Artikkelit jotka sisältää sanan 'Norway spruce'

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 Sähköposti: zhenming.ge@uef.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

Kekoja rakentavat muurahaiset ja erityisesti Formica rufa -ryhmän lajit ovat levinneet laajalle Euraasian boreaalisissa metsissä, ja ne vaikuttavat ekosysteemin toimintaan monin tavoin. Kekomuurahaiset mm. keskittävät orgaanista ainetta ja ravinteita kekopesiinsä, saalistavat suuria määriä hyönteisiä ja keräävät kirvojen erittämää mesikastetta. Muurahaiset kärsivät avohakkuista, jotka mm. vähentävät niiden ravintoresursseja. Muurahaiskoloniat kuitenkin vähitellen toipuvat tai uusiutuvat ja lisääntyvät metsän sukkession edetessä. Muurahaisten merkitys voi siis muuttua metsän iän mukana. Väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia 1) kekomuurahaisten esiintymistä boreaalisissa metsissä, 2) hiilen, ravinteiden ja juurten määriä muurahaiskeoissa sekä 3) muurahais-kirva -mutualismin vaikutusta kuusen (Picea abies L. Karst.) kasvuun. Muurahaiskekojen esiintymistä ja siihen vaikuttavia puusto- ja kasvupaikkatekijöitä tutkittiin Valtakunnan metsien kolmannen inventoinnin aineiston avulla. Hiilen, ravinteiden ja juurten määriä muurahaiskeoissa sekä muurahais-kirva -mutualismin vaikutusta kuusen kasvuun tutkittiin Itä-Suomessa 16 metsikössä, jotka edustivat ikäluokkia 5, 30, 60 ja 100 vuotta. Kekotiheydet olivat suurimmillaan Etelä-Suomessa kuusi- ja koivuvaltaisissa varttuneissa tuoreissa sekametsissä. Myös Itä-Suomen tutkimusmetsiköissä kekoja oli enemmän ja ne olivat lisäksi suurempia vanhemmissa kuin nuoremmissa metsiköissä. Kekoja rakentavien muurahaisten lajimäärä oli suurempi nuoremmissa metsissä, kun taas F. aquilonia Yarr. oli ainoa laji vanhimmissa metsissä. Suurin osa keoista sijaitsi metsiköiden reunoilla. Kekojen hiili-, typpi- ja fosforipitoisuudet olivat korkeammat kuin ympäröivässä maaperässä. Kivennäismaassa oli enemmän ohutjuuria kekojen alla kuin niiden ympärillä. Muurahais-kirva -mutualismi vähensi merkitsevästi yksittäisten kuusten sädekasvua 30-vuotiaissa metsiköissä. Metsikkötasolla muurahaiskekojen osuus maan hiili- ja ravinnevarastoista ja juurten biomassasta oli pieni, ja muurahais-kirva -mutualismin vaikutus kuusen kasvuun oli vähäinen. Kekomuurahaiset kuitenkin lisäävät merkittävästi paikallista vaihtelua hiilen, ravinteiden ja juurten määrissä sekä puiden kasvussa.

• Kilpeläinen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences Sähköposti: jk@nn.fi

