällä löydettiin loogiset ja tehokkaat parametrit paikallisen haun menetelmille rajoitetulla hakuajalla.

Kuvionrajat on perinteisesti muodostettu pysyviksi, ja yksittäiset kuviot oletetaan ominaisuuksiltaan homogeenisiksi. Tämä voi rajoittaa metsän resurssien tehokasta hyväksikäyttöä. Kaukokartoitusmenetelmien kyky tuottaa yhä luotettavampaa metsikkötietoa on lisännyt kiinnostusta pienipiirteisemmän tiedon käyttöön metsäsuunnittelussa. Tässä väitöskirjassa tutkittiin rasterisolujen käyttöä ja merkitystä metsäsuunnittelussa. Spatiaalisten tavoitteiden avulla rasterisoluista muodostettiin dynaamisia käsittely-yksiköitä. Spatiaalisen optimoinnin ja rasterisolujen avulla pystyttiin samalla puuntuotannon tasolla tuottamaan enemmän vanhan metsän pinta-alaa kuin ennakkokuvioinnilla.

Suurten suunnitteluongelmien laskennallista taakkaa voidaan vähentää käyttämällä hajautettuja laskentamenetelmiä. Hajautettuun optimointiin perustuvia soluautomaattia ja redusoitujen kustannusten spatiaalista menetelmää sovellettiin tässä väitöskirjassa spatiaalisiin metsäsuunnitteluongelmiin. Hajautetut lähestymistavat pienensivät ratkaisuavaruutta pieneen osaan paikallisen haun menetelmän ratkaisuavaruudesta, ja näin vähensivät spatiaalisen optimoinnin ajan käyttöä parantamalla samanaikaisesti ratkaisujen laatua.

  • Heinonen, University of Joensuu, Faculty of Forestry ORCID ID:Sähköposti tero.heinonen@joensuu.fi (email)

Kirjaudu 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