Dissertationes Forestales 2019

Kauko Salo. (2019). The structure of macrofungal assemblages in boreal forests, with particular reference to the effect of fire on Basidiomycota and Ascomycota. https://doi.org/10.14214/df.279

Suomen metsiä on laajasti avohakattu ja harvennettu, soita on ojitettu ja lannoitettu. Tällaiset toimenpiteet ovat muuttaneet metsien elinympäristöjä, mutta toimenpiteiden vaikutukset suursieniin tunnetaan huonosti. Tässä väitöskirjassa on tutkittu sieniyhteisöjä boreaalisissa metsissä ja turvemailla. Erityistä huomiota on kiinnitetty mykorritsa- (puitten kanssa symbioosissa elävät sienet) ja lahottajasieniin (kuollutta orgaanista ainetta lahottavat helttasienet, kotelosienet, tatit, kupusienet, käävät ja kääväkkäät) metsäpalo- ja kulotusalueilla sekä säästöpuuryhmien merkitykseen sienikunnan kahdessa suuressa ryhmässä, kanta- ja kotelosienissä. Väitöskirjan tulokset perustuvat maastossa kerättyihin laajoihin ja monivuotisiin sieniaineistoihin. Kitsin metsäpaloalueelta sieniä kerättiin 12 vuotta ja muilta tutkimusalueilta 4 vuotta. Tutkimusalueilta määritettiin yli 550 sienilajia.

Tuoreissa kangasmetsissä esiintyi enemmän mykorritsa- ja lahottajalajeja kuin kuivahkoilla ja kuivilla metsätyypeillä. Ojittamattomilla rämetyypeillä esiintyi vähemmän makrosienilajeja kuin ojitetuilla korpi- ja rämetyypeillä. Harvinaisia ja uhanalaisia helttasieniä, kääpiä ja kääväkkäitä havaittiin vain harvoin talousmetsissä.

Metsäpalot lisäsivät sienten itiöemien määrää ja muuttivat sieniyhteisöjen koostumusta. Mykorritsalajien monimuotoisuus oli suurinta sellaisilla paloalueilla, joissa tulen voimakkuus oli vähäistä tai se oli keskinkertaista. Tällaisilla paloalueilla lajimäärä oli kolme kertaa suurempi kuin voimakkaan palon alueilla. Sieniyhteisöjen muutos palaneilla alueilla oli nopeaa palonjälkeisinä vuosina.

Kulotuksella ja säästöpuuryhmillä (jätetyn puuston määrä) oli suurin merkitys makrosienikasvustoihin. Nämä vaikutukset olivat kuitenkin hyvin riippuvaisia sienten toiminnallisesta ryhmästä. Avohakkuilla oli kaiken kaikkiaan haitallinen vaikutus makrosieniin; erityisesti mykorritsasienet hävisivät avohakkuun jälkeen. Monet lahottajalajit kasvoivat ainoastaan palaneilla alueilla ja säästöpuuryhmillä oli lievä positiivinen vaikutus makrosienten esiintymiseen, mukaan lukien mykorritsasienet.

Tutkimustulokset osoittavat, että makrosieniyhteisöt ovat monimuotoisia ja ne eroavat toisistaan eri metsä- ja suotyypeillä. Tehokkaalla metsänhoidolla, erityisesti avohakkuulla on yleensä negatiivinen vaikutus makrosieniin, mukaan lukien ruokasienet. Metsäpaloja jäljittelevillä metsien kulotuksella ja säästöpuuryhmillä voidaan säilyttää sieniyhteisöjen monimuotoisuutta myös talousmetsissä.

  • Salo, Natural Resources Institute Finland (Luke), Bioeconomy and environment ORCID ID:Sähköposti kauko.salo@luke.fi (email)
Tuula Kantola. (2019). Forest health monitoring in transition: Evaluating insect-induced disturbances in forested landscapes at varying spatial scales. https://doi.org/10.14214/df.278

Hyönteisten aiheuttamat metsätuhot lisääntyvät ilmaston muuttuessa. Kotoperäisten hyönteislajien lisäksi vieraslajit uhkaavat metsien terveyttä. Saman aikaisesti tuhojen lisääntyessä, lisääntyy myös niiden ennustamiseen liittyvä epävarmuus. Tehokkaita menetelmiä metsien terveyden seurantaan tarvitaan kiireellisesti, jotta tuhoista aiheutuvia negatiivisia vaikutuksia voitaisiin ehkäistä tai vähentää. Tehokkaan metsien terveyden seurannan tueksi tarvitaan valtava määrä tarkkaa tietoa laajoilta alueilta. Tietoja on myös pystyttävä päivittämään usein. Tarvittavaa tietoa ei voida tuottaa ainoastaan perinteisiin menetelmiin tukeutuen. Viime aikojen nopea kehitys kaukokartoitus- ja paikkatietomenetelmissä, kuten myös spatiaalisten mallien ja algoritmien kehitys, on tuottanut uusia tehokkaita keinoja metsävarojen seurantaan. Näiden menetelmien mukauttaminen metsätuhojen kartoitukseen ja metsien terveyden seurantaan on vaativaa. Metsänterveyden seurantaan liittyvä epävarmuus vaikuttaa myös menetelmien soveltamiseen.