Kasvien tuottamien tiettyjen sekundääristen yhdisteiden on havaittu vaikuttavan maan hiilen ja typen kierron prosesseihin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää mahdollisia eroja metsämaan hiilen ja typen kiertoon liittyvissä mikrobiaktiivisuuksissa sekä kahden tärkeän kasvien sekundääriyhdisteryhmän, terpeenien ja fenolisten yhdisteiden, pitoisuuksissa koivikko-, kuusikko- ja männikkömaassa, sekä tutkia, miten maan altistaminen haihtuville monoterpeeneille tai fenolisiin yhdisteisiin kuuluville tanniineille vaikuttaa maan mikrobiaktiivisuuksiin. Tutkimuksessa käytetty puulajikoe sijaitsee Kivalossa, Pohjois-Suomessa, ja käsittää vierekkäiset, alun perin samanlaiselle maaperälle perustetut noin 70-vuotiaat metsiköt, joiden pääpuulajit ovat rauduskoivu, kuusi ja mänty. Maan hiilen ja typen mineralisaationopeudet sekä mikrobibiomassan hiilen ja typen määrät olivat korkeampia koivikko- ja kuusikkomaan orgaanisen kerroksen kaikissa eri osissa, eli karike- (L), multautumis- (F) ja humusainekerroksessa (H), verrattuna männikkömaahan. Mono-, seskvi-, di- ja triterpeenien pitoisuudet olivat selvästi korkeampia havupuumaissa kuin koivikkomaassa, kun taas vesiliukoisten totaalifenolien sekä tanniinien pitoisuudet olivat korkeampia tai vähintään yhtä korkeita kuusikko- kuin koivikko- tai männikkömaassa. Erot maan mikrobiaktiivisuuksissa sekä sekundääriyhdisteiden pitoisuuksissa olivat puulajien välillä yleisesti ottaen pienempiä H-kerroksessa kuin ylemmissä kerroksissa. Hiilen mineralisaationopeus sekä hiilen määrä maan mikrobibiomassassa korreloivat positiivisesti maan vesiliukoisten totaalifenolien sekä tanniinien pitoisuuden kanssa, viitaten siihen, että näiden yhdisteiden pitoisuus maassa voi toimia indikaattorina sille, kuinka pitkälle maan orgaanisen aineksen hajoaminen on edennyt. Terpeenit saattavat puolestaan vaikuttaa maan mikrobiaktiivisuuksia heikentävästi, sillä matalimmat mikrobiaktiivisuudet havaittiin runsaasti terpeenejä sisältävässä männikkömaassa, kun taas aktiivisessa koivikkomaassa terpeenien pitoisuudet olivat hyvin matalat. Haihtuvat monoterpeenit sekä kuusen ja männyn neulasista eristetyt tanniinit vaikuttivat maan hiilen ja typen kierron prosesseihin, mutta vaikutukset riippuivat yhdisteestä ja sen molekyylirakenteesta. Monoterpeenit vähensivät epäorgaanisen typen määrää maassa ja niillä oli mahdollisesti myrkyllinen vaikutus osaan maan mikrobeista, kun taas osa maan mikrobeista näytti voivan käyttää monoterpeeneitä hiilen lähteenään. Molekyylipainoltaan kevyemmät tanniinit (sekä muut kevyemmät yhdisteet) näyttivät olevan hiilen lähteitä maan mikrobeille, kun taas molekyylipainoltaan raskaammilla tanniineilla oli mikrobien toimintaa estäviä vaikutuksia. Kaiken kaikkiaan kasvien sekundääriyhdisteillä saattaa olla hyvinkin suuri rooli metsämaan hiilen ja typen kierron säätelyssä, mutta niiden merkityksen todellista suuruusluokkaa on mahdoton arvioida.

• Kanerva, University of Helsinki, Department of Applied Chemistry and Microbiology Sähköposti: sanna.kanerva@metla.fi

Skenaariotutkimusta käytettiin vaihtoehtoisten tulevaisuuskuvien luomisessa puuntuottamiselle Suomessa. Puuntuottamisen kannalta keskeisimmät tutkimuskohteet selvitettiin eri skenaarioista. Yksityisten metsänomistajien vieraantuminen käytännön metsätaloudesta, yrittäjyyden edistäminen, ja puuntuottamisen kustannustehokkuuden parantaminen havaittiin tärkeimmiksi tutkimusaiheiksi. Myös mahdollisen metsätyövoimapulan uhkan torjuminen nähtiin tärkeäksi. Tulosten perusteella koottiin lisäarvon luomiseen pohjautuva palvelukokonaisuus. Ensimmäinen osa palvelukokonaisuutta oli laatutakuun sisältävä metsäuudistamispalvelu, jossa taimikon perustaminen toteutetaan asiakkaalle kokonaispalveluna. Palvelukonseptin ideana on että asiakas saa sovitun toimitusajan kuluessa sovitut laatukriteerit täyttävän taimikon ja tuona aikana palvelun tuottaja kantaa taimikon perustamiseen ja varhaiskehitykseen liittyvät riskit. Tutkimuksessa laskettiin sopivia preemiota riskin kattamiseksi. Toinen tutkimuskohde käsitteli taimikon varhaishoitotarpeen ennustamista kuusen taimikoissa kuuden vuoden kuluessa istutuksesta. Taimikon varhaishoitotarpeeseen vaikuttavia taustatekijöitä löydettiin tutkimuksessa, mutta luotettava varhaishoitotarpeen ennustaminen yksittäisille taimikoille ei onnistunut nykyaikaisilla luokittelualgoritmeillakaan. Kolmas tutkimuskohde käsitteli kuusen taimikoiden perkauksen ajoituksen vaikutusta työn tuottavuuteen. Työntutkimuksessa yleisen koealojen välisen vaihtelun aiheuttaman ongelman välttämiseksi tässä tutkimuksessa kehitettiin uusi menetelmä. Perkauksen lykkääminen kahdella vuodella aiheutti merkittäviä lisäyksiä raivaussahatyön työajanmenekissä. Käsittelyiden metsänhoidolliset vaikutukset eivät simulointitutkimusten perusteella eronneet merkittävästi eri käsittelyajankohtien välillä. Tutkittujen menetelmien soveltaminen käytäntöön edellyttää tehokasta tieto- ja informaatioteknologisten menetelmien käyttöä.

