Artikkelit jotka sisältää sanan 'Crown'

Lentolaserkeilausta (Airborne laser scanning, ALS) käytetään monissa maissa metsikkökuvioiden puuston kokonaistilavuuden ennustamiseksi. ALS-aineistosta tuotetut ennusteet ovat usein tarkempia kuin muilla tavoin tuotetut ennusteet. Operatiivisessa metsätaloudessa pelkän kokonaistilavuuden huomioiminen ei kuitenkaan riitä, sillä hakkuiden yhteydessä kokonaistilavuus jakautuu puutavaralajikohtaisiin tilavuuksiin. Puuston laatu vaikuttaa suuresti puutavaralajijakaumaan, joten tarkempi ennakkotieto puuston laadusta helpottaisi muun muassa hakkuiden suunnittelua. Tämän väitöskirjatyön päätavoite oli testata eri metodeja puuston laadun, erityisesti tukkitilavuuden, ennustamiseksi ALS-aineistoa käyttäen.

Kolmessa osatutkimuksessa käytettiin aineistoja Itä-Suomesta (3 aluetta) ja Kaakkois-Norjasta (1 alue). Kaikki tutkimusmetsät olivat joko mänty- (Pinus sylvestris L.) tai kuusivaltaisia (Picea abies (L.) Karst.). Ensimmäinen osatutkimus keskittyi puutason mallien siirrettävyyteen eri ALS-inventointialueiden välillä. Toisessa osatutkimuksessa testattiin lukuisia vaihtoehtoja ennustaa tukkitilavuutta koealatasolla (30 m × 30 m). Kolmannessa tutkimuksessa puolestaan testattiin kuviotason ainespuu- ja tukkitilavuuksien maastokalibrointia pohjapinta-alamittauksiin perustuen. Osatutkimuksissa kaikki ALS-pohjaiset ennusteet tehtiin käyttäen joko lineaarisia sekamalleja tai k:n lähimmän naapurin menetelmää joko puu- tai koealatasolla (15 m × 15 m).

Tulokset osoittivat, että laserkeilausaineiston ja puuston laadun välillä on vain heikkoa korrelaatiota. Siitä huolimatta tukkitilavuusennusteiden suhteellinen keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE%) oli 20–30 %, sen jälkeen, kun koealatason ennusteet oli yleistetty 30 m × 30 m tai kuviotasolle. Lisäksi osatutkimuskohtaiset tulokset osoittivat, että puutason mallien ennustustarkkuuden voi odottaa heikentyvän huomattavasti, kun malleja siirretään inventointialueiden välillä, ja että pohjapinta-alainformaatio ei ole yleisesti ottaen hyödyllistä, jos tarkoituksena on kalibroida tukkitilavuusennusteita kuusivaltaisilla metsikkökuvioilla.

• Karjalainen, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: tomi.karjalainen@uef.fi