 Väitöskirja koostuu yhteenvedosta ja kuudesta osajulkaisusta, joissa tutkitaan hyönteistuhojen seurantaa ja arviointia monella eri mittakaavalla. Tutkimuksissa on hyödynnetty useita eri kaukokartoitus- ja mallinnusmenetelmiä. Tarkastelun mittakaava vaihtelee yksittäisen puun tasolta mannertason malleihin. Työssä vertaillaan myös hyönteistuhojen seurantaa erityyppisillä metsäalueilla Fennoskandiasta Pohjois-Amerikkaan. Tuhon laajuus, intensiteetti ja jakautuminen maastossa vaihtelevat huomattavasti, riippuen muun muassa hyönteislajista ja alueesta. Tästä vaihtelevuudesta johtuen kaukokartoitus ja mallinnusmenetelmät tulee tarkasti valita niin, että ne sopeutuvat kyseisen tuhon havaitsemiseen ja seurantaan. Myös käytettävä tieto ja aineistot vaikuttavat sopivien menetelmien ja mittakaavan valintaan. Spatiaalinen resoluutio, sekä mittakaava, jolla tuhoa tarkastellaan ovat tärkeässä asemassa seurannan onnistumisen kannalta. Seurannan ajoitus ja temporaalinen resoluutio vaikuttavat huomattavasti siihen, voidaanko kyseessä oleva tuho havaita ilmasta käsin. Oikea ajoitus vaikuttaa myös hyönteistuhojen negatiivisia seurauksia vähentävien toimenpiteiden oikea-aikaiseen toteutukseen.

 Metsien terveyden kattava seuranta olisi saatava osaksi metsäalueitten monitorointijärjestelmiä. Tämä seuranta sisältäisi parhaimmillaan yhdistelmän korkean ja matalan resoluution kaukokartoitusta ja spatiaalisia malleja, joita yhdistelemällä voitaisiin taata joustava ja kustannustehokas metsien terveyden monitorointijärjestelmä, joka toimisi erilaisissa ympäristöissä yli ilmasto- ja kasvillisuusgradienttien. Nopeasti kehittyvä satelliittiteknologia, sekä vapaasti käytettävät aineistot saattavat olla tärkeä osa järjestelmiä. Viime aikaisesta kehityksestä huolimatta, runsaasti uutta tutkimusta on vielä tehtävä, ennen kuin metsien terveyden tehokas seuranta voidaan mukauttaa käytännön tasolle.  

  • Kantola, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti tuula.kantola@helsinki.fi (email)
Samuli Junttila. (2019). Utilizing multispectral lidar in the detection of declined trees. https://doi.org/10.14214/df.277

Maailman metsät altistuvat uudenlaiselle stressille ilmastonmuutoksen myötä. Tuhohyönteiset sekä patogeenit siirtyvät uusille leveysasteille ja kuumuuden aiheuttama stressi lisääntyy, mikä johtaa lisääntyneeseen puiden kuolleisuuteen sekä kasvaneeseen metsäpalojen määrään maailmanlaajuisesti. On vaikeaa arvioida, kuinka voimakasta metsien heikentyminen ilmastonmuutoksen myötä on minkä vuoksi tarvitaan uusia harhattomia menetelmiä metsien kunnon arviointiin. Kaukokartoitusmenetelmillä voidaan mitata useita eri muuttujia metsistä, mutta stressin havaitseminen aikaisessa vaiheessa on ollut haastavaa muutoksien hienovaraisuudesta johtuen. Monikanavalaserkeilausteknologialla on potentiaalia havaita aikaisia puun heikentymisen merkkejä tarjoamalla tarkkaa kolmiulotteista tietoa sekä informaatiota puun heijastuvuudesta useilla eri aallonpituuksilla samanaikaisesti.

Tämän väitöskirjan päätavoitteena oli tutkia monikanavalaserkeilauksen kykyä havaita ja arvioida useiden eri stressitekijöiden aiheuttamaa puun heikentymistä. Tämä tehtiin tutkimalla kaukokartoituksen avulla havaittavaa puiden heikentymisen indikaattoria, lehtien vesipitoisuutta. Väitöskirjassa kehitettiin uusia menetelmiä lehtien vesipitoisuuden arviointiin monikanavalaserkeilauksen avulla useilla eri mittakaavoilla yksittäisistä lehdistä kokonaisiin latvuksiin. Myös lehtien vesipitoisuuden ja erilaisten puun heikentymistä aiheuttavien stressitekijöiden välistä suhdetta tutkittiin, jotta stressin ja vesipitoisuuden välistä riippuvuutta voitaisiin ymmärtää paremmin.