• Kiljunen, University of Joensuu, Faculty of Forestry Sähköposti: nuutti.kiljunen@metla.fi

Maanmuokkauksen vaikutus podsoloituneen metsämaan alumiinikemiaan Maanmuokkaus metsänuudistamisen yhteydessä yleistyi Suomessa 1960-luvulta lähtien. Suomen metsämaasta (21.9 milj. ha) noin 18% (3,94 milj. ha) on muokattu. Muokatusta maasta noin kolmasosa on aurattu tai mätästetty. Tässä tutkimuksessa selvitettiin maanmuokkauksen pitkäaikaisvaikutuksia podsoloituneen metsämaan kemiallisiin ominaisuuksiin. Erityisesti tutkittiin maaperän alumiinia (Al) ja sen liukenemiseen vaikuttavia tekijöitä, sillä muokattaessa maan pintaan kääntyy podsolimaannoksen rikastumiskerrosta, johon on runsaasti saostunut alumiinia. Muuttuneissa ympäristöolosuhteissa tämä alumiini saattaa alkaa liueta. Vaikutuksia tutkittiin kahdella koealalla, jotka oli aurattu ja istutettu kuuselle (Picea abies (L.) Karst.) 17 ja 31 vuotta ennen näytteenottoa. Tutkimuksen perusteella alumiinia oli vapautunut auratusta metsämaasta. Tämän osoitti se, että sekundääristen Al-yhdisteiden määrä oli pienempi palteen rikastumiskerroksessa kuin vastaavassa muokkaamattomassa metsämaassa. Sen sijaan palteen alle jääneessä humuskerroksessa Al-pitoisuudet olivat korkeampia kuin vastaavassa muokkaamattomassa metsämaassa. Orgaanisen aineen kertyminen palteen pinnalle ja kivennäismaahan sekä kuusen hienojuurten suuri määrä palteessa osoittivat, että alumiinin liukeneminen johtui pääasiassa maata luontaisesti happamoittavista tekijöistä kuten orgaanisista hapoista. Näitä happoja syntyy orgaanisen aineen hajotessa ja niitä vapautuu myös puiden juurista. Maanmuokkaus ei vaikuttanut maaveden Al-pitoisuuksia sääteleviin tekijöihin. Sekundääristen mineraalien liukoisuus sääteli maaveden Al-pitoisuuksia sekä muokatussa että muokkaamattomassa rikastumiskerroksessa, kun taas humus- ja huuhtoutumiskerroksessa maaveden Al-pitoisuudet olivat orgaaniseen aineeseen sitoutuneen Al:n määräämiä. Vaikka maan vaihtuvan Al:n määrä oli selkeästi pienempi kuin orgaanisen aineesen kompleksoituneen Al:n määrä, Al:n kationinvaihtoreaktiot selittivät myös maaveden kationipitoisuuksia. Vaihtuvalla Al:lla ei havaittu olevan heikon hapon ominaisuuksia humuskerroksessa, ja maaveden pH selittyi orgaanisten happojen dissosioitumisella. Maan kemiