Dissertationes Forestales 2014

Zhengyang Hou. (2014). Mapping of growing stock and stand delineation for tropical forests using remote sensing. https://doi.org/10.14214/df.184

Kaukokartoitusperusteinen trooppisen metsän puuston kartoitus ja metsiköiden rajaus

Tässä työssä kehitettiin kaukokartoitusperusteisia metsävarojen inventointimenetelmiä metsätalouden kestävyyden seurantaan. Kansainvälisen ilmastopolitiikan konsepteja kehitetään metsän hävittämisestä johtuvaan kasvihuonekaasujen päästöjen hillitsemiseen (REDD), ja sen mekanismeihin kuuluu läheisesti trooppisten metsien seurantamenetelmät. Tutkimusalue sijaitsi Laosissa ja kaukokartoitusmateriaaleina oli ALOS AVNIR-2 satelliittikuva, digitaalinen ilmakuva ja laserkeilausmateriaali.

Ensimmäisessä osatutkimuksessa vertailtiin näiden kolmen erityyppisen materiaalin tehokkuutta puuston tilavuuden ja tiheyden ennustamiseen. Tulokset osoittivat, että perinteinen aluepohjainen laserkeilausperusteinen menetelmä oli sekä tilavuuden (RMSE 36.9%) että puuston tiheyden (RMSE47.3%) osalta parhaat. Ilmakuvaperusteinen ennustus oli hieman parempi kuin satelliittikuvaperusteinen, vaikka erot eivät olleetkaan kovin suuria. Periaatteessa boreaalisessa metsissä kehitetty menetelmä toimi kohtuullisesti myös tropiikissa, vaikka tulokset eivät olleetkaan yhtä hyviä.

Toisessa osatutkimuksessa tutkittiin aluepohjaisen menetelmän sovellettavuutta tropiikissa ja laseraineiston koealakohtaista aluskasvillisuudesta johtuvan osa-aineiston poistamista. Tutkimuksessa kehitettiin adaptiivinen pistepilven suodatusmenetelmä, jolla pystyttiin parantamaan tulosten luotettavuutta. Optimoidulla kiinteällä suodatusmenetelmällä saavutettiin 7 % tarkkuuden parannus ja adaptiivisellä menetelmällä lisäksi 2 % lisäparannus verrattuna pohjoismaiseen aluepohjaiseen perusmenetelmään.

Kolmannessa osa-tutkimuksessa pyrittiin muodostamaan automaattisesti kaukokartoitusperusteisesti metsien käsittely-yksiköitä. Automaattisen kuvasegmentoinnin ja puuston ennustemallien avulla testattiin kuviointien mielekkyyttä. Ennustemallien luotettavuus ja kohdemetsän heterogeenisuus vaikuttivat merkittävästi lopputulokseen. Tutkimus osoitti, että kehitettyjä menetelmiä voidaan käyttää metsien hiilivarannon kartoitukseen ja metsien häviämisestä johtuvan kasvihuonekaasujen päästöjen seurantaan.

  • Hou, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti hou.zhengyang@gmail.com (email)
Jaana Leppälammi-Kujansuu. (2014). Norway spruce fine root dynamics and carbon input into soil in relation to environmental factors. https://doi.org/10.14214/df.183

Kuusen hienojuuridynamiikka ja karikkeen hiilisyöte metsämaahan erilaisissa ympäristöoloissa

Ilmastosopimuksen mukaisesti Suomi raportoi vuosittain metsien kasvihuonekaasupäästöt ja -nielut. Metsien maaperän hiilivaraston muutoslaskelmiin liittyy kuitenkin suuri epävarmuus puiden hienojuurten eliniästä sekä vuotuisen juurikarikkeen myötä maahan kulkeutuvan hiilen määrästä. Tässä väitöskirjassa määritettiin kuusen (Picea abies L. (Karst.)) hienojuurten elinikä sekä maanalainen ja maanpäällinen kariketuotanto erilaisissa maaperän ravinteisuus- ja lämpötilaoloissa. Myös aluskasvillisuuden osuutta kariketuotannossa tarkasteltiin. Lisäksi väitöskirjassa verrattiin hienojuurten sisältämän isotooppisen hiilen (14C) ikää suhteessa hienojuurten elinikään.