Osatutkimukset I-III keskittyivät tutkimaan lehtien vesipitoisuuden sekä laserintensiteetin, eli laserin heijastaman valon, välistä yhteyttä usealla aallonpituudella. Ensin, hyperspektrilaserkeilainta, joka havaitsee kahdeksaa eri aallonpituutta, käytettiin muutosten havaitsemiseen tuoreiden sekä kuivuuskäsiteltyjen mäntyjen sekä kuusten välillä (osatutkimus I). Sitten tehtiin tutkimus yksittäisillä lehdillä sekä neulasryhmillä (osatutkimus II) käyttäen mäntyä, kuusta, metsälehmusta, vaahteraa sekä rauduskoivua ja havaittiin vahva riippuvuus lehtien vesipitoisuuden sekä 1550 nm ja 690 nm aallonpituuksista lasketun indeksin välillä. Tämän jälkeen osatutkimuksessa III tutkittiin neulasten kosteuspitoisuuden arviointia monikanavalaserkeilauksen avulla sekä patogeenin ja kuivuuden aiheuttamaa lehtien vesipitoisuuden vaihtelua kuusen taimilla. Sinistäjäsienellä infektoitujen taimien neulasten vesipitoisuus vähentyi nopeasti, kun taas kuivuuskäsiteltyjen taimien vesipitoisuus pysyi tasaisempana erittäin voimakkaaseen kuivuuteen asti. Neulasten kosteuspitoisuus sekä heikentyneet taimet pystyttiin ennustamaan hyvällä tarkkuudella käyttäen indeksiä, joka oli laskettu 1550 nm ja 905 nm aallonpituuksista.

Kehitettyä menetelmää sekä neulasten kosteuspitoisuuden ja puun heikentymisen välistä yhteyttä tutkittiin osatutkimuksessa IV kirjanpainajan (Ips typographus L.) heikentämässä metsässä. Monikanavalaserkeilauksen avulla pystyttiin erottamaan hyvällä tarkkuudella (90% yleistarkkuus) kirjanpainajan saastuttamat puut jo silloin kun latvus ei vielä osoittanut visuaalisia heikentymisen merkkejä. Laserintensiteetin avulla pystyttiin havainnoimaan pihkavuotoja rungossa, mikä auttoi terveiden puiden luokittelussa. Huomattiin myös, että neulasten kosteuspitoisuus laskee jo pian kirjanpainajan iskeytymisen jälkeen.

Tämä väitöskirja edistää sekä objektiivisen ja automatisoitavan menetelmän kehitystä, jolla voidaan havaita ja mitata puiden heikentymistä, että lehtien vesipitoisuuden ja puiden heikentymisen välisen yhteyden ymmärtämistä. Väitöskirjan tuloksista julkaistaan myös populääri musiikki- ja videoteos nimellä: Idän Proffa feat. Linda Ilves – Keilaa puita. Video julkaistaan täällä: http://bit.ly/keilaapuita.

  • Junttila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti samuli.junttila@helsinki.fi (email)
Robert Prinz. (2019). Improving performance and energy efficiency of biomass supply through machine alteration and organisational redesign. https://doi.org/10.14214/df.276

Väitöskirjassa esitetään yhteenveto neljästä tapaustutkimuksesta, joissa keskityttiin metsähakkeen toimitusketjun uudelleenmuotoiluun erityisesti terminaaliratkaisujen osalta ja toimitusketjun suorituskyvyn parantamiseen koneiden parannetun teknologian ja säädön avulla. Työn tavoitteena oli analysoida ja parantaa metsähakkeen toimitusketjun polttoainetaloutta ja energiatehokkuutta muuttamalla harvesterin asetuksia, tutkia uuden innovaation, hybridihakkurin, suorituskykyä ja kehittää vaihtoehtoisia tapoja hyödyntää syöttöterminaaleja hakkeen toimitusketjussa. Työssä käytettiin kahta tutkimusmenetelmää: työntutkimusta ja diskreettiä tapahtumasimulointia (DES). Työntutkimus keskittyi yksittäisten koneiden suorituskyvyn ja niiden muutosten tutkimiseen, DES-menetelmää käytettiin metsähakkeen koko tuotantoketjun organisointivaihtoehtojen tutkimiseen. Tutkimuksen tuloksena saatiin seuraavat havainnot ja päätelmät: 1) yksioteharvesterin asetuksilla on tilastollisesti merkittävä vaikutus polttoainetalouteen; 2) hybridihakkuri parantaa haketuksen energiatehokkuutta, vaikka analysoidun prototyypin tuottavuus olikin alhaisempi kuin perinteisten hakkureiden; 3) syöttöterminaalit metsähakkeen toimitusketjussa tehostavat koneiden käyttöastetta ja mahdollistavat toimitusten tehostamisen erityisesti korkean kysynnän talvikuukausina ja siten alentavat tukipolttoaineiden tarvetta ja 4) erilaisilla hakkuri- ja kuorma-autoyhdistelmillä voidaan parantaa kustannuskilpailukykyä. Nykyisen metsähakkeen toimitusketjun suorituskykyä ja energiatehokkuutta voidaan parantaa integroidulla lähestymistavalla, jossa huomioidaan fysikaalisen tason, teknologisen tason, yritystason ja teollisuustason energiatehokkuuksia.

