Dissertationes Forestales 2011

Anna Rytkönen. (2011). Phytophthora in Finnish nurseries. https://doi.org/10.14214/df.137

Ihmisen kuljettamat kasvit ja kasvituotteet ovat nykyään pääasiallinen kanava kasvitaudinaiheuttajien ja tuhohyönteisten kulkeutumiselle maasta toiseen. Kasvitaudinaiheuttajista ehkä pahamaineisimpia ovat Phytophthora-suvun lajit, jotka ovat vieraslajeina aiheuttaneet dramaattisiakin tautiepidemioita kasvintuotannossa, metsätaloudessa sekä luonnonekosysteemeissä ympäri maailmaa. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli selvittää mitä Phytophthora-lajeja meillä jo esiintyy ja mitkä ovat ne kasvilajit joilla ne voivat aiheuttaa tauteja, sekä rajoittaako talvi niiden vakiintumista pysyväksi uhkaksi kasvituotannossa. Tutkimuksen aikana kehitettiin myös molekyylibiologiaan perustuva työkalu Phytophthora-lajien tunnistamiseksi suoraan kasvimateriaalista. Tutkimus osoitti jo 1990-luvulla Suomeen vakiintuneen vieraslajin, Phytophthora cactorumin, selviävän luonnonvesissä, ja kasteluveden olevan mahdollinen koivun levälaikun tartuntalähde taimitarhoilla. Tämä lajin lisäksi koristekasvitarhojen alppiruusuista löytyi kolme Suomelle uutta Phytophthora-lajia: P. ramorum, P. plurivora ja P. pini, joista toinen eristettiin myös syreeniltä. Näistä ainoa karanteenilaji, P. ramorum, oli kylmänkestävyystesteissä parhaiten sopeutunut kasvamaan kylmissä lämpötiloissa ja se pystyi myös selviämään taimitarhalla 6 vuoden ajan huolimatta vuotuisista hävitystoimenpiteistä. Tartuntakokeissa P. plurivora ja lähisukulainen P. pini pystyivät paitsi tartuttamaan useampia suomalaisia puu- ja kasvilajeja kuin P. cactorum ja P. ramorum, myös aiheuttivat suurempaa kuolleisuutta. Suomen metsätaimitarhojen yleisin puulaji, metsäkuusi (Picea abies), oli erittäin altis P. plurivoran ja P. pinin infektiolle. P. plurivoralla tartutettujen kuusen versojen solukkoleikkeissä sen havaittiin tappavan soluja nopeasti kuusen lähes kaikissa solukoissa. Oireet ilmenivät neljän päivän kuluttua tartutuksesta. Väitöstutkimuksessa kehitetty DNA-pohjainen työkalu (PCR-DGGE) tunnisti luotettavasti Phytophthora-tartunnan suoraan kasvinäytteistä. Sillä pystyttiin myös tunnistamaan laji, jolla kasvi oli tartutettu, sekä löytämään myös useampi laji samasta näytteestä. Menetelmä on halpa ja nopea käytettäväksi joko yksinään tai yhdessä muiden Phytophthora-mikrobien tunnistusmenetelmien kanssa. Havaittujen Phytophthora-lajien ominaisuudet, kuten kyky säilyä alhaisissa lämpötiloissa ja tartuttaa luonnonkasveja, mahdollistavat niiden leviämisen taimitarhoilta luontoon. On hyvin todennäköistä että uusia Phytophthora-suvun aiheuttamia tauteja havaitaan sekä Suomesta että muista pohjoismaista ellei kasvikauppaa rajoiteta ja/tai kasvintarkastustoimenpiteitä tehosteta Euroopan sisällä.

  • Rytkönen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti anna.rytkonen@metla.fi (email)
Pradipta Halder. (2011). Bioenergy knowledge, perceptions, and attitudes among young citizens – from cross-national surveys to conceptual model. https://doi.org/10.14214/df.135

Nuorten kansalaisten bioenergiaan liittyvät tiedot ja käsitykset sekä suhtautuminen bioenergiaan - kansainvälisestä kyselytutkimuksesta konseptuaaliseen malliin

Väitöskirjatyössä on tutkittu kansainvälisen aineiston avulla koululaisten bioenergiaan liittyviä tietoja ja käsityksiä sekä suhtautumista bioenergiaan. Aineistoa on analysoitu käyttämällä tilastollisia malleja ja malleilla on selitetty koululaisten aikomuksiaan käyttää bioenergiaa. Tutkimuksessa käytettiin esitutkimuksessa testattua kyselylomaketta, jolla kerättiin 15 vuotiaiden koululaisten keskuudesta laaja-aineisto (1903 koululaista) Suomesta, Taiwanilta, Turkista ja Slovakiasta.

Tutkimuksessa havaittiin, että koululaisten enemmistön tiedot olivat ainoastaan perustasoa, ja vain selvän vähemmistön tietojen taso osoittautui korkeaksi. Koululaisten käsitykset metsäbioenergian tuotantoa kohtaan olivat yleisesti hyvin kriittisiä. Tutkimus osoitti kuitenkin, että koululaisten suhtautuminen bioenergiaan oli positiivista, kun tarkasteluun sisällytettiin aikomus käyttää bioenergiaa. Koululaiset, joiden tiedot bioenergiasta olivat parhaimmat, olivat käsitysten ja suhtautumisen osalta kaikkein kriittisimpiä.

Tutkimuksessa havaittiin suomalaisten koululaisten osalta, että koulu, koti ja media vaikuttivat merkittävästi koululaisten bioenergiaan liittyviin tietoihin ja käsityksiin. Kansainvälisen aineiston analyysissä havaittiin kolme ulottuvuutta, jotka kuvasivat erilaisia näkökulmia, jotka liittyivät koululaisten tietoihin ja käsityksiin sekä suhtautumiseen bioenergiaan. Regressioanalyysiin perustuva malli osoitti, että koululaisten aikomukset käyttää bioenergiaa olivat yhteydessä bioenergiaan liittyvien käsitysten yhteiskunnallisiin aspekteihin.

Tutkimusten tulosten perusteella voidaan suositella, että politiikan linjaajien ja ammattilaisten on lisättävä koululaisten keskuudessa yleistä bioenergiatietoisuutta. Samalla koululaisia on syytä pitää merkittävänä sidosryhmänä, kun politiikkalinjauksia tehdään yhteiskunnassa. Tutkimus tukee myös ajatusta siitä, että bioenergiapolitiikka ja bioenergiaan liittyvät koulutusstrategiat on syytä kytkeä toisiinsa entistä paremmin.

  • Halder, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti pradipta.halder@uef.fi (email)
Marc Borrega. (2011). Mechanisms affecting the structure and properties of heat-treated and high-temperature dried Norway spruce (Picea abies) wood. https://doi.org/10.14214/df.134