Latvusarkkitehtuuri ja sen rooli lajien välisessä vuorovaikutuksessa boreaalisessa sekametsässä Tutkin väitöskirjassani puiden latvuksen rakennetta ja sen roolia lajien välisessä vuorovaikutuksessa sekametsässä. Aiheesta tekee kiehtovan latvusrakenteen joustavuus eli puut vastaavat herkästi kasvuympäristössään tapahtuviin muutoksiin muokkaamalla rakennettaan. Kiinnostus puulajiston monimuotoisuutta suosivaa metsänkasvatusta kohtaan on kasvussa, mutta silti tiedämme melko vähän siitä, miten pääpuulajiemme latvusrakenne toimii kilpailtaessa elintilasta ja resursseista metsiköiden sisällä. Väitöskirjassani keskityin selvittämään miten puiden rungon, oksien ja versojen muodostama latvusrakenne muuttuu naapuripuista johtuvan kilpailun vaikutuksesta, ja onko muutoksissa naapuripuulajista johtuvia eroja. Halusin myös ymmärtää paremmin minkälainen suhde on latvuksen ulkoisella ja puuaineen sisäisellä rakenteella. Väitöskirjani tulokset osoittavat, että mänty ja koivu vastaavat molemmat latvuskilpailuun mm. kasvattamalla vähemmän ja pienempiä oksia, joissa lehdetön osuus oksan pituudesta kasvaa. Lajien välillä näyttää kuitenkin olevan eroa biomassan suhteellisessa jakautumisessa, sillä nuorilla koivuilla pääoksien osuus kokonaisbiomassasta kasvoi kilpailun lisääntyessä rungon kustannuksella, kun taas nuorilla männyillä rungon biomassaosuus kasvoi. Männyn ja koivun latvusrakenne muuttuu paitsi naapuripuiden koon, lukumäärän ja etäisyyden suhteen myös naapuruston pääpuulajin suhteen. Sekä mänty että koivu kasvoivat toistensa ympäröimänä enemmän pituutta, mutta niiden kokonaiskasvu oli alhaisempi verrattuna lajitovereiden ympäröimiin yksilöihin. Selvitimme tuloksen taustoja metsiköiden valaistussimulaatioiden avulla ja havaitsimme, että koivikko päästi tiheissä metsiköissä valoa latvuston läpi samanpituista männikköä enemmän, mutta harvemmissa metsiköissä tätä eroa ei ollut. Tulosten mukaan ennustettaessa latvusrakennetta ja kasvua, naapuripuiden lajityypillinen rakenne on otettava huomioon niiden kilpailuvaikutusta arvioitaessa. Tulokseni osoittavat myös, että puun solukoiden rakenne on yhteydessä ulkoiseen latvusrakenteeseen. Vesi kulkee puun sisällä juurista ylös haihduttaviin lehtiin vedenkuljetussoluista muodostuneissa putkimaisissa rakenteissa. Vedenkuljetussolujen läpimitta leveni odotetusti ylhäältä alaspäin etäisyyden funktiona. Tämän lisäksi solukoko pieneni ja solutiheys kasvoi hyppäyksenomaisesti siirryttäessä rungosta oksiin, pääoksista sivuhaaroihin ja koivun tapauksessa oksista lehtiruoteihin. Myös lehtiruodeissa solukoko vaihteli lehden pinta-alan funktiona. Näyttääkin siltä, että myös vedenkuljetussolukon rakenne heijastaa joustavan latvusrakenteen välityksellä kasvuympäristön tilaa kuten latvuskilpailua.

• Lintunen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: anna.lintunen@helsinki.fi

Tässä työssä tutkittiin kuusella (Pice abies) kuinka puun alkuperä (klooni, perhe) ja kasvatustiheys vaikuttavat puiden kasvuun ja puuaineen ominaisuksiin, kuten puuaineen tiheys ja kuituominaisuudet. Lisäksi tutkittiin miten kasvu ja puuaineen ominaisuudet korreloivat keskenään eri alkuperillä sekä miten puiden välinen kilpailu vaikuttaa puun kasvuun ja eri ominaisuuksiin. Tutkimuksessa käytetty materiaali on peräisin neljältä eri alkuperäkokeelta Etelä-Suomesta (kokeet perustettu 1970–90-luvuilla), kasvatustiheyden vaihdellessa 2500–10000 taimeen hehtaarilla ja mukana tarkastelussa on sekä kapealatvaisia kuusia (Pice abies f. pendula) että normaalilatvaisia kuusia. Puuaineen tiheys- ja kuituominaisuuksissa havaittiin eri alkuperillä huomattavasti vähäisempää fenotyyppistä vaihtelua kuin kasvuominaisuuksissa (pituus, rinnankorkeusläpimitta ja runkotilavuus). Lisäksi eri kloonien välillä havaittiin huomattavaa vaihtelua normaalilatvaisilla kuusilla sekä kasvu- että puuaineen ominaisuuksien suhteen, toisin kuin kapealatvaislla kuusilla (klooni/perhe). Kapealatvaiset kuuset kasvoivat huomattavasti paremmin tiheässä kasvatusasennossa (toisaalta alhaisempi puuaineen tiheys) kuin normaalilatvaiset kuuset, kun taas harvemmassa kasvatusasennossa tulos oli päinvastainen. Pääsääntöisesti fenotyyppiset korrelaatiot olivat myös negatiivisia puun kasvun ja puuaineen tiheyden osalta, mutta positiviisia eri puuaineen tiheysominaisuuksien ja vastaavasti eri kuituominaisuuksien kesken (keskivahva – vahva korrelaatio). Puiden välisen kilpailun lisääntyessä puiden läpimitan kasvu oli myös alhaisempi ja puuaineen tiheys korkeampi. Lisäksi tämä työ osoitti sen, että on mahdollista löytää kuusella klooneja, jotka tuottavat samanaikaisesti sekä keskimääräistä suuremman runkotilavuuden että korkeamman puuaineen tiheyden ja pidempiä kuituja (esim. normaalilatvainen kuusi, klooni C43), mikä on käytännön metsänjalostuksen kannalta mielenkiintoinen tulos.