Ravinteisuuden lisääntyminen ja lämpötilan nousu lyhensivät kuusen hienojuurten elinikää sekä metsikkökokeessa että luonnollisella gradientilla. Lannoitus paransi puiden kasvua ja lisäsi sekä maanpäällistä että maanalaista kariketuotantoa. Maaperän lämpötilan kohottaminen sen sijaan lisäsi ainoastaan hienojuurten kariketuotosta, mutta puiden kasvu ei pitkällä aikavälillä lisääntynyt. Muutokset lämmitetyn maaperän hienojuurten juurenkärkien morfologiassa viittasivat puiden ravinnepuutokseen. Tulokset osoittavat, että ilmaston lämpeneminen ei välttämättä lisää puiden maanpäällistä kasvua pitkäaikaisesti mikäli metsämaan ravinteisuus sitä rajoittaa.

Maaperän ravinteisuuden vähentyessä hienojuurikarikkeen määrä kasvoi suhteellisesti enemmän kuin maanpäällinen kariketuotanto, erityisesti aluskasvillisuuden suuremman osuuden vuoksi. Hienojuurten rakenteellinen hiili-14 oli isotooppimäärityksissä 3 - 6 vuotta vanhempaa kuin miniritsotronimenetelmällä määritetty hienojuurten elinikä, mikä osoittaa juurten käyttävän kasvuunsa äskettäin ilmakehästä yhteytetyn hiilen lisäksi myös varastoitua tai kierrätettyä hiiltä.

Lähes kaikissa metsiköissä maanalaisen karikkeen määrä ulottui maanpäällisen kariketuotannon tasolle, mikä osoittaa juurikariketuotannon olevan merkittävä osa boreaalisten metsiemme hiilenkiertoa. Myös aluskasvillisuuden kariketuotanto oli merkittävä. Maanpäällisen ja maanalaisen kariketuotannon suhteiden muutos maaperän ympäristötekijöiden muuttuessa voi vaikuttaa maaperän hiilivarastoon ja sen pitkäaikaiseen pysyvyyteen. Tämä aihepiiri on tärkeä jatkotutkimuskohde.

  • Leppälammi-Kujansuu, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jaana.leppalammi-kujansuu@helsinki.fi (email)
Qing Xu. (2014). Calibration of the tree size distributions by combining the area-based approach and the individual tree detection using the airborne laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.182

Aluepohjaisten ja puutason menetelmien yhdistäminen laserkeilauksella tuotetun puiden kokojakaumien kalibroimiseksi

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

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

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

  • Xu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti qing.xu@uef.fi (email)
Reija Haapanen. (2014). Feature extraction and selection in remote sensing-aided forest inventory. https://doi.org/10.14214/df.181