Lämpökäsitellyn ja kuumakuivatun kuusipuun (Picea abies) rakenteeseen ja ominaisuuksiin vaikuttavat mekanismit Puu on luonnon polymeerimateriaali, jota yleisesti käytetään rakentamisessa, huonekaluissa ja muissa tuotteissa. Moni sovellus vaatii puun kuivaamista johonkin soluseinämän kyllästymispistettä alempaan kosteuteen. Kuivauksessa puun rakenne ja ominaisuudet muuttuvat. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena on ollut tutkia mekanismeja, jotka ilmenevät puun kuivauksessa sekä selvittää näiden mekanismien vaikutusta puun rakenteeseen ja ominaisuuksiin. Mekanismien vaikutusten ymmärtäminen on tärkeää, jos halutaan kehittää materiaaliominaisuuksia parantavia kuivausmenetelmiä. Tulosten mukaan puun pitkäaikainen lämpökäsittely aiheuttaa termistä hajoamista. Hajoamislämpötila alenee kosteuden vaikutuksesta, esimerkiksi jos puuta kuivataan normaalia kosteammissa olosuhteissa. Termisen hajoamisen aiheuttama massahäviö heikentää puun mekaanisia ominaisuuksia ja alentaa kostumistaipumusta. Jälkimmäinen alenee myös palautumattomien vetysidosten muodostuessa kuivauksen aikana ns. sarveistumisilmiössä. Sarveistuminen lisääntyy kuivausolojen muuttuessa rajummiksi. Tuotteen jäykkyyden ja lujuuden kannalta massahäviö ja sarveistuminen ovat kilpailevia mekanismeja. Kuivaus aiheuttaa mikroskooppisia vaurioita, kun puun soluseinien kerrokset kutistuvat anisotrooppisesti. Korkeassa lämpötilassa tapahtuva hidas kuivaus minimoi nämä vauriot. Termisen hajoamisen vaikutukset kuitenkin kompensoivat jännitysten laukeamisen tuomat edut tuotteen mekaanisissa ominaisuuksissa. Näitä ominaisuuksia voidaan parantaa nopealla kuivauksella korkeassa lämpötilassa termistä hajoamista välttäen ja sarveistumista edistäen. Vähentyvä kostumistaipumus parantaa myös muita ominaisuuksia kuten mittapysyvyyttä. Kevätpuun makrohuokosia sulkeutui kuumakuivauksessa, mikä voidaan tulkita palautumattomien vetysidosten muodostumiseksi. Jännityksen relaksaatio hitaassa kuumakuivauksessa vähensi mikrohalkeamia kevätpuussa ja tästä seurasi pienempi jäätymättömän veden määrä. Jäätymättömän veden määrä ylipäätään oli pienempi kuin aiemmin on raportoitu, kun laskelmissa otettiin huomioon faasimuutoksen vaikutus veden lämpökapasiteettiin.

  • Borrega, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti marc.borrega@aalto.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)
Liisa Kulmala. (2011). Photosynthesis of ground vegetation in boreal Scots pine forests. https://doi.org/10.14214/df.132

Pintakasvillisuuden hiilensidonta boreaalisissa mäntymetsissä

Boreaalisten metsien hiilensidontatutkimus on keskittynyt pääasiassa puihin, vaikka monet pintakasvilajit yhteyttävät tehokkaasti ja voivat siten vaikuttaa merkittävästi metsikön hiilensidontaan. Tässä työssä tarkastelen yleisimpien pintakasvilajien yhteytystä viidessä eri-ikäisessä metsässä sekä kahdella ravinteeltaan toisistaan hyvin poikkeavalla hakkuuaukolla.

Ainavihantojen kasvien biomassa oli runsain karulla hakkuuaukolla ja metsikön alla, kun taas heinät ja ruohot vallitsivat ravinteikkailla ja avoimilla alueilla. Putkilokasvien yhteytysnopeudella oli selkeä vuosirytmi, joka ainavihannilla varvuilla alkoi aiemmin ja päättyi myöhemmin kuin kesävihannilla kasveilla. Lajinsisäinen vaihtelu ja itsevarjostus aiheuttivat kuitenkin tasovaihtelua yhteytysnopeuteen. Valo, lämpötilahistoria, maan kosteus ja viimeaikaiset hallat selittivät varpujen kuten myös osin muiden kasvilajien yhteytysnopeuden muutoksia. Sammaleilla ei sen sijaan ollut havaittavissa selkeää vuosirytmiä, vaan valo sekä sateisuus selittivät suurimman osan sammalten yhteytysnopeuden muutoksista. Saavutetut laji- ja lehtimassakohtaiset yhteytysnopeudet muutettiin maapinta-alakohtaiseksi hiilensidonnaksi käyttäen inventoitua lajien keskimääräistä lehtimassaa. Koko kasvukauden hiilensidonta integroitiin ympäristötekijöiden muutosten avulla. Lehtimassaan perustuva yhteyttäminen oli nopeinta kesävihannilla lajeilla, mikä johti huomattavasti korkeampaa yhteytystuotokseen viljavalla hakkuuaukolla kuin karulla. Yhteytystuotos laski metsikön iän kasvaessa, sillä lajikoostumus muuttui kohti ainavihantia lajeja ja valon intensiteetti laski latvuksen kasvaessa. Lisäksi varpujen lehtimassakohtainen yhteytysnopeus hidastui ympäröivien puiden iän myötä. Eri mittausmenetelmät johtivat erilaisiin tuloksiin, joten mittausmenetelmän valintaan on kohdistettava erityistä huomiota.

  • Kulmala, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti liisa.kulmala@helsinki.fi (email)
Qu Mei. (2011). Social climate of forest bioenergy development in China among forestry stakeholders. https://doi.org/10.14214/df.131

Kiinan bioenergia-alan kehittymiseen liittyvä sosiaalinen ilmasto metsätalouden toimijoiden keskuudessa

Teollistumisen ja kaupungistumisen myötä energiaturvallisuus on noussut merkittäväksi asiaksi kaikkialla maailmassa. Erityisesti Kiinassa energiaturvallisuudesta on tullut erittäin tärkeä yhteiskunnallinen kysymys. Taloudellisen kasvun lisäksi myös biotalouden kehittämisen tarve edellyttää energiatalouden tehostamista ja siirtymistä uusiutuvan energian kuten bioenergian käyttöön. Metsäbioenergian käyttöä on edistetty sekä lisäämällä kannustimia että kehittämällä ja ottamalla käyttöön uutta teknologiaa Kiinassa. Bioenergian heikko hyväksyntä kansalaisten keskuudessa on kuitenkin heikentänyt kehittämisen edellytyksiä. Tilanteen parantamiseksi on pyrittävä ymmärtämään hyväksyttävyyteen ja positiiviseen suhteutumiseen vaikuttavia tekijöitä sekä mahdollisesti myös pyrittävä lisäämään aktiivisesti hyväksyttävyyttä.

Metsätalouden toimijat työskennellessään operatiivisissa ja hallinnollisissa tehtävissä ovat avainasemassa pyrittäessä kehittämään metsäbioenergiaa Kiinassa. Heidän käsityksensä vaikuttaa tuotannon ja markkinoiden kehittymiseen ja bioenergian kulutukseen erityisesti aloitettaessa modernisoimaan bioenergiataloutta. Metsätalouden toimijoiden jakama luotettava tieto tukee ja lisää yhteiskunnallista hyväksyttävyyttä.

Tämän työn tavoitteena on tutkia metsäbioenergian kehittymistä Kiinassa ja tunnistaa metsäalan toimijoiden vaikutusta politiikkatoimiin ja niiden toteuttamiseen. Tutkimuksessa asetettiin seuraavat yksityiskohtaiset tehtävät: 1) hallinnon ja yleisön bioenergiaan liittyvät keskustelut internetissä sisältöanalyysin avulla, 2) bioenergiakehityksen arviointi alan asiantuntijoiden kanssa totutetun Delphi-kyselyn avulla, 3) opiskelijoiden ja ammattilaisten bioenergiaan liittyvien tietojen, tietolähteiden sekä käsitysten, suhtautumisen ja valintojen tutkiminen.

Tutkimuksen tulosten mukaan 1) internetissä julkaistujen uutisartikkelien määrä heijastaa hallituksen politiikan muutoksia, 2) tutkimuksen ja teknologian puutteet, politiikan ja ohjauksen heikkoudet sekä alhainen tietoisuuden taso ja heikko yhteiskunnallinen arvostus olivat kehittämisen suurimpia esteitä, 3) biopolttoaineet ovat tärkeitä liikennepolttoaineita tulevaisuudessa ja asiantuntijat arvioivat, että ne korvaavat uusiutumattoman öljyn kymmenessä vuodessa, 4) opiskelijat ja metsäalan ammattilaiset arvioivat, että internet ja televisio ovat tärkeimmät tietolähteet, 5) asiantuntijoiden ja ammattilaisten näkemykset ovat hyvin samanlaisia, mutta opiskelijat esittivät monia edellisten käsityksistä poikkeavia bioenergiaan liittyviä käsityksiä.