  • Prinz, Natural Resources Institute Finland (Luke), Production systems ORCID ID:Sähköposti robert.prinz@luke.fi (email)
Mari Mäki. (2019). Volatile organic compound fluxes from northern forest soils. https://doi.org/10.14214/df.275

Biogeenisten haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt kykenevät hidastamaan ilmaston lämpenemistä lisäämällä pilvien tiivistymisytiminä toimivien ilmakehän pienhiukkasten muodostumista. Ilmaston lämpeneminen todennäköisesti lisää kasvillisuuden ja maaperän vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöjä, koska kasvien ja mikrobieliöstön kyky tuottaa ja vapauttaa näitä yhdisteitä on riippuvainen lämpötilasta. Metsänpohjalla erilaiset biologiset ja fysikaalis-kemialliset prosessit osallistuvat haihtuvien orgaanisten yhdisteiden tuottoon ja vapautumiseen erilaisten ympäristötekijöiden sääteleminä. Maaperän vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöistä ja tuottoprosesseista on toistaiseksi vähän tutkittua tietoa.  

Tutkimuksen tavoite oli määrittää metsänpohjan vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt, biologiset prosessit, jotka tuottavat näitä yhdisteitä aluskasvillisuudessa ja maaperässä sekä metsänpohjan merkitys koko ekosysteemin vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden tuotossa. Metsänpohjan haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt määritettiin tasapainotilassa olevalla läpivirtauskammiomittaustekniikalla ja massaspektrometrisillä analyysimenetelmillä pohjoisella ja eteläisellä havumetsävyöhykkeellä.  

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että metsänpohjan rooli koko metsäekosysteemin vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöissä on merkittävä ja vuodenajasta riippuvainen. Metsänpohjan monoterpeenipäästöjen merkitys koko ekosysteemin monoterpeenituotossa oli kesällä muutamia prosenttiyksikköjä, mutta kasvoi keväällä ja syksyllä merkittäväksi saavuttaen maksimissaan 90%-osuuden koko ekosysteemin päästöistä. Metsänpohjan vapauttamien päästöjen vuodenaikasivaihtelu oli merkittävää, mutta samaan aikaan vuosittainen vaihtelu oli pientä. Monoterpeenien ja hapettuneiden haihtuvien orgaanisten yhdisteiden pääasiallisia lähteitä olivat tuore karike, mikrobieliöstön aktiivisuus, sekä metsänpohjan aluskasvillisuus. Metsämaan huokosten sisältämät haihtuvien orgaanisten yhdisteiden pitoisuudet olivat myös merkittävät. Metsänpohjan vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt vaihtelivat riippuen ilmastosta ja vallitsevasta puulajista.

Maaperällä on merkittävä rooli ilmakemiassa keväällä ja syksyllä, kun kasvillisuuden vapauttamien biogeenisten haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt ovat matalat. Metsänpohjan rooli koko ekosysteemin vapauttamiin haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöihin pitäisi määrittää jatkuvien mittausten avulla erilaisissa ekosysteemeissä ja ilmastovyöhykkeissä. Olemassa olevien tutkimuksen avulla olisi myös tärkeää arvioida maaperän vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt globaalissa mittakaavassa.

  • Mäki, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mari.maki@helsinki.fi (email)
Aapo Rautiainen. (2019). On the optimal regulation of land use sector climate impacts. https://doi.org/10.14214/df.274

Maankäyttö vaikuttaa ilmastoon useaa eri kautta. Väitöskirjassa tarkastellaan, kuinka maankäytön ilmastovaikutuksia voidaan ohjata optimaalisesti (eli hyvinvoinnin maksimoivalla tavalla) markkinapohjaisia välineitä (kuten tukia ja veroja) hyödyntäen. Väitöskirja koostuu neljästä osajulkaisusta ja yhteenvedosta. Kukin osajulkaisuista käsittelee erillistä maankäyttösektorin ilmasto-ohjaukseen liittyvää aihetta.

Ensimmäisessä osajulkaisussa kuvataan kattava biomassan, maaperän ja tuotteiden hiilivarastoja ohjaava politiikka. Erityistä huomiota kiinnitetään maaperän hiilivarastoihin kohdistuvaan ohjaukseen.

Toinen osajulkaisu koskee hakkuutähteiden energiakäytöstä aiheutuvien hiilidioksidipäästöjen ohjausta. Näiden päästöjen haitallisuutta verrataan fossiilisten päästöjen haitallisuuteen. Vertailuun perustuen esitetään, kuinka hakkuutähteiden ja fossiilisten polttoaineiden hiilidioksidiverot voitaisiin yhdenmukaistaa.

Kolmannessa osajulkaisussa tarkastellaan lisäisyysperiaatteen soveltamista metsien hiilitukiin. Ainoastaan lisäisen hiilenvarastoinnin tukeminen vaikuttaa metsikkötason tarkastelussa onnistuvan kiertoaikaa vääristämättä, jos ohjaus toteutetaan hinnoittelemalla kaikki hiilivuot ja keräämällä ylimääräiset (ei-lisäiset) hiilituet pois verottamalla metsämaata tuottavuuden mukaan. Markkinatasolla näin muotoiltu ohjaus kuitenkin vääristää kiertoaikoja ja maan jakautumista eri käyttöihin. Vääristymät voidaan välttää, jos maan verotus kohdistetaan kaikkeen muuhunkin maankäyttöön metsien ohella.