Piirteiden irrotus ja valinta kaukokartoitusavusteisessa metsäninventoinnissa

Tässä väitöskirjassa tutkittiin kaukokartoitusaineistoista irrotettujen piirteiden suorituskykyä suuralueen metsäninventoinnin yhteydessä. Tutkimusalueet sijoittuvat Suomen boreaalisen vyöhykkeen metsiin, yhtä Pohjois-Minnesotassa (Yhdysvallat) sijainnutta aluetta lukuunottamatta. Metsätunnusten estimointi tehtiin pikseli- tai hilatasolla, ei-parametrisen k-lähimmän naapurin menetelmän avulla. Kaukokartoitusaineistoina käytettiin Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) satelliittikuvia, väri-infra-ilmakuvia, TerraSAR-X tutkan sekä lentokoneesta tehtävän laserkeilauksen (ALS) tuottamia aineistoja. Näiden kuvatyyppien viitteellinen sopivuusjärjestys metsävaratunnusten estimoinnissa oli ALS, TerraSAR-X, ilmakuva ja Landsat 7 ETM+. Tutkimuksessa paneuduttiin erityisesti eri aineistoista irrotettujen piirteiden yhdistelyyn, sekä sellaisten piirreyhdistelmien etsimiseen, jotka tuottivat parhaan tuloksen metsävaratunnusten estimoinnissa. Piirteiden valinta tehtiin pääasiassa geneettisen algoritmin avulla. Tuloksina saadut suhteelliset keskineliövirheen neliöjuuret (RMSE) asettuivat välille 23–77 %, kun kyseessä oli puuston keskitilavuuden arviointi. Parhaat tulokset saatiin yhdistelemällä ALS- ja ilmakuvapiirteitä. Tällöin suhteelliset RMSE-arvot puuston keskitilavuudelle olivat 23–30 %, maisemakuvasta riippuen. Yleensä toisiaan täydentävien kuvatyyppien käyttö paransi arvioiden tarkkuutta. Automaattinen piirrevalinta vähensi suuresti hälyn sekä piirteiden määrää alkuperäiseen syötteeseen verrattuna ja johti parempaan estimointitulokseen. Niissä osatutkimuksissa, joissa hyödynnettiin ALS-aineistoja, erityisesti puuston vertikaalirakennetta kuvaavat ALS-tunnukset auttoivat pienentämään estimointivirhettä.

  • Haapanen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti reija.haapanen@gmail.com (email)
Yijing Zhang. (2014). Internationalization of the forest industry: a corporate-level analysis. https://doi.org/10.14214/df.180

Metsäteollisuuden kansainvälistyminen: yritystason tarkastelu

Metsäteollisuuden kansainvälistyminen on kiihtynyt talouden globalisaation edetessä erityisesti 1990-luvun alun jälkeen. Metsäyritysten tuotantokapasiteetti on myös siirtynyt kehittyville markkinoille Latinalaiseen Amerikkaan ja Aasiaan. Kansainvälistymisprosessi on tuonut mukanaan sekä strategisia ja taloudellisia että ympäristövastuuseen liittyviä haasteita sekä yritystasolla että markkinatasolla. Metsäteollisuuden kansainvälistymiskehityksen vaikutuksia markkinoihin ja yrityksiin tunnetaan kuitenkin heikosti. Tämä tutkimus kohdistuu sen vuoksi erityisesti analysoimaan sekä metsäyritysten kansainvälistymisprosessia että sen taustalla olevia ajureita ja strategisia päämääriä.

Tutkimuksen teoreettinen viitekehys perustuu yleisiin kansainvälistymisteorioihin. Metodologisesti työssä hyödynnetään systemaattista kirjallisuuskatsausta, kvalitatiivista case -tutkimusta ja poikkileikkausaineistojen regressioanalyysia. Kiina on valittu tärkeimmäksi empiirisen analyysin kohdealueeksi, koska maahan suuntautuneet metsäteollisuusinvestoinnit ovat olleet 1990-luvulta lähtien voimakkaassa kasvussa. Käsitteellisesti väitöskirja kehittää ensimmäisessä osatutkimuksessa analyysikehikon, jota myöhemmin sovelletaan työn muissa osissa. Empiirisissä osatutkimuksissa on kolme teemaa, joissa tutkitaan vaikutuksia yritysten kannattavuuteen, vaikutuksia yritysvastuuseen kehittyvillä markkinoilla ja vaikutuksia investointimuodon (engl. foreign entry mode) valintaan.

Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen että kannattavuutta tavoitellessaan yritykset voivat tähdätä joko korkeaan kansainvälistymisen asteeseen tai keskittyä kotimarkkinoihinsa. Toiseksi, yritysten vastuu sidosryhmiinsä kehittyvillä markkinoilla on laajentumassa. Kolmanneksi, investointimuotoa harkitessaan metsäyritykset ottavat huomioon kulttuuriset eronsa kohdemaan ja kotimaan välillä. Väitöskirjatutkimuksen mukaan metsäteollisuusyritysten kansainvälistyminen on dynaaminen prosessi, johon vaikuttavat mm. odotukset toimintaan liittyvistä taloudellisista ja sosiaalisista riskeistä, rajoitteet luonnovarojen hyödynnettävyydessä sekä sidosryhmien odotukset liiketoiminnan vastuullisuudesta. Jatkotutkimuksissa tulisi kiinnittää erityistä huomiota innovaatioihin ja tuotekehitykseen kansainvälistyvässä metsäteollisuudessa, sektorirajat ylittävän yhteistoiminnan mahdollisuuksiin sekä yritystoiminnan vastuullisuuden kasvavaan merkitykseen osana metsäteollisuuden kilpailukykyä globaaleilla markkinoilla.