Tutkimus tarjoaa ensimmäisen katsauksen eri toimijoiden bioenergian kehittämiseen liittyvistä käsityksistä ja näkymistä Kiinassa. Havainnot osoittavat, että tutkimuksessa haastateltujen toimijoiden keskuudessa tuntemukset bioenergiaa kohtaan ovat enimmäkseen myönteisiä ja että heidän käsityksensä mukaan Kiinassa on hyvät mahdollisuudet hyödyntää merkittävää bioenergiapotentiaalia.

  • Mei, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mei.qu@uef.fi (email)
Lei Wang. (2011). Factors affecting perceptions of corporate social responsibility implementation: an emphasis on values. https://doi.org/10.14214/df.130

Yritysten yhteiskuntavastuuseen vaikuttavat tekijät: arvonäkökulmasta

Tämä väitöskirja on tutkimus yritysten sidosryhmien yhteiskuntavastuuseen (CSR) liittyvistä käsityksistä. Päätarkoituksena on tarkastella ihmisten arvojen vaikutusta heidän käsityksiinsä yritysten yhteiskuntavastuuseen liittyen. Väitöskirja tarkastelee käsityksiä yhteiskuntavastuusta sekä yksilöiden ja sidosryhmien (emic) että kulttuurivertailun (etic) kautta käyttäen empiiris-kuvailevaa tutkimusstrategiaa. Tutkimus perustuu kvantitatiiviseen haastatteluaineistoon kiinalaisten, suomalaisten ja amerikkalaisten metsäteollisuuden ja muun teollisuuden sidosryhmistä. Väitöskirja koostuu neljästä julkaistusta artikkelista ja kahdesta käsikirjoituksesta.

Teoreettiselta kannalta väitöskirja luo uutta filosofista ja luovaa näkökulmaa nykyaikaiseen yhteiskuntavastuututkimukseen, jota tässä kutsutaan ”harmonia-lähestymistavaksi”. Empiirisessä osassa väitöskirjassa arvioidaan arvonäkökulmasta yritysten yhteiskuntavastuuta kattaen laajan alan yritystoiminnasta CSR-raportointiin, liiketoimintaetiikkaan ja yhteiskuntavastuun kolmeen osa-alueeseen liittyen.

Tutkimuksessa tarkastellaan haastattelututkimuksen keinoin yritysten sidosryhmien käsityksiä yhteiskuntavastuusta ja sen tärkeydestä kuvailevan analyysin, demografisen ryhmävertailun ja käsityksien hypoteettisten vaikuttimien vertailun kautta.

Tutkimuksen tulosten mukaan yhteiskuntavastuun tavoitteena tulisi olla yritysten korkeimman johdon kyky ottaa huomioon ja hallita erilaisten ja ristiriitaisten sidosryhmien intressejä.

Arvojen merkitys eettiseen käyttäytymiseen ja päätöksentekoon on yleisesti tunnustettu. Väitöskirja tarjoaa tähän empiiristä tukea korostamalla arvojen vaikutusta käsityksiin yhteiskuntavastuusta. Vastuullinen käyttäytyminen ja yhteiskuntavastuun käytännöntason kehittäminen edistävät ihmisten hyveellisyyttä ja herättävät siksi kysymyksen moraalis-eettisen kasvatuksen roolista.

Osajulkaisujen maakohtaiset vertailut Kiinan, Suomen ja USA:n välillä lisäävät ymmärrystä sidosryhmäodotuksista nouseviin haasteisiin ja mahdollisuuksiin yhteiskuntavastuun ja kestävän kehityksen kannalta. Samankaltaisuudet yhteiskuntavastuukäsitysissä eri maiden välillä voivat edistää kansainvälistä yhteistyötä, kun taas eroavaisuudet avaavat uusia mahdollisuuksia ja moninaisia ratkaisuja CSR-kysymyksiin paikallisissa olosuhteissa.

  • Wang, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti lei.wang@helsinki.fi (email)
Anu Hynninen. (2011). Use of wetland buffer areas to reduce nitrogen transport from forested catchments: Retention capacity, emissions of N2O and CH4 and vegetation composition dynamics. https://doi.org/10.14214/df.129

Typpikuormituksen vähentäminen pintavalutuskenttien avulla metsävaluma-alueilla: Pidätystehokkuus ja ympäristövaikutukset

Tehokkaimpana vesiensuojelukeinona metsätaloudessa pidetään tällä hetkellä pintavalutuskenttiä, joiden kautta metsänkäsittelyalueiden vedet ohjataan vesistöön. Pintavalutuskenttä voidaan perustaa joko johtamalla valuma-alueen vedet luonnontilaiseen kosteikkoon tai ennallistamalla valuma-alueella oleva ojitettu suo. Pintavalutuskentillä vesi puhdistuu kosteikkoekosysteemille luontaisten fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten prosessien seurauksena. Pintavalutuskenttien käyttöä metsätalouden valumavesien puhdistamisessa on tutkittu kiintoaineen ja fosforin osalta, mutta niiden tehokkuudesta typen pidättäjinä tiedetään vähän. Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli selvittää pintavalutuskenttien käytön merkitys typpikuormituksen torjunnassa sekä tutkia käytön aiheuttamia ympäristövaikutuksia. Typen pidätystehokkuuden ohella tutkimuksessa selvitettiin keskeisimmät pidättymiseen vaikuttavat tekijät, pintavalutuskenttien käytön vaikutukset metaani- ja typpioksiduulipäästöihin sekä pintavalutuksen aiheuttamat muutokset kenttien kasvilajikoostumuksessa.

Typen pidätystehokkuutta tutkittiin lisäämällä ammoniumnitraattia pintavalutuskentille valuviin vesiin. Ammoniumtypen pidättymistä selvitettiin lisäksi tilanteissa, joissa kuormitus oli peräisin kunnostusojitustoimenpiteistä. Typpikuormituksen vaikutusta typpioksiduulipäästöihin tutkittiin suljetun kammion menetelmällä aluksi viidellä pintavalutuskentällä, minkä jälkeen koe toistettiin yhdellä pintavalutuskentällä intensiivisemmällä näytteenotolla. Ennallistamalla muodostettujen pintavalutuskenttien ja luonnontilaisille soille perustettujen kenttien metaaniemissioita tutkittiin pintavalutuskentillä kaasunäytteiden avulla sekä määrittämällä turpeessa esiintyvät metaanintuottaja- ja hapettajamikrobipopulaatiot. Pintavalutuksesta aiheutuvia kasvilajikoostumuksen muutoksia tutkittiin vuosien 1996 ja 2009 välillä.

Pintavalutuskentät vähensivät tehokkaasti valumavesien typpikuormitusta. Tärkeimmät pidätystehokkuutta selittävät tekijät olivat pintavalutuskentän koko ja muoto sekä kentälle tuleva valunta ja typpikuormituksen määrä. Tutkimus osoitti, että typpioksiduulipäästöt voivat hetkellisesti kasvaa suuren kuormituksen jälkeen, mutta kokonaispäästöt jäävät pieniksi verrattuna esimerkiksi metsäojitettuihin minerotrofisiin soihin tai maatalouskäytössä oleviin soihin. 10–12 vuotta sitten ennallistamalla perustettujen pintavalutuskenttien metaanipäästöt jäivät selkeästi luonnontilaisille soille perustettujen pintavalutuskenttien päästöjä pienemmiksi. Syynä ennallistettujen pintavalutuskenttien pienempiin päästöihin oli metaanintuottajamikrobien hidas toipuminen ennallistamisen jälkeen. Pintavalutuskenttien käytön merkittävimmäksi haitalliseksi ympäristövaikutukseksi osoittautui kasvillisuuden lajikoostumuksen muuttuminen. Suurimmat muutokset havaittiin pintavalutuskenttien yläosissa ja rimpi- ja tasapinnoilla, kun taas kenttien alaosissa ja mätäspinnoilla muutokset olivat vähäisempiä. Kasvillisuusmuutoksista johtuen uhanalaisia suotyyppejä edustavia luonnontilaisia soita ei tulisi käyttää pintavalutuskenttinä, vaan uudet pintavalutuskentät tulisi ensisijaisesti rakentaa ennallistamalla aiemmin ojitettu suo.