Neljännessä osajulkaisussa esitellään uusi käsite: säteilypakotteen yhteiskunnallinen rajakustannus (engl. Social Cost of Forcing (SCF)). SCF on säteilypakotteen voimistamisesta aiheutuvan yhteiskunnallisen rajahaitan rahallinen arvo. Se on säteilypakotteen perushinta, jonka avulla voidaan arvottaa erilaisia ilmastoa lämmittäviä tekijöitä (kuten kasvihuonekaasupäästöjä tai metsän albedon lämmittävää tehoa). SCF:iin perustuvat hinnat ovat keskenään johdonmukaisia, joten ne soveltuvat käytettäväksi kustannus-hyötyanalyysissa hiilidioksidinpäästöjen yhteiskunnalliseen kustannukseen perustuvan hinnan rinnalla. Niitä voidaan myös hyödyntää erilaisiin ilmastoa lämmittäviin tekijöihin kohdistuvan ohjauksen yhdenmukaistamiseen.

Yhdessä väitöskirjan neljä osajulkaisua tukevat maankäyttösektorin ilmastopolitiikan suunnittelua.

  • Rautiainen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti aapo.rautiainen@luke.fi (email)
Karthikeyan Natarajan. (2019). Mapping investment environment by optimizing the forest bioenergy production plant locations. https://doi.org/10.14214/df.273

Metsä uusiutuvana luonnonvarana tarjoaa mahdollisuuksia edistää biotaloutta, energiaturvallisuutta ja ympäristöhyötyjä. Väitöskirjan tavoitteena on analysoida metsäbiomassaan perustuvan bioenergiatuotannon kasvavaa potentiaalia (metanoli, Fischer Tropsch biodieseli, CHP) Suomessa. Tutkimuksessa sovellettiin spatiaalisesti täsmällistä, teknillis-taloudellista Mixed Integer Linear Programming (MILP) -mallia, jolla optimoitiin uusien bioenergian jalostusyksiköiden sijoituspaikkakuntia minimoimalla tuotantoketjun kokonaiskustannuksia. Samalla otettiin huomioon metsäresurssin tarjonta, teollisuuden kilpailutekijät ja energian kysyntä. Optimointimallin soveltamisen lisäksi toteutettiin Puolassa 210 maanviljelijän kyselytutkimus, jolla tunnistettiin keskeisiä yhteiskunnallisia parametrejä, joiden hyödyntäminen auttaa tulevaisuudessa optimoimaan tuotantoyksiköiden sijaintia, kun otetaan huomioon bioenergiatuotannon arvoketjun taloudelliset, ympäristöön liittyvät sekä yhteiskunnalliset näkökohdat.

Tutkimuksen tulokset tarjoavat investoijille ja päätöksentekijöille arvokasta tietoa, kun hahmotellaan energiaa koskevaa maantieteellistä suunnittelustrategiaa, ja kohdataan samalla nestemäisten liikennepolttoaineiden ja metsähakkeen osalta Suomen 2020 -luvun energiatuotannon tavoitteet. Mallin tulokset sisältävät kustannusperusteisesti optimaalisen laitospaikkakunnan, teknologiavalinnan, raaka-ainevarannon allokoinnin mukaan lukien tuontimahdollisuus, raaka-aineen tarjontaketjun, sivutuotteiden myyntitulot ja hiilidioksidipäästöjen vähenemisen. Malliparametrien herkkyystarkastelu osoitti, että investointikustannukset, konversiotehokkuus ja lämmön hintavaihtelut olivat yksikkövaikutuksien osalta merkittävimpiä parametrejä. Seuraavia vaikutusten merkittävyyden suhteen olivat raaka-aineen hinta, sähkön hinta, tuet ja kuljetuskustannukset. Havaitut parametrimuutokset epävarmoissa markkinaolosuhteissa, joita epävakaat politiikkatoimet ruokkivat, aiheuttaisivat tulevaisuudessa biopolttoaineisiin ja CHP-tuotantoon perustuvalle teollisuudelle merkittäviä haasteita niiden edistäessä metsäbiomassan käyttöä. Kyselytutkimus osoitti, että maanviljelijöiden halukkuus tarjota biomassaa saattaisi olla saatavuuden suhteen olennainen tuotannollinen varmuustekijä nestemäisten biopolttoaineiden tuotannolle ja CHP-teollisuudelle. Sosiaalisesti kattavien politiikkatoimien aikaan saaminen on siksi välttämätöntä pitkän aikavälin markkinavakautta ja tulevaisuuden menestymistä tavoittelevalle bioenergiateollisuudelle.

  • Natarajan, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti karthikeyan.natarajan@uef.fi (email)
Joanne C. White. (2019). Improving capacity for large-area monitoring of forest disturbance and recovery. https://doi.org/10.14214/df.272

Tietotarpeista metsien seurantaan liittyen on tullut entistä monitahoisempia. Jotta näihin tietotarpeisiin voidaan vastata, aineistojen tulee olla systemaattisesti tuotettuja, spatiaalisesti kattavia ja yksiselitteisiä, sekä niiden avulla tulee olla mahdollista havaita muutokset spatiaalisella ja temporaalisella resoluutiolla, jotka ovat yhteismitallisia sekä luonnon että ihmisen vaikutusten kanssa. Lisäksi raportointivelvollisuudet asettavat edelleen vaatimuksia läpinäkyvyyden, toistettavuuden ja aineistojen alkuperän suhteen. Väitöskirjan tavoitteena oli keskittyä näihin tarpeisiin sekä parantaa metsissä tapahtuvien häiriöiden ja niistä palautumisen seurannan mahdollisuuksia laajoilla alueilla.