  • Zhang, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti yijing.zhang@helsinki.fi (email)
Nea Kuusinen. (2014). Boreal forest albedo and its spatial and temporal variation. https://doi.org/10.14214/df.179

Metsän albedo ja sen ajallinen ja paikallinen vaihtelu

Metsän albedoksi kutsutaan sitä osuutta metsään saapuvasta auringonsäteilyn energiasta, joka ei sitoudu metsään vaan heijastuu takaisin taivaalle. Metsän albedon tiedetään vaihtelevan muun muassa puulajin, metsän rakenteen ja lumipeitteen mukaan, mutta näiden vaihtelujen suuruutta ei ole Suomessa tarkemmin arvioitu. Tietoa albedosta tarvitaan kun arvioidaan metsien energiatasetta sekä metsien vaikutusta ilmastoon. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli arvioida kuinka suomalaisten metsien albedo vaihtelee puulajin, metsän rakenteen, aluskasvillisuuden ja vuodenaikojen vaihtelun mukaan. Aineistona käytettiin maastossa tehtyjä albedomittauksia, satelliittimittauksista laskettuja arvoja sekä mallinnusta. Maastossa tehdyistä mittauksista saadut tulokset ovat vain suuntaa-antavia pienen koealamäärän takia. Satelliittikuva-aineistojen tulkinnassa käytettiin apuna malleja, joilla voitiin arvioida heijastusarvoja kuvanalkioita suuremmassa mittakaavassa.

Kasvukauden aikainen vaihtelu havumetsien albedossa oli melko pientä, mutta lehtimetsissä albedo oli keväällä ja syksyllä lumettomana aikana hieman matalampi kuin keskikesällä. Lumipeite kasvatti albedoa sekä havu- että lehtimetsissä. Albedo oli kaikkina vuodenaikoina matalin kuusimetsissä, hieman korkeampi mäntymetsissä ja korkein lehtimetsissä. Poikkeuksen muodostivat jaksot, jolloin havumetsien latvus oli lumen peitossa keskitalvella. Saman puulajin keski-ikäisissä tai varttuneissa metsissä lehtiala tai latvuspeittävyys vaikutti lumettoman ajan albedoon vain vähän, mikä saattoi osittain johtua melko matalasta aluskasvillisuuden albedosta. Nuorissa havumetsissä albedo oli suurempi kuin varttuneissa, mikä todennäköisesti johtui nuorten metsien pienemmästä lehtialasta sekä aluskasvillisuuden suuremmasta näkyvyydestä. Aluskasvillisuuden aallonpituudesta riippuva heijastus muuttui metsikön varttuessa ja riippui metsätyypistä.

  • Kuusinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti nea.j.kuusinen@helsinki.fi (email)
Nopparat Manavakun. (2014). Harvesting operations in eucalyptus plantations in Thailand. https://doi.org/10.14214/df.177

Korjuumenetelmät eukalyptusplantaaseilla Thaimaassa

Thaimaalaiselle puunhuollolle eukalyptuksen saatavuus on muodostunut hiljattain tärkeäksi, erityisesti selluloosateollisuudelle. Raaka-aineen tarve nousee jatkuvasti, mutta korjuu menetelmät pohjautuvat edelleen vanhanaikaisiin, työvoimavaltaisiin korjuumenetelmiin. Tämä menetelmä pohjautuu paikalliseen osaamiseen ja eikä vaadi suurta taloudellista panostusta, jolloin myös tuloksena on suhteellisen alhainen tuotannon aste. Tämän tutkimuksen tavoitteena on esitellä vaihtoehtoja korjuumenetelmien suhteen thaimaalaisissa olosuhteissa ja lisäksi myös parantaa työntekijöiden hyvinvointia. Tutkimuksessa on vertailtu olemassa olevan puunkorjuun menetelmää vaihtoehtoisiin menetelmiin ja etsiä parannuksia puunkorjuuseen Thaimaassa.