  • Hynninen, University of Helsinki, Department of Geosciences and Geography ORCID ID:Sähköposti anu.hynninen@metla.fi (email)
Javier Arevalo. (2011). International perceptions of university forestry education – an analysis of student motivation, competencies, and curricula. https://doi.org/10.14214/df.128

Yliopistotasoisen metsäalan koulutuksen kansainväliset käsitykset – analyysi opiskelijoiden motivaatiosta, valmiuksista ja opintosuunnitelmista

Tässä väitöskirjatyössä tarkasteltiin opiskelijoiden, yliopistojen ja työnantajien käsityksiä metsäalan koulutuksesta ja metsäalan ammateista kansainvälisestä näkökulmasta. Työssä tutkittiin erityisesti metsäalan opiskelijoiden motivaatiota, ainekohtaisia ja yleisiä valmiuksia, opintosuunnitelmia sekä työllistymisnäkymiä. Tutkimustuloksia analysoitiin sekamenetelmin yhdistäen sekä kvantitatiivisia että kvalitatiivisiä lähestymistapoja. Tapaustutkimusaineistoiksi valittiin kolme kandidaatin koulutusohjelmaa, jotka olivat Kiinasta, Brasiliasta ja Suomesta sekä yksi kansainvälinen maisterin koulutusohjelma. Yhteensä tarkasteltiin 604 opiskelijan käsityksiä. Näiden lisäksi työssä hyödynnettiin yleiseurooppalaista tutkimusta metsäalan yliopistoista ja työnantajista sekä laadittiin laaja kirjallisuuskatsaus.

Tutkimustulokset osoittavat lukuisia yhtäläisyyksiä ja eroavuuksia käsityksistä, joita yliopistoilla, työnantajilla ja opiskelijoilla on metsäalan koulutuksesta eri vaiheissa opintoja ja eri maissa. Yksi kansainvälisistä yhtäläisyyksistä oli metsäalan opiskelijoiden kiinnostus kenttäkursseihin sekä ympäristönsuojelun eri osa-alueisiin ja ilmastonmuutokseen sekä yleinen mieltymys työskennellä julkisen metsänhoidon alalla valmistumisen jälkeen. Vanhempien vuosikurssien opiskelijat arvostivat alempien vuosikurssien opiskelijoita enemmän viestintätaitojen merkitystä. Käänteisesti opintomenestyksen arvostus laski opintovuosien myötä ilmaisten opiskelijoiden motivaation alenemista opintojen edetessä. Eroavuuksia havaittiin myös eri maiden välillä. Kiinalaiset opiskelijat pitivät tärkeinä itsenäisiä taitoja suomalaisten opiskelijoiden painottaessa viestintätaitojen merkitystä ja brasilialaisten opiskelijoiden tähdentäessä välineellisiä taitoja. Sekä yliopistot että työnantajat Euroopassa näkivät huomattavia puutteita työmarkkinoiden tarpeiden ja yliopistojen antaman koulutuksen välillä. Puutteet liittyivät ennen kaikkea ympäristöpalveluihin, hiilen kiertoon ja viestintätaitoihin. Työnantajat näkivät yliopistoja suurempia puutteita bioenergian, metsätuotteiden kaupan ja markkinoinnin alueilla sekä talous- ja hallintotieteissä. Näihin tuloksiin sekä tutkimuksessa esitettyihin muihin tuloksiin perustuen voidaan todeta selviä tarpeita kehittää nykyistä yliopistotasoista metsäalan koulutusta. Työssä esitetään näihin tarpeisiin liittyen joukko suosituksia metsäalan koulutuksen kehittämiseksi.

  • Arevalo, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti javier.arevalo@uef.fi (email)
Xiao Zhou. (2011). Seasonal responses of photosynthesis and growth of a bioenergy crop (Phalaris arundinacea L.) to climatic change under varying water regimes. https://doi.org/10.14214/df.127

Väitöskirjatyössä tutkittiin, miten ruokohelven (Phalaris arundinacea L.) fotosynteesi ja kasvu reagoivat ilmastonmuutokseen (kohotettu lämpötila, kohotettu hiilidioksidipitoisuus) ja veden saatavuuteen. Kasvihuoneessa tehdyssä faktorikokeessa ruokohelpiä kasvatettiin kahtena kasvukautena (2009–2010) neljänä toistona olosuhteissa, joissa lämpötila edusti joko kasvihuoneen ulkopuolella vallinnutta lämpötilaa tai kohottamalla tätä 3,5 °C: lla. Hiilidioksidipitoisuus oli puolestaan sama kuin kasvihuoneen ulkopuolella (380 ppm) tai liki kaksinkertainen (700 ppm) tähän verrattuna. Samaan aikaan kasvualustan (turve) kosteus osakasvustoittain oli hyvin kostea (100 % tilavuudesta), tavanomainen (50 %) tai kuiva (30 %). Kohotettu lämpötila nopeutti fotosynteesiä ja kasvua kasvukauden alkupuolella sekä nopeutti kasvun etenemistä, jolloin fotosynteesi ja kasvu hidastuivat aikaisemmin kuin kohottamattomassa lämpötilassa. Fotosynteesissä tapahtuneet muutokset olivat yhteydessä fotosynteesin biokemiassa tapahtuviin muutoksiin: kasvukauden alkupuolella kohotettu kasvatuslämpötila hidasti fotosynteesin entsymaattisia reaktiota ja valon sidontaa alhaisessa mittauslämpötilassa verrattuna tilanteeseen, jossa kasvatuslämpötilaa ei kohotettu. Korkeissa mittauslämpötiloissa tilanne oli päinvastainen. Kasvukauden loppupuolella fotosynteesin entsymaattiset reaktiot hidastuivat ja valon sidontaa väheni kaikissa mittauslämpötiloissa, jos kasvatuslämpötilaa kohotettiin. Hiilidioksidipitoisuuden kohottaminen puolestaan nopeutti kaikissa mitattuuslämpötiloissa fotosynteesiä, jos kohta fotosynteesiin entsymaattiset reaktiot ja valon sidonta hidastuivat korkeassa hiilidioksidi-pitoisuudessa kasvaneissa kasveissa. Samalla klorofyllin määrää ja typpipitoisuus vähenivät lehdissä. Veden niukka saatavuus vähensi selkeästi ruokohelven fotosynteesiä ja kasvua sekä hiilen sitoutumista kasveihin. Vaikutus oli erityisen suuri silloin, kun ruokohelpi kasvoi kohotetussa lämpötilassa. Toisaalta hiilidioksidipitoisuuden kohottaminen kompensoi kuivuuden vaikutusta, mikä vähensi korkean lämpötilan ja kuivuuden aiheuttamaa stressiä. Tutkimus osoitti, että ruokohelpi hyötyy ilmastonmuutoksesta (kohonnut lämpötila, kohonnut hiilidioksidipitoisuus), jos veden saatavuus on riittävän hyvä. Yli kasvukauden ulottuneet mittaussarjat tuottivat puolestaan aineistoa estimoida ruokohelven fysiologiaa ja kasvua kuvaavien keskeisten parametrien dynamiikkaa suhteessa kasvuolosuhteiden muutokseen, jossa lämpötila ja hiilidioksidin kohoavat mutta vaihtelevat kasvukauden eri vaiheissa. Tällaista aineistoa voidaan käyttää hyväksi mm. laadittaessa mekanistisia malleja ruokohelven kasvun simuloimiseksi vaihtelevissa olosuhteissa yli koko kasvukauden

  • Zhou, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti xiao.zhou@uef.fi (email)
Jussi Peuhkurinen. (2011). Estimating tree size distributions and timber assortment recoveries for wood procurement planning using airborne laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.126

Puutavaralajikertymien ja puiden kokojakaumien estimointi puunhankinnan tarpeisiin ilmasta tehtävältä laserkeilausaineistolta

Ilmasta tehtävä laserkeilaus on korvaamassa maastoinventointeja metsikkökuviotason inventointitiedon lähtöaineistona. Huolimatta edistysakeleista, joita on otettu erityisesti puulajeittaisten tunnusten inventoinissa, laserkeilausaineistoilta ei ole pystytty tuottamaan riittävän tarkaa tietoa puiden kokojakaumasta ja laadullisista tunnuksista puunhankinnan suunittelua varten. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena on arvioida ja kehittää laserkeilaukseen perustuvia menetelmiä puutavaralajikertymien ja puiden kokojakaumien estimointiin.