Landsat-aikasarja tehostaa metsien seurannan mahdollisuuksia, erityisesti metsissä tapahtuvien häiriöiden jälkeisen palautumisen arviointia, kun taas komposiittikuvien tuottamisen lähestymistapa, jossa hyödynnetään parhaita saatavilla olevia pikseleitä, mahdollistaa Landsat-aikasarjan hyödyntämisen laajoilla metsäalueilla. Osajulkaisuissa I ja IV tunnistettiin metsien seurannan tietotarpeita ja liitettiin niitä komposiittikuvan tuottamisen kriteereihin sekä aineistojen saatavuuteen Kanadassa ja Suomessa. Osajulkaisussa II kehitettiin menetelmiä ja havainnollistettiin niitä tuottamalla laajan alueen yhtenäiset Landsat-komposiittikuvat, joista tunnistettiin muutokset, laskettiin jatkuvat muutospiirteet sekä tuotettiin vuosittaiset tiedot, jotka ovat olennaisen tärkeitä metsien seurannan kannalta. Osajulkaisussa III kansallista seurantamenetelmää testattiin Kanadan yli 650 Mha metsäekosysteemien alueella ja se mahdollisti yksityiskohtaiset analyysit kohteissa, joissa oli tapahtunut metsäpalo tai päätehakkuu edellisen 25 vuoden aikana (1985-2010). Lisäksi metsien lyhyen ja pitkän ajan palautumista pystytiin arvioimaan. Palautumista kuvaavista sävyarvopiirteistä tuotettiin lisätietoa osajulkaisuissa V ja VI. Osajulkaisussa V metsien palautumista kuvaavien sävyarvojen hyödyllisyyttä arvioitiin ja vahvistettiin vertaamalla niitä metsien peitteisyyden ja pituuden kriteereihin, jotka saatiin lentolaserkeilausaineistosta. Osajulkaisussa VI tutkittiin ja määrällistettiin maastossa mitattujen metsän rakenteen ja puulajisuhteiden vaikutusta palautumista kuvaaviin sävyarvoihin.

Keskittymällä metsien seurantajärjestelmien neljään tärkeimpään näkökulmaan, tietotarpeeseen, aineistojen saatavuuteen, menetelmäkehitykseen, ja tuotettuun tietoon, väitöskirjatutkimukset osoittivat, että yhdistämällä lähestymistapa, jossa komposiittikuvat tuotetiin hyödyntämällä parhaita saatavilla olevia pikseleitä, ja Landsat-aikasarja on mahdollista tuottaa sellaista tietoa ja aineistoja, joissa on tarvittavat ominaisuudet laajojen alueiden metsien seurantaa varten, samalla kun mahdollistetaan myös kokonaisvaltaisempi arviointi metsissä tapahtuvista häiriöistä ja metsien palautumisesta niiden jälkeen.

Muhammad Kashif. (2019). Mycoviruses infecting the forest pathogen Heterobasidion annosum - mutual interactions and host reactions. https://doi.org/10.14214/df.271

Useat patogeeniset sienet aiheuttavat havupuiden terveydelle haasteen. Juurikääpien lajikompleksi (Heterobasidion annosum sensu lato) on yksi merkittävimmistä havupuiden tuhonaiheuttajista boreaalisissa metsissä. Nämä patogeenit aiheuttavat eurooppalaisissa metsissä juuri- ja tyvilahoa, joiden seurauksen syntyvät vuosittaiset 800 miljoonan euron taloudelliset tappiot. Juurikääpiä torjutaan useilla erilaisilla menetelmillä, mutta siitä huolimatta taloudelliset tappiot ovat huomattavia. Siten on edelleen tarpeen kehittää vaihtoehtoisia torjuntamenetelmiä, jotta metsiä voidaan suojella juurikäävän aiheuttamilta tuhoilta.

Juurikäävillä elää monimuotoinen virusyhteisö, joka koostuu lähinnä partitiviruksista. Tässä työssä tutkittiin näitä viruksia tarkoituksena löytää sellaisia viruksia, joiden vaikutus isäntäsieneen on haitallinen. Kuvasimme kuusi uutta partitiviruslajia (HetPV), jotka infektoivat neljää juurikääpälajia. Nämä virukset ovat sukua Helicobasidium mompa partitivirus V70:lle. Tutkimuksemme osoitti, että HetPV13-an1 aiheutti vakavan fenotyyppisen heikennyksen sekä luontaiselle että eksoottiselle (viruksen ei-luontainen isäntä) isäntäsienikannalle. Viruksella tartutetun ja viruksettoman sienirihmaston vertailu RNA-sekvensoinnin avulla osoitti, että HetPV13-an1 vaikutti 683 männynjuurikäävän geeniin, joista 40% ilmentyi korkeammalla ja 60% matalammalla tasolla. RT-qPCR-analyysi osoitti, että männyn- ja kuusenjuurikäävän vaste HetPV13-an1-virukselle oli erilainen. Lisäksi kuusenjuurikäävän kykyä kasvaa puussa testattiin 46 elävällä kuusella, jolloin ilmeni että viruksella tartutetun sienen kasvu oli merkittävästi heikompaa kuin virusvapaalla verrokilla.