Tutkimustulosten mukaan työvoimavaltaisella menetelmällä on varsin alhainen tuottoaste verrattuna osittain koneellistettuun tai täysin koneellistettuun tekniikkaan, mitkä ovat käytössä muualla maailmassa. Simuloinnin tulokset osoittavat, että työjärjestyksen uudelleen organisoinnin avulla on mahdollista parantaa tuottavuutta merkittävästi. Jatkotutkimusten tulisi keskittyä parantamaan osittaista koneellistumista, kuten maataloustraktoreiden, juontotraktoreiden tai joukkokäsittelyn käyttöä. Kouluttaminen ja harjoittelun järjestäminen ovat myös tärkeitä toimenpiteitä nostamaan työn tuottavuutta kuin myös turvallisuutta.

  • Manavakun, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti nopparat.manavakun@helsinki.fi (email)
Paavo Ojanen. (2014). Estimation of greenhouse gas balance for forestry-drained peatlands. https://doi.org/10.14214/df.176

Tässä työssä kehitettiin menetelmiä, joilla voidaan arvioida Suomen lähes viiden miljoonan metsäojitetun suohehtaarin maaperän kasvihuonekaasutaseita. Lisäksi tutkittiin eri kaasujen ja kasvavan puuston osuutta metsäojitetun suon taseessa.

Tase koostui maaperän hiilidioksidi(CO2)-, metaani(CH4)- ja typpioksiduuli(N2O)lähteestä tai -nielusta ja kasvavan puuston CO2-nielusta.

Työ koostui neljästä osasta: I) Maaperän CO2-taseen laskentamenetelmää testattiin yhdellä koealalla. II) Maaperän CH4- ja N2O-tasetta sekä maasta kasvien ja hajottajien hengityksessä vapautuvaa CO2:ta mitattiin 68 koealalla eri puolilla Suomea. III) Suomen metsäojitettujen soiden maaperän CO2-tase arvioitiin osatutkimuksessa I testatulla menetelmällä. IV) Metsäojitetun suon kasvihuonekaasutase arvioitiin osatutkimuksen II koealoille.

Maaperän CO2-tase määritettiin maahan karikkeena tulevan ja hajottajien hengityksessä vapautuvan hiilimäärän erotuksena. Rehevien koealojen (ruoho- ja mustikkaturvekankaat) maaperä oli keskimäärin CO2-lähde (190±70 g/m2 vuodessa). Karujen koealojen (puolukka- ja varputurvekankaat) maaperä oli CO2-nielu (70±30g/m2 vuodessa). N2O-lähde oli sitä pienempi, mitä karumpi koeala oli (0,185–0,029 g/m2 vuodessa). Hyvin kuivuneet koealat, joilta suokasvillisuus oli kadonnut, olivat pieniä CH4-nieluja (0,28±0,04 g/m2/ vuodessa). Märkinä pysyneet alat, joilla suokasvillisuutta oli vielä jäljellä, olivat CH4-lähteitä (1,16±0,48 g/m2 vuodessa). Kun kasvavan puuston CO2-nielu otettiin huomioon, lähes kaikki koealat olivat kasvihuonekaasunieluja.

Karut metsäojitusalueet eivät näytä olevan merkittäviä kasvihuonekaasulähteitä. Metsätalous voi niillä olla ilmastollisesti yhtä kestävää kuin kivennäismailla. Rehevillä alueilla turve hajoaa vähitellen, ja maaperä on CO2-lähde todennäköisesti kunnes kaikki turve on hajonnut. Ilmastollisesti kestävä metsätalous edellyttää, että niillä tuotetulla puulla esimerkiksi korvataan saastuttavampia raaka-aineita.