Aineistoina käytettiin laserkeilaus- ja ilmakuvausaineistoja kahdelta metsäalueelta. Matalansalo, joka sijaitsee Varkaudessa, edustaa tyypillistä talousmetsäkäytössä olevaa aluetta. Toinen testialue sijaitsi Kolin kansallispuiston eteläosassa edustaen pitkähkön aikaa käsittelemättömänä ollutta lähes luonnontilaista aluetta.

Tutkitut puustotulkintamenetelmät perustuivat joko yksinpuintulkintaa tai aluepohjaiseen estimointiin. Yksinpuintulkinnan ja aluepohjaisen estimoinin tulokset olivat keskenään vertailukelpoisia puuston keskitunnusten suhteen. Yksinpuintulkinnalla saavutettiin tarkemmat etimaatit puiden kokojakaumasta ja tukkipuun määrästä kuin vertailtavilla menetelmillä, mikäli yksittäisten puiden rajaaminen onnistui hyvin. Sen sijaan mikäli yksittäisten puiden tunnistus epäonnistui, menetelmä tuotti harhaa kokojakaumiin ja puutavaralajiosuuksiin. Lisäksi havaitiin, että puuston kokojakauma ja tilajärjestys korreloi molempien estimointimenetelmien virheiden kanssa.

Tukkitilavuuden kertymän estimointia tutkittiin käyttäen linearista regressiota ja k:n lähimmän naapurin mentelmää hyödyntäen hakkuukoneella kerättyä ennakkotietoa ja runkopankkia. Lineaarisella mallilla pystyttiin tuottamaan tarkat ennusteet tukkitilavuuden kertymästä. Lähimmän naapurin menelmällä kertymäennusteet pystyttiin tuottamaan myös sekapuustoissa puulajeittain, mutta puulajeittaisten ennusteiden tarkkuus ei ollut hyvä.

Hakkuukoneaineiston todettiin soveltuvan laserkeilaukseen perustuvien estmointimenetelmien validointiin päätehakkuilla, mikäli hakkuukoneaineisto pystytään rajaamaan kohdealueelle tarkasti ja mikäli katkontaparametrien vaihtelu voidan hallita. Sen sijaan runkopankin käyttö estimoinnin lisätietolähteenä sisälsi käytetyissä aineistoissa liikaa epävarmuuksia luotettavien tulosten saamiseksi.

  • Peuhkurinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jussi.peuhkurinen@arbonaut.com (email)
Yang Cao. (2011). Biomass production and control of nutrient leaching of willows using different planting methods with special emphasis on an appraisal of the electrical impedance for roots. https://doi.org/10.14214/df.125

Istutustavan vaikutus pajun biomassaan ja maaperän ravinteiden huuhtoutumiseen sekä impedanssimenetelmän soveltuvuus juurten mittaukseen

Pajupistokkaiden istutus voidaan tehdä joko vaaka- tai pystyasentoon, joista jälkimmäinen tapa on yleisimmin käytössä. Vaakatasoon istutettujen pistokkaiden biomassatuotoksesta ja ravinnehuuhtoumista tiedetään tällä hetkellä vähän. Tutkimuksessa selvitettiin kasvihuone- (astiakoe) ja kenttäkokein, lisääkö pajupistokkaiden (Salix schwerinii) istutus vaaka-asentoon rungon ja juurten kasvua ja väheneekö samalla ravinteiden huuhtoutuminen. Lisäksi selvitettiin istutustiheyden vaikutusta tuloksiin.

Vaakatasoon istutettujen pistokkaiden versojen pituuskasvu oli astiakokeissa kahden ensimmäisen viikon aikana heikompaa kuin pystyyn istutetuilla pistokkailla, mutta sen jälkeen ero hävisi. Molemmissa kokeissa rungon biomassa lisääntyi istutustiheyden kasvaessa. Istutustavalla ja tiheydellä ei ollut vaikutusta juurten biomassaan ja juurten ominaispituuteen (pituus/massa). Sen sijaan tiheämpi istutus lisäsi kasvatusastiakohtaista hienojuurten pinta-alaa ja absorboivaa juuripinta-alaa. Kenttäkokeessa istutusasennolla ei ollut vaikutusta ravinnehuuhtoumiin, mutta astiakokeessa vaaka-asentoon istutus hieman alensi sulfaatti- ja lisäsi fosfaattipäästöjä.

Juurten absorboiva pinta-ala määritettiin impedanssimenetelmällä astiakokeessa. Menetelmää testattiin myös nesteviljelmässä kasvatetuilla pajuilla, jolloin juurten ja rangan vaikutus mittaustuloksiin voitiin selvittää erikseen. Juurten sähkövastus (resistanssi) korreloi negatiivisesti kasvatusliuoksen kanssa kontaktissa olevan juuripinta-alan kanssa. Resistanssiin vaikutti kuitenkin voimakkaasti se, oliko juurten lisäksi myös rungon tyvi kontaktissa kasvatusliuokseen. Tämä aiheutti virheen juuripinta-alan määritykseen. Absorboivan juuripinta-alan määritys tehtiin myös impedanssispektroskopian avulla. Menetelmässä mittauspiiriä kuvattiin sähkömallilla ja mallin parametreja verrattiin juurten pituuteen ja pinta-alaan. Tutkimuksessa kehitetty sähkömalli tuotti hyviä sovitustuloksia mittausarvoihin. Mallin parametrit korreloivat kasvatusliuoksen kanssa kosketuksissa olevien juurien ja rangan pinta-alan kanssa.

Yhteenvetona pajun lyhytkiertoviljelmien biomassatuotoksen ja ravinnepäästöjen suhteen pistokkaiden istuttamista vaaka-asentoon voidaan käyttää pystyasentoon istuttamiselle vaihtoehtoisena menetelmänä. Impedanssispektroskopia on lupaava juurten tutkimusmenetelmä, mutta sen kehittämiseen tarvitaan lisää laboratorio- ja kenttäoloissa tehtäviä tutkimuksia.

  • Cao, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti yang.cao@uef.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)
Zhen-Ming Ge. (2011). Effects of climate change and management on growth of Norway spruce in boreal conditions – an approach based on ecosystem model. https://doi.org/10.14214/df.122

Ilmastonmuutoksen ja metsänhoidon vaikutus kuusen kasvuun boreaaliisssa olosuhteissa - mallilaskelmiin perustuva analyysi

Väitöskirjatyössä tutkittiin, miten ilmastonmuutos ja metsänhoito vaikuttavat kuusen (Picea abies Karst L.) kasvuun boreaalisissa olosuhteissa. Tutkimuksessa käytettiin hyväksi prosessipohjaista ekosysteemimallia, jossa puiden kasvu ja kehitys perustuvat puiden ekofysiologiaan. Mallissa ekofysiologiset prosessit ovat kiinteässä yhteydessä ilmasto-oloihin (säteily, ilman lämpötila, sadanta, ilman kosteus, ilman hiilidioksidipitoisuus) ja maaperäoloihin (veden ja typen saatavuus, maan lämpötila). Ilmaston oletettiin muuttuvan siten, että 2000-luvun lopulla hiilidioksidipitoisuus oli 840 ppm (nyt 351 ppm) sekä vuotuisen keskilämpötila 4o C ja vuotuinen sadanta 6–37 % (pohjoisessa enemmän kuin etelässä) suurempia kuin nykyilmastossa.