Tässä tutkimuksessa analysoitiin myös kahdeksan partitiviruskannan genomisegmenttien tai RNA-transkriptien määriä. Sienet olivat peräisin eri maantieteellisiltä alueilta: Kreikasta, Puolasta, Suomesta, Venäjältä ja Bhutanista. Kunkin viruskannan RNA-transkriptien määrät olivat johdonmukaiset suhteessa kasvatuslämpötiloihin.

Lisäksi rihmastojen kasvunopeutta mittaava testi osoitti että HetPV13:n ja HetPV15:n yhteisinfektio vähensi isännän kasvua jopa 95% verrattuna viruksesta puhdistettuun sienikantaan, mutta kaksoisinfektiot, joissa oli mukana HetPV11, johtivat vaihteleviin lopputuloksiin. Sienivirusten siirtymistehokkuutta selvittävässä kokeessa selvisi, että HetPV15-pa1:n siirtyminen rihmastojen välillä nousi nollasta 50%:iin jos vastaanottavassa rihmastossa oli HetPV13-an1 virus. Molemmilla viruksilla infektoidusta rihmastosta nämä virukset siirtyivät vastaanottavaan virusvapaaseen rihmastoon 90% tehokkuudella. Kaikkiaan tutkimuksen tulokset osoittavat, että samaa rihmastoa infektoivien virusten ja niiden isäntien välinen vuorovaikutus on erittäin monimutkainen ja ennakoimaton. Tästä huolimatta partitivirusinfektioit vaikuttavat erittäin lupaavalta keinolta rajoittaa juurikääpätuhoja havumetsissä.

  • Kashif, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti muhammad.kashif@luke.fi (email)
Tahamina Khanam. (2019). Structural shifts, fossil fuel substitution and attainability of climate targets in the Nordic forest-based bioeconomy. https://doi.org/10.14214/df.270

Euroopan energia- ja ympäristöpolitiikalla on laaja vaikutus pohjoismaisiin metsätuotemarkkinoihin. Opinnäytetyössä keskitytään neljään pääkysymykseen. Ensinnäkin Suomen ja Ruotsin metsätuotteiden markkinoiden kulutuksen, tuotannon ja kaupan maailmanlaajuisten muutosten vaikutukset. Toiseksi tutkitaan fossiilisten polttoaineiden (hiili) korvaamista metsäpohjaisen biopolttoaineen avulla edistävien toimenpiteiden tehokkuutta. Kolmanneksi verrataan ja arvioidaan pohjoismaiden tutkimustietoa Euroopan unionin muiden alueiden kanssa, mikä perustuu asiantuntijoiden käsityksiin Euroopan unionin 2020-tavoitteiden saavuttamisesta. Neljänneksi ennustetaan Ruotsin, Suomen, Tanskan ja Norjan uusiutuvan energian ja puupolttoaineen energian tuotannon keskinäistä vuorovaikutusta. Ensimmäisessä ja neljännessä tutkimuksessa tehtiin ekonometrinen analyysi, toinen tutkimus suoritettiin kehittämällä teoreettinen malli, ja kolmannessa tutkimuksessa analysoitiin kyselylomakkeella kerättyä dataa.

Tulokset osoittavat, että vuosina 1981–2012 rakennemuutosvuodet olivat 1991 ja 1992 suomalaisen mallin osalta ja 2004, 2005 ja 2006 Ruotsin mallin osalta. Fossiilisten polttoaineiden korvaava tutkimus osoitti, että verojen ja tukien yhdistäminen lisää biopolttoaineiden kokonaiskysyntää ja lisää fossiilisten polttoaineiden korvaamista noin 19% ja 31%. Alueellinen arviointi osoitti, että Pohjoismaiden asiantuntijoiden mielestä, joita oli valtaosa (82–93%) Euroopan unionin asiantuntijoista, vakaita ja riittäviä kannustimia ehdotettiin uusiutuvan energian tavoitteiden saavuttamiseksi biomassalle. Yleinen mielipide oli, että 2020-tavoitteita ei saavuteta. Lopuksi uusiutuvan energian ja puupolttoaineen välinen arvio osoittaa, että uusiutuvien energialähteiden saannilla oli aina positiivinen reaktio ja puupolttoaineella oli aina negatiivinen reaktio omiin ja keskinäisiin positiivisiin impulsseihin. Opinnäytetyössä todetaan, että verot ja tuet vaikuttavat yhdessä voimakkaasti fossiilisten polttoaineiden korvaamiseen metsäpohjaisilla biopolttoaineilla. Odottamattomat impulssit voivat lisätä uusiutuvan energian tuotantoa ja vähentää puupolttoaineiden tuotantoa, ja johdonmukaiset ja riittävät poliittiset välineet ovat välttämättömiä Euroopan unionin tavoitteiden saavuttamiseksi.