Vaikka keskimääräiset maaperän CO2-taseet olivat pieniä, kaikkien Suomen metsäojitettujen soiden maaperän CO2-tase oli suuren maapinta-alan vuoksi merkittävä. Kun otetaan huomioon käytettyjen mallien epävarmuus ja Valtakunnan metsien inventoinnin otoskoko, voidaan vuotuisen taseen arvioida olevan 10 miljoonan tonnin nielun ja 10 miljoonan tonnin lähteen välillä. Tarkempia tuloksia saadaan, kun hiilen kulkeutuminen kasvien juurista maahan opitaan ymmärtämään paremmin.

  • Ojanen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti paavo.ojanen@helsinki.fi (email)
Aaron Petty. (2014). Opportunities for cost mitigation and efficiency improvements through rationalization of small-diameter energy wood supply chains. https://doi.org/10.14214/df.175

Mahdollisuuksia kustannusten hillitsemiseen ja tehostamiseen pieniläpimittaisten energiapuun toimitusketjujen rationalisoinnilla

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

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

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

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

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

  • Petty, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti aaron.petty@helsinki.fi (email)
Ville Kankaanhuhta. (2014). Quality management of forest regeneration activities. https://doi.org/10.14214/df.174

Metsänuudistamisen laatutyön perusperiaatteet

Tutkimuksen päämääränä oli selvittää korkealaatuiseen metsänuudistamistulokseen tähtäävän uudistamistoiminnan suunnittelussa, hallinnassa ja kehittämisessä vaadittavat tekijät. Esimerkkinä toimivat Etelä-Suomen yksityismetsiin metsänuudistamispalveluja tuottavat metsänhoitoyhdistykset. Koska laatujohtamisen perusoletukset eivät olleet kaikilta osin päteviä yksityismetsien uudistamistoiminnassa, käytettiin apuna Lillrankin kehittämää tuotantoprosessien luokittelua. Tämä luokitus soveltui hyvin tutkittavien palvelujen kehittämiseen, ja sen pohjalta luotiin alustava kehittämismalli metsänuudistamisen palveluprosessien mallinnukseen ja vakiointiin.

Tutkimustulokset paljastivat merkittävää vaihtelua sekä uudistamistuloksissa että palvelujen kustannuksissa eri toimijoiden välillä. Yhdessä analysoitu palaute laatuinventoinneista mahdollisti kehittämistyön, jossa keskityttiin merkittävimpien tilastollista vaihtelua aiheuttavien tekijöiden hallintaan. Merkittävimmät uudistamisen laatuun vaikuttavat tekijät olivat sopivimpien uudistamismenetelmien valinta sekä niiden asianmukainen toteutus. Kahden yleisimmän uudistamisketjumme, kuusen istutuksen ja männyn kylvön, kustannus-laatuanalyysi paljasti metsänuudistamispalvelujemme kustannustehokkuuden kehittämispotentiaalin. Kuusen istutuksen osalta uudistamiskustannukset korreloivat laadun kanssa vain heikosti. Männyn kylvössä uudistamiskustannusten ja tulosten välillä oli positiivinen korrelaatio. Uudistamistulokset olivat kuitenkin heikkoja tuoreilla kankailla ja niitä viljavammilla kasvupaikoilla. Kuusen istutuksessa merkittävin uudistamistulokseen vaikuttava tekijä oli sopivimman muokkausmenetelmän valinta: mätästys tuotti paremman lopputuloksen verrattuna laikutukseen tai äestykseen. Laatutyön vaikutus näkyi metsänhoitoyhdistyksissä selvimmin maanmuokkaustoiminnan resursoinnissa ja menetelmien muutoksena kohti parhaita käytäntöjä.