Mallilaskelmat osoittivat, että Etelä-Suomessa ilmaston lämpeneminen voi lisätä veden haihtumista enemmän kuin sadanta lisääntyy, jolloin vettä virtaisi maaperään nykyistä vähemmän. Tämän seurauksena veden puute rajoittaisi vuosisadan loppupuolella (2050 eteenpäin) kuusen yhteyttämistä ja kasvu nykyistä useammin verrattuna nykyilmastolle tehtyihin laskelmiin.

Mallilaskelmat osoittivat, että Etelä-Suomessa kuusen kasvu voi vähentyä 5–20 %, vaikka kasvu voi vielä lähivuosikymmeninä lisääntyä kohoavan lämpötilan ja hiilidioksidipitoisuuden seurauksen. Myös Pohjois-Suomessa ilmaston lämpeneminen vaikututti veden saatavuuteen vuosisadan loppupuolella, mutta veden saatavuudessa tapahtuvat muutokset vaikuttivat vain vähän tai ei lainkaan kuusen kasvuun näissä olosuhteissa. Päinvastoin: ilmastonmuutos voi Pohjois-Suomessa lisätä kuusen kasvua 5–38% verrattuna nykyilmastolle tehtyihin laskelmiin. Mallilaskelmat osoittivat, että vedensaatavuutta voitiin Etelä-Suomessa lisätä tekemällä harvennukset nykyistä voimakkaampina ja kasvattamalla puustoja nykyistä harvempina. Myös Pohjois-Suomessa harvennusvoimakkuus vaikututti veden saatavuuteen, mutta siellä harvennusvoimakkuuden valinnalla ei ollut samaa merkitystä kuin Etelä-Suomessa ilmastonmuutoksen vaikutusten hillinnässä.

  • Ge, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti zhenming.ge@uef.fi (email)
Tuomo Kalliokoski. (2011). Root system traits of Norway spruce, Scots pine, and silver birch in mixed boreal forests: an analysis of root architecture, morphology, and anatomy. https://doi.org/10.14214/df.121

Kuusen, männyn ja koivun juuristojen ominaisuudet boreaalisessa sekametsikössä: juuriston arkkitehtuurin, morfologian ja anatomian analyysi

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää koivun, kuusen ja männyn juuristojen toiminnallis-rakenteellisia ominaisuuksia boreaalisen sekametsikön eri kehitysvaiheissa ja erilaisilla maaperän ravinteisuuksilla.

Tutkittujen lajien juuristot noudattivat samanlaisia rakenteellisia säännönmukaisuuksia. Pintajuuret määrittivät juuriston horisontaalisen vaikutusalueen. Vaikutusalueen sisällä hienojuuret sijaitsivat pääasiallisesti humuskerroksessa ja ylimmässä mineraalimaakerroksessa. Syväjuuret määrittivät juuriston maksimaalisen syvyyden.

Koivun pintajuurten suuri ulottuvuus ja voimakas haaroittuminen, sekä hienojuurten suuri spesifinen pituus (SRL) ja tiheys (RLD) osoittavat koivun suurta kilpailukykyä juuristokilpailussa ja juurten ominaisuuksien suurta plastisuutta. Havupuiden paksujuurten pienempi ulottuvuus, sekä matalat SRL- ja RLD-arvot voivat viitata niiden konservatiivisempaan resurssien käyttöön sekä suurempaan riippuvuuteen ektomykorritsoista ravinteiden otossa. Lajien hienojuurijakaumien selkeä päällekkäisyys syvyyssuunnassa voi viitata voimakkaaseen lajien väliseen ravinnekilpailuun ylimmissä maakerroksissa.

Kunkin lajin vedenkuljetussolut kapenivat ja lukumäärä pinta-alayksikköä kohden kasvoi etäällä olleista 2-mm-läpimittaisista juurista runkoon, rungosta oksiin, sekä koivussa oksista lehtien petioleihin. Kapeneminen erosi eri ositteiden välillä, mikä rikkoo putkilokasvien yleisen skaalautumismallin (WBE) oletusta tasaisesta kapenemisesta puun sisällä. Havainto kuvaa puun eri ositteiden rakenteellista hierarkisuutta, sekä eri tehtävien (kuljetus, embolisaation estäminen, mekaaninen tuki) suhteellisen merkityksen eroja eri ositteiden välillä.

Tutkimuksessa käytetty juurimalli pystyi kuvaamaan koivun ja kuusen paksujuurten biomassan, pituuden ja laajuuden. Mallin antamat ennusteet männyn juuriston ominaisuuksille poikkesivat havainnoista muita lajeja enemmän. Juurten haaroittuminen ei toteuttanut fraktaalisuuden olettamuksia, koska parametriarvot vaihtelivat yksittäisen juuriston sisällä. Mallin parametrit osoittivat lajien välisiä eroja juuriston kehityksessä, mikä viittaa lajien ekofysiologisiin sopeutumiin.

  • Kalliokoski, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti tuomo.kalliokoski@metla.fi (email)
Mikko Vehmas. (2011). Airborne laser scanning based identification and interpretation on ecologically important old-growth forest habitats in natural conservation areas. https://doi.org/10.14214/df.120

Suojelualueiden ekologisesti tärkeiden vanhojen metsien elinympäristöjen tunnistus ja tulkinta laserkeilauksen avulla

Viimeisten vuosikymmenien aikana laaja-alaisten metsäalueiden inventointiin tarkoitetut tarkat ja kustannustehokkaat kaukokartoitusmenetelmät ovat kehittyneet nopeasti. Etenkin laserkeilausaineiston käyttö on osoittautunut tehokkaaksi suuralueiden inventointiin. Laserkeilain muodostaa kolmiulotteisen aineiston metsärakenteesta ja aineiston analysointi tuottaa hyvällä tarkkuudella perinteisiä metsikkötunnuksia (esim. puuston tilavuus hehtaaria kohti). Menetelmää käytetään metsikkökuviotasolla operationaalisesti jo monissa maissa. Tutkimukseni keskittyy muutamaan ekologisesti tärkeään ominaisuuteen (mm. suuret haavat, lehdot ja pienaukot) ja testaa laserkeilauksen mahdollisuuksia avustaa biodiversiteettitunnusten inventointimenetelmiä.

Aineistona tutkimuksessani on Kolin kansallispuistosta 274 täysi-ikäistä metsikkökuviota, jotka kuuluvat viiteen eri kasvillisuusluokkaan. Tutkimuksessani selvitettiin tutkittavien biodiversitettitunnusten spatiaalisia ja temporaalisia muutoksia. Haapajatkumoa tutkittiin käyttäen useita eri aineistotyyppejä. Suuria haapoja on esiintynyt kolmasosassa Kolin kansallispuiston vanhoista metsistä koko tutkimusajanjakson (1910-2004) ajan, joka osoittaa että haapa pystyy säilymään myös vanhoissa metsissä.

Laserkeilain aineiston avulla selvitettiin lehtokuvioiden tunnistamista. Laserkeilainaineiston avulla lehdot pystyttiin tunnistamaan 88.9% tarkkuudella vähemmän ravinteikkaimmista kasvupaikoista. Tämä perustuu pääasiassa kasvillisuuden vertikaaliseen vaihteluun, joka on lehtojen yksi tunnusomainen piirre. Paras luokitus tarkkuus kaikille metsätyypeille oli 58%. Laserkeilauksen avulla toteutetussa pienaukkotutkimuksessani löysin selviä eroja pienaukkojen sisällön rakenteissa käsiteltyjen ja luonnontilaisten metsien välillä. Lisäksi kasvillisuuden tiheys ja maalahopuun olemassaolo pienaukoissa ovat määriteltävissä laserkeilainaineiston avulla. Laaja-alaisten metsien inventoinnissa laserkeilausaineiston tulkinta on osoittautunut käytännölliseksi menetelmäksi myös tulkittaessa eräiden ekologisesti tärkeiden vanhojen metsien tunnuksia.