  • Khanam, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti tahakh@student.uef.fi (email)
Marika Makkonen. (2019). Renewing the sawmill industry: studies on innovation, customer value and digitalization. https://doi.org/10.14214/df.269

Sahateollisuuden liiketoimintastrategiat perustuvat perinteiseen (tuotelähtöiseen) liiketoimintalogiikkaan. Perinteiset kilpailukyvun lähteet, kuten alhaisemmat hinnat tai tuotannon tehokkuus, eivät ole enää riittäviä turvaamaan sahateollisuuden kannattavuutta. Siirtyminen valmistusyrityksestä palveluliiketoimintaan sisältää merkittävää potentiaalia asiakkaan kokeman arvon kasvattamiseen ja siten sahateollisuuden kilpailukyvyn parantamiseen. Palveluliiketoiminnan perusajatuksena on arvonluonti yhteistyössä palvelun tuottajan, asiakkaan ja muiden osapuolten kanssa. Näin ollen asiakas on liiketoiminnan keskiössä, haastaen perinteistä tuotelähtöistä ajattelutapaa.

Työn tavoitteena on selvittää sahateollisuuden liiketoimintamallin muutosta kohti asiakasläjtöisyyttä ja palveluliiketoimintaa. Koska arvoketjun toimijat ovat kytköksissä toisiinsa, tutkimuksessa tarkastellaan koko puutuoteteollisuutta. Muutosta kuvataan palvelulogiikan avulla (service logic), joka korostaa yrityksen ja  asiakkaan välistä vuorovaikutusta. Työn uutuusarvo on asiakaslähtöisyyden ja palvelulogiikan soveltaminen sahateollisuuden kontekstissa. Lisäksi siinä tarkastellaan innovaation ja digitalisaation merkitystä alan kilpailukyvyn lähteenä. Tulokset perustuvat sekä tapaus- että haastattelututkimuksiin (n = 36).

Tulosten perusteella saha- ja puutuoteteollisuudella on paljon hyödyntämätöntä potentiaalia kilpailukykyvyn kasvattamiseksi, jonka se voi savuttaa siirtymällä kohti asiakaslähtöisyyttä ja palveluiliikeotimintaa. Siirtyminen vaatii merkittäviä strategisia muutoksia, kyseenalaistaen nykyiset toimintatavta ja periaatteet. Muutos alkaa ymmärryksellä siitä, mitä asiakaslähtöisyys merkitsee. Tarvitaan lisää ymmärrystä asiakkaiden tarpeista ja prosesseista, joiden perusteella yritykset voivat arvioida ja kehittää omaa tarjoomaansa. Keskeistä palveluliiketoiminnan onnistumisessa on asenteiden muutos kohti asiakaslähtöisyyttä – ei pelkästään omassa organisaatiossa, vaan läpi arvoketjujen. 

  • Makkonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti marika.makkonen@gmail.com (email)
Cheikh Mohamedou. (2019). Improving local forest growth prediction by terrain-derived attributes, airborne γ-ray, and leaf area index. https://doi.org/10.14214/df.268

Metsän kasvu on tärkeimpiä tunnuksia metsävarojen suunnittelussa ja eri käyttötarpeisiin tehdyissä metsäympäristön kehitystä kuvaavissa simulointimalleissa. Perinteisesti puulajeittaiset kasvumallit on tehty laajojen alueiden koeala-aineistosta mallintamalla, jolloin paikallisten olosuhteiden vaihtelu ei tule kovin tarkkaan huomioiduksi. Paikallisen kartta- ja muun paikkatiedon avulla on mahdollista kalibroida ja tarkentaa kasvuennusteita.Tässä tutkimuksessa käytettiin paikkatietopohjaisia maaston pintamallista johdettuja kosteustunnuksia, lentokone gamma-säteilyn mittauksia ja latvuspeiton estimaatteja. Käytetyssä aineistossa oli yhteensä 9987 lukupuuta, 1118 koepuuta ja 197 koealaa. Tilastollisessa analyysissä käytettiin sekamallinnusta ja koneoppimisen menetelmiä. Näiden paikkatieto aineistojen avulla puulajeittaisia paikallisia ennusteita onnistuttiin parantamaan 6-18 % puun läpimitan kasvun ennusteita. Parannus oli suurinta karuilla mailla.

  • Mohamedou, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti cheikh.mohamedou@uef.fi (email)

Rekisteröidy käyttäjäksi
Paina tätä linkkiä Metsätieteen aikakauskirjan käsikirjoituksen tarjoamis- ja seurantajärjestelmään (OJS) kirjautumiseen.
Kirjaudu sisään
Jos olet kirjautunut käyttäjäksi, kirjaudu sisään tallentaaksesi valitsemasi artikkelit myöhempää käyttöä varten.
Ilmoitukset päivityksistä
Kirjautumalla saat tiedotteet uudesta julkaisusta.


Valitsemasi artikkelit