  • Kankaanhuhta, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ville.kankaanhuhta@metla.fi (email)
Päivi Saari. (2014). Dynamics of vegetation, nitrogen and carbon as indicators of the operation of peatland buffers. https://doi.org/10.14214/df.173

Kasvillisuuden, typen ja hiilen dynamiikka suometsätalouden pintavalutuskenttien toiminnan kuvaajina

Suometsätalouden toimenpiteissä vapautuu metsänkäsittelyalueilta epäorgaanista typpeä (N), fosfaattifosforia (PO4-P), liukoista orgaanista ainesta (DOM) ja kiintoainetta. Niiden vesistöihin huuhtoutumisen vähentämiseksi metsänkäsittelyalueen ja vesistön tai pienveden väliin jätetään pintavalutuskenttä, jolle metsätalouden valumavedet ohjataan laskeutusaltaan kautta. Pintavalutuskenttien toimivuus riippuu turpeen ravinteiden pidätyskyvystä, ravinteiden sitoutumisesta mikrobi- ja kasvibiomassaan sekä typen vapautumisesta kaasumaisessa muodossa ilmakehään. Typen kierron tunteminen pintavalutuskentillä olisikin tärkeää. Myös DOM:n laadun merkitys dityppioksidi- eli N2O-dynamiikkaan on vielä epäselvä.

Itä-Suomessa tutkittiin kahta aiemmin ja yhtä tutkimuksen aikana perustettua pintavalutuskenttää: korpi- ja luhtaniittykenttä oli perustettu 1997 sekä järvenlaidenevakenttä 2005. Kentiltä ja järvenlaidenevan yläpuoliselta hakkuualueelta mitattiin N2O-vaihtoa sekä määritettiin t urveprofiilin N2O-kertymänopeutta korpikentältä kairatuista näytteistä. Laboratoriokokeella tutkittiin eri lannoitetasojen vaikutuksia N2O:n vapautumiseen korpikentältä kairatuista turvenäytteistä. Lisäksi kentille saapuvasta ja lähtevästä vedestä sekä vajovedestä määritettiin ravinnepitoisuuksia sekä DOM:n määrää ja laatua DOC:n kautta yläpuolisella valuma-alueella sekä tutkittiin DOM:n vaikutusta N2O-dynamiikkaan ja arvioitiin DOC:n laadun merkitystä N2O-vuolle. Myös kasvillisuusmuutosta seurattiin kolmen vuoden aikana tarkkaillen pintavalutuskentän perustamisen vaikutusta kasvilajistoon ja lajien peittävyyksiin.

Pintavalutuskenttien ja järvenlaidenevan laskeutusaltaan N2O:n tuotto oli vähäistä, vaikka laskeutusaltaan N2O-päästö ylittikin typpikuormittuneiden humuspitoisten järvien päästöt. N2O:n kertymänopeus ja lannoitekokeen N2O:n päästö olivat korkeita, minkä perusteella pintavalutuskentiltä vapautuisi N2O:a, mikäli sinne saapuu nitraattia (NO3-). Kentille tulevasta vedestä mitatut epäorgaanisen typen pitoisuudet olivat alhaisia, mitä tukee myös vähäinen N2O:n tuotto jopa lähellä laskeutusallasta. Pienen molekyylipainon DOM:n saatavuus vajovedessä näyttäisi olevan merkittävä maaperän ja ilmakehän välisen N2O-vuon säätelijä metsätaloustoimenpiteiden jälkeen. PO4-P:n pitoisuus kentältä lähtevässä vedessä ylitti ajoittain tulevan veden pitoisuuden, mikä kertoo mahdollisesta ravinteiden huuhtoutumisesta

pintavalutuskentältä. Kenttien kasvillisuusmuutoskaan ei luhtalajien lisääntymisen ja metsälajiston taantumisen perusteella viitannut ravinteisuuden lisääntymiseen, vaikka osoittaakin alueen, jolle pintavalutus kohdistuu. Myöskään kasvillisuuden maanpäällinen biomassa tai sen typpipitoisuus ei kerro lisääntyneestä ravinteiden pidätyksestä pintavalutuskentillä. Pinta-alaltaan pienillä pintavalutuskentillä on todennäköisesti enemmän merkitystä kiintoaineen kuin ravinteiden pidättäjinä. Kasvihuonekaasujen vapauttajina pintavalutuskenttien merkitys N2O:n osalta todettiin vähäiseksi ja jo pintavalutukseen käytetyn pienen pinta-alan vuoksi kaasupäästöjen merkitys on marginaalinen