  • Vehmas, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mikko.vehmas@uef.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)
Ashraful Alam. (2011). Effects of forest management and climate change on energy biomass and timber production with implications for carbon stocks and net CO2 exchange in boreal forest ecosystems. https://doi.org/10.14214/df.117

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella metsänhoidon ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia energiabiomassan ja ainespuun tuotantoon boreaalisissa metsäekosysteemeissä Suomessa. Tämän lisäksi tutkittiin sekä metsänhoidon että ilmastonmuutoksen vaikutuksia metsäekosysteemien hiilivarastoihin ja hiilidioksidivaihtoon. Ensiksi tarkasteltiin ekosysteemimallin avulla eri harvennuskäsittelyjen vaikutuksia metsien kasvuun, ainespuun tuotantoon ja hiilen varastoihin sekä nykyilmastossa että muuttuneessa ilmastossa 90 vuoden ajanjaksolla (Artikkeli I). Samalla tavalla tutkittiin energiabiomassan potentiaalia ja harvennusten ja muuttuneiden ilmasto-olosuhteiden vaikutuksia samanaikaisesti ainespuun tuotantoon ja hiilen varastoihin (Artikkeli II). Työssä kehitettiin myös elinkaarityökalu, jolla voidaan arvioida metsätuotannon CO2-vaihtoa (Artikkeli III). Työkalua käytettiin ekosysteemimallisimulointien yhteydessä eri metsänhoitotoimenpiteiden (istutustiheys ja harvennuskäsittelyt) vaikutuksien arvioimiseen energiabiomassan tuotannossa ja tuotannon CO2-päästöjen arvioimisessa 80 vuoden kiertoaikaa käyttäen (Artikkeli III&IV). Tulosten perusteella muuttuneet ilmasto-olosuhteet lisäsivät energiabiomassapotentiaalia, ainespuun tuotantoa ja hiilen sitoutumista ja hiilen varastoja metsäekosysteemeissä koko Suomessa. Vaikutukset olivat suhteellisesti suurempia Pohjois-Suomessa kuin Etelä-Suomessa (Artikkelit I&II). Kun harvennusrajojen pohjapinta-aloja laskettiin nykysuosituksista, ainespuun hakkuut ylittivät kasvun, ja metsäekosysteemien hiilen varastot pienenivät (Artikkeli I). Kun rajoja puolestaan nostettiin, tämä lisäsi samanaikaisesti energiabiomassaa, ainespuuta ja hiilen varastoja sekä nykyilmastossa että muuttuneissa ilmasto-olosuhteissa (Artikkeli II). Tässä työssä kehitetty elinkaarityökalu mahdollisti myös metsätuotannon CO2-vaihdon tarkastelut (Artikkeli III). Kun työkalua käytettiin ekosysteemimallisimulointien yhteydessä, havaittiin, että muuttuneissa ilmasto-olosuhteissa lisääntynyt biomassan kasvu ei kompensoinut hajotuksen ja biomassan polton päästöjä Etelä-Suomessa. Tämän lisäksi metsänhoitotoimenpiteiden aiheuttamien päästöjen vaikutus CO2-vaihtoon oli pieni verrattuna ekosysteemin aiheuttamiin vaikutuksiin (Artikkeli III). Näiden lisäksi havaittiin, että istutustiheyden lisääminen yleisesti käytetystä tiheydestä, 2000 tainta ha−1, lisäsi energiabiomassan tuotantoa energiapuuharvennuksessa, mutta se vähensi myös metsänhoitotoimenpiteistä johtuvia CO2-päästöjä (Artikkeli IV). Tulosten perusteella voidaan sanoa, että metsänhoidolla voidaan vaikuttaa ratkaisevasti metsäekosysteemien tuotannon ilmastovaikutuksiin. Yhdistetyt ekosysteemimallisimuloinnit ja elinkaaritarkastelut mahdollistavat ekologisesti kestävän energiabiomassan ja ainespuun tuotannon tarkastelut yhdessä metsien muiden ilmastonmuutoksen sopeutumisvaihtoehtojen kanssa.

  • Alam, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ashraful.alam@uef.fi (email)
Suvi Nikula. (2011). European aspen and hybrid aspen under changing environment – Leaf traits, growth and litter decomposition. https://doi.org/10.14214/df.116

Metsähaapa ja hybridihaapa muuttuvassa ympäristössä – Lehtiominaisuudet, kasvu ja karikkeenhajotus

Yksi tämän hetken keskeisimmistä tutkimustavoitteista on ymmärtää, miten eri lajit ja ekosysteemit reagoivat useisiin ihmisen aiheuttamiin ympäristömuutoksiin. Tässä väitöskirjassa tutkittiin, miten tietyt ympäristötekijät, jotka liittyvät globaaliin ympäristömuutokseen, vaikuttavat haavan kasvuun ja lehtien rakenteeseen, jolla on tärkeä merkitys kasvin sopeutumisessa elinympäristöönsä. Tutkittavat haapalajit olivat metsähaapa, yksi pohjoisen havumetsävyöhykkeen avainlajeista, sekä hybridihaapa, jota hyödynnetään metsäteollisuudessa. Lisäksi työssä selvitettiin, miten nämä ympäristötekijät vaikuttavat haavan lehtikarikkeen laatuun ja hajoamisnopeuteen. Työ koostuu kahdesta kokeesta, joissa tutkittiin joko vahingollisen ilmansaasteen (otsoni) tai kasveille välttämättömien resurssien (vesi ja typpi) saatavuuden vaikutusta haavan taimiin, sekä kahdesta kenttätutkimuksesta, joissa aikuiset puut kasvoivat useita stressitekijöitä sisältävissä ympäristöissä (tienvarsi- ja kaupunkiympäristöt).

Metsä- ja hybridihaavan lehtiin kehittyneet näkyvät otsonivauriot osoittivat lajit herkäksi otsonille. Kohotettu otsonipitoisuus johti myös juuribiomassan pienenemiseen suhteessa verson biomassaan sekä kiihdytti lehtien vanhenemista, mitkä seikat voivat heikentää kasvua otsonialtistuksen jatkuessa useampia vuosia. Veden ja typen saatavuus vaikutti haavan kylmänkestävyyteen: Runsas typpilannoitus, etenkin kuivuuteen yhdistettynä, viivytti kylmänkestävyyden kehittymistä, mikä taas voi altistaa puut aikaisille syyspakkasille. Kenttätutkimuksissa havaittiin aikuisen haavan sopeutuvan tienvarsi- ja kaupunkiympäristöihin tuottamalla rakenteeltaan kseromorfisempia, paremmin kuivuutta kestäviä lehtiä. Lehtien rakenne muunteli myös vuosien välisen ilmastollisen vaihtelun mukaan, kuvastaen edelleen haavan kykyä muuttaa ilmiasuaan ympäristöolosuhteiden muuttuessa. Useissa mitatuissa muuttujissa havaittiin lajinsisäistä vaihtelua, mutta lajinsisäiset erot reagoinnissa tutkittuihin ympäristötekijöihin olivat pieniä. Joitain kloonien välisiä eroja kuitenkin havaittiin otsoniherkkyydessä ja vasteessa tienvarsiympäristöön. Luonnonvarainen metsähaapa osoittautui hybridihaapaa alttiimmaksi erilaisille stressitekijöille (otsoni, ruostesieni-infektio, aikaiset syyspakkaset), mikä tukee hybridihaavan käyttöä kaupallisilla viljelmillä.

Haavan karikkeen hajoaminen hidastui tienvarsiympäristössä, mutta vain hetkellisesti. Sitä vastoin kaupunkiympäristössä karikkeen hajoaminen oli nopeampaa kuin tausta-alueena käytetyssä maaseutuympäristössä. Kaupunkimetsissä tuotettu karike sisälsi enemmän typpeä ja vähemmän vaikeasti hajotettavia ligniini- ja fenoliyhdisteitä, mikä todennäköisesti edisti hajotusta yhdessä kaupunkiympäristön korkeamman lämpötilan, typpilaskeuman ja humuksen pH:n kanssa.