• Zubizarreta Gerendiain, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences Sähköposti: ane.zubizarreta@joensuu.fi

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

• Kantola, University of Helsinki, Department of Forest Ecology Sähköposti: anu.kantola@metla.fi

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

• Ikonen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences Sähköposti: vi@nn.fi

Kiinnostus metsäekosysteemejä kuvaaviin muuttujiin, joita voidaan arvioida optisilla kaukokartoitusmenetelmillä, on kasvanut viime vuosina. Kaukokartoitustekniikoiden yleinen sovellettavuus ja satelliittikuva-aineistojen spatiaalisten ja ajallisten resoluutioiden kirjo mahdollistavat kaukokartoitusmenetelmien soveltamisen terrestristen ekosysteemien rakenteen ja toiminnan laaja-alaisessa tutkimuksessa. Edellytys näiden menetelmien kehittämiselle on kuitenkin ymmärtämys mitattujen spektristen signaalien syntyyn vaikuttavista fysikaalisista tekijöistä. Pohjoisen pallonpuoliskon boreaaliset havumetsät muodostavat maapallon suurimman yhtenäisen metsävyöhykkeen. Kaukokartoituksen näkökulmasta yleisesti tunnustettu, mutta huonosti ymmärretty ilmiö on näiden havumetsien matala heijastussuhde verrattuna lehtimetsiin. Ainoa tapa tämän ilmiön ymmärtämiseen on säteilyn kulun tutkiminen havumetsien latvustossa. Väitöskirjassa tutkittiin havumetsien spektristen ja rakenteellisten tekijöiden välistä riippuvuutta empiirisissä ja simulointitutkimuksissa. Saatua uutta tietoa sovellettiin suomalaisten havumetsien lehtialaindeksin arvioimiseen optisilta satelliittikuvilta. Väitöskirjan ensimmäinen osa keskittyi latvuston mikro- ja makrotason ryhmittymisilmiön ja metsän heijastaman säteilyn välisen riippuvuuden tutkimiseen. Tulokset osoittivat, että latvuskoko ja –muoto ovat tärkeitä metsikön heijastussuhdetta muokkaavia tekijöitä. Lisäksi havaittiin, että havumetsien matalaa heijastussuhdetta lähi-infrapuna-alueella selittää pääasiallisesti versojen sisällä tapahtuva säteilyn sironta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi lehtialaindeksin arvoimiseen optisista satelliittikuvista kasvillisuusindeksien ja metsikön fysikaalisen heijastusmallin invertoimisen avulla. Molemmat menetelmät osoittivat soveltuvuutensa lehtialaindeksin arvoimiseen. Yleinen havainto oli, että aiemmin menetelmissä vähän käytetty keskilähi-infrapuna-alue parantaa kaukokartoitettuja lehtialaindeksien estimaatteja havumetsissä.

• Rautiainen, University of Helsinki, Department of Forest Ecology Sähköposti: miina.rautiainen@helsinki.fi