  • Saari, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti paivi.saari@ely-keskus.fi (email)
Minli Wan. (2014). In search of sustainable competitive advantage in the wood products industry: Evidence from China and Finland. https://doi.org/10.14214/df.172

Puutuoteteollisuuden kilpailuetua etsimässä: Tuloksia Kiinasta ja Suomesta

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

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

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

  • Wan, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti minli.wan@helsinki.fi (email)
Vadim Goltsev. (2014). Estimation of potential production of energy wood in the Leningrad region of Russia. https://doi.org/10.14214/df.171

Arvio energiapuun tuotannon mahdollisuuksista Leningradin alueella Venäjällä

Venäjän metsissä on maailman suurin puuvaranto eri tarkoituksiin. Puun kasvavan kysynnän tyydyttämiseksi metsätaloutta on tehostettava Venäjällä. Tässä tutkimuksessa analysoitiin energiapuuvaroja Leningradin alueella metsätalouden tehostamisen kannalta ja ottamalla huomioon teknisiä, yhteiskunnallistaloudellisia ja ilmastoon liittyviä kysymyksiä. Arvio tehtiin käyttämällä resursseihin perustuvaa lähestymistapaa ja tilastollisia, spatiaalisia ja kustannustehokkuuden analyyseja. Alueellisesti ja piiritasolla analysoitiin kolmea energiapuuvarojen potentiaalin skenaariota, jotka perustuivat erilaiseen metsätalouden tehokkuuteen. Tarkoituksena oli vertailla puunhankintaketjujen tehokkuutta, arvioida metsähakkeen tuotannon työllisyysvaikutuksia ja analysoida metsähakkeen kustannuskilpailukykyä. Ilmastonmuutoksen vaikutuksia analysoitiin metsien tekniseen saavutettavuuteen ja korjattavaan teollisuus- ja energiapuun tilavuuteen.

”Sallittu” –skenaariossa energiapuun saatavuus kasvoi 4,1 miljoonasta kuutiometristä 6,3 miljoonaan kuutiometriin (+54 %) ”Viimeaikainen” -skenaarioon verrattuna. ”Mahdollisuuksien” –skenaariossa energiapuun kokonaistilavuus oli 9,2 miljoonaa kuutiometriä (+124 % verrattuna ”Viimeaikaiseen” -skenaarioon). Piiritasolla vastaavat lisäykset energiapuupotentiaalissa olivat +50 % ja +83 %. Venäläisissä hakkuuyrityksissä keskimääräinen hakkuutyön tuottavuus oli 20-30% pienempi kuin Suomessa. Energiapuun saatavuusskenaario ja metsähakkeen tekemiseen käytetyn hakkurin tyyppi vaikuttivat työllisyyteen. ”Mahdollisuuksien” –skenaario lisäsi työpaikkojen määrää 84 %:lla ”Viimeaikaiseen” –skenaarioon verrattuna. Metsähake oli 2-3 kertaa kalliimpaa kuin maakaasu ja kivihiili, mutta halvempaa kuin raskas polttoöljy. Talvihakkuukausi lyhenee 3-4 päivällä vuosikymmenessä. Metsien teknisen saavuttamattomuuden vuoksi tyypillisen suuremman puunkorjuuyrityksen tappiot voivat olla noin 360 000 euroa vuodessa jo vuoteen 2015 mennessä.

Tutkimusalueella on paljon energiapuuta, mutta sen käyttöä rajoittavat tekniset ja taloudelliset tekijät. Tässä tutkimuksessa ehdotettu menetelmä voisi auttaa hakkuuyrityksiä ja paikallisviranomaisia ennustamaan energiapuun hyödyntämisen taloudellisia ja sosiaalisia vaikutuksia.

  • Goltsev, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti goltsev@student.uef.fi (email)
Sergio Demiguel. (2014). Growth and yield modelling for optimal multi-objective forest management of eastern Mediterranean Pinus brutia. https://doi.org/10.14214/df.170

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

  • Demiguel, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti sergio.demiguel@uef.fi (email)

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