Lajinsisäinen vaihtelu yhdistettynä kykyyn muuttaa ilmiasua ympäristöolosuhteiden mukaan viittaa haavan potentiaaliin kestää ympäristömuutoksia, vaikkakin jotkut globaalimuutoksen osatekijät, kuten kohoava alailmakehän otsonipitoisuus, voivat heikentää sen menestymistä. Tulokset viittaavat myös siihen, että kaupunkialueilla tapahtuvat useat samanaikaiset ympäristömuutokset – jotka vastaavat läheisesti globaalimuutoksen keskeisimpiä osatekijöitä – voivat muuttaa ekosysteemien toimintaa karikkeen hajotusta edistämällä.

  • Nikula, University of Helsinki, Department of Biosciences ORCID ID:Sähköposti suvi.nikula@helsinki.fi (email)
Lauri Korhonen. (2011). Estimation of boreal forest canopy cover with ground measurements, statistical models and remote sensing. https://doi.org/10.14214/df.115

Boreaalisen metsän latvuspeittävyyden estimointi maastomittausten, tilastollisten mallien ja kaukokartoituksen avulla

Metsän latvuspeittävyys on tärkeä ekologinen tunnus ja mm. perusta kansainväliselle metsän määritelmälle. Latvuspeittävyys määritellään latvuston pystysuuntaisen projektion peittämänä prosenttiosuutena määrätystä alueesta. Latvuspeittävyyden harhaton määrittäminen edellyttää koko koealan kattavia pystysuuntaisia mittauksia. Helpointa on käyttää tähän Cajanuksen putkea, joka on eräänlainen ylöspäin katsova periskooppi. Mittaus Cajanuksen putkella on erittäin hidasta, ja käytännön inventoinneissa luotettava latvuspeittävyysarvio pitäisi saada nopeasti.

Väitöstyön tavoitteena oli vertailla erilaisia nopeampia latvuspeittävyyden estimointimenetelmiä tarkasti Cajanuksen putkella mitattuihin tuloksiin. Eräs vaihtoehto on käyttää mittalaitetta, joka havaitsee suuremman alan latvustoa jokaisesta mittapisteestä, kuten digikameraa tai densiometriä, jolloin mittapisteiden määrää voidaan vähentää. Jos laitteen avauskulma on suuri, tästä voi kuitenkin aiheutua harhaa, koska myös latvusten sivut vaikuttavat lopputulokseen.

Väitöksen tulosten mukaan korkeintaan 40 asteen avauskulmaa voidaan käyttää ilman että harha kasvaa merkittävästi, ja vähintään 20 mittapistettä per koeala tarvitaan luotettavan tuloksen saamiseksi. Toinen vaihtoehto on käyttää latvusrelaskooppia, joka toimii hyvin alhaisen latvuspeittävyyden metsissä, jos puut eivät ole kovin pitkiä. Silmävarainen arviointi johti yleensä latvuspeiton huomattavaan aliarvioon, joskin tulos riippui suuresti arvioijasta. Työssä kehitettiin myös tilastollisia malleja, joilla latvuspeittävyyttä voidaan ennustaa helpommin mitattavien puustotunnusten kuten pohjapinta-alan ja pituuden avulla. Mallien tarkkuus osoittautui likimain yhtä hyväksi kuin nopeiden maastomittausmenetelmien. Ilmasta tehtävä laserkeilaus tuotti lievästä yliarviosta huolimatta miltei yhtä tarkkaa tietoa kuin maastomittaus Cajanuksen putkella, kun latvuspeittoestimaattina käytettiin rinnankorkeuden yläpuolelta heijastuneiden laserpulssien prosenttiosuutta.

  • Korhonen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti lauri.korhonen@uef.fi (email)
Ritva Toivonen. (2011). Dimensionality of quality from a customer perspective in the wood industry. https://doi.org/10.14214/df.114

Tuotteen laadun ulottuvuudet asiakkaan näkökulmasta puuteollisuudessa

Tutkimuksessa analysoidaan kokonaistuotteen laatua asiakkaan näkökulmasta puuteollisuudessa. Erityisenä kiinnostuksen kohteena on puutuotteiden ympäristölaatu. Empiirinen tutkimus perustuu neljään survey-aineistoon, jotka on kerätty Suomesta, Saksasta ja Iso-Britanniasta vuosina 1992 – 2004. Analyysit perustuvat kvantitatiivisten tilastollisten menetelmien hyödyntämiseen.

Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että asiakkaan havaitsema laatu voidan ymmärtää tuotteen aineellisiin ja aineettomiin ominaisuuksiin liittyvien laatu-ulottuvuuksien hierarkkisena kokonaisuutena, joka on yleistettävissä eri tuotteille ja markkinoille. Yleistettävyys pätee ainakin puutuotteisiin, mutta tulokset viittaavat tämän pätevän myös ainakin useisiin rakennusmateriaaleihin. Puutuotteiden aineellisiin ominaisuuksiin liittyvää laatua voitiin kuvata selkeimmin kahdella alaulottuvuudella: tuotteen tekninen laatu ja tuotteen ulkonäkö. Kokonaistuotteen aineettomiin osiin havaittiin liittyvän ainakin seuraavia laatu-ulottuvuuksia: fyysiseen tuotteeseen liittyvät aineettomat tekijät kuten tuoteinformaatio ja ympäristölaatu, valmistajaan/toimittajaan liittyvät ominaisuudet, kuten toimittajan luotettavuus, tuotteeseen liittyvien palveluiden laatu ja myyntihenkilöstön käyttäytyminen. Ympäristölaadun ja tuoteinformation havaittiin usein liittyvän toisiinsa muodostaen yhden laatu-ulottuvuuden.

Puutuotteiden tekninen laatu ja tuotteen ulkonäkö ovat hyvin tärkeitä sekä kuluttajille että yritysasiakkaille. Tietyt kokonaistuotteen aineettomiin osiin liittyvät laatu-ulottuvuudet ovat kuitenkin myös tärkeitä. Yritysasiakkaat painottavat erityisesti toimittajan luotettavuutta ja palveluita lähes yhtä tärkeinä kuin korkeaa teknistä laatuakin. Tulokset indikoivat, että asiakkaiden laatuodotukset vaihtelevat. Siten kokonaistuotteen laatu, ympäristölaatu mukaan lukien, muodostaa perustan asiakkaiden segmentoinnille. Puutuoteyrityksille tuotteiden korkea tekninen laatu saattaa kuitenkin olla lähinnä välttämättömyys kilpailukyvyn säilyttämiseksi. Tuotteiden ulkonäön ja kokonaistuotteiden aineettomien ominaisuuksien laadun kehittäminen tarjoaa sen sijaan hyvät mahdollisuudet tuotedifferointiin. Tämä on tarpeen muun muassa siksi, että pohjoismaiset tuottajat eivät saksalaisten yritysasiakkaiden mielestä yltäneet esimerkiksi toimittajien luotettavuudessa keski-eurooppalaisten toimittajien kanssa samalle tasolle. Tutkimuksessa päätellään, että puun ympäristölaatua ei ole hyödynnetty mahdollisuuksiin nähden täysimääräisesti. Näiden mahdollisuuksien hyödyntäminen edellyttää muun muassa sitä, että puutuotteiden ympäristölaadusta tarjotaan enemmän informaatiota asiakkaille esimerkiksi hyödyntäen informaatioteknologian tarjoamia mahdollisuuksia. Ympäristölaatua voidaan myös kehittää tarjoamaan asiakkaille selkeitä henkilökohtaisia hyötyjä yleisen yhteiskunnallisen hyödyn lisäksi. Suomalaiset yritykset hamottivat informaatioteknologiaan liittyvät mahdollisuudet palvelun ja markkinoinnin kehittämiseksi hyvin jo 1990-luvun alussa, mutta edelleen 2000-luvulla näiden mahdollisuuksien hyödyntämistä olisi tarpeen ja mahdollista tehostaa.

  • Toivonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ritva.toivonen@dnainternet.net (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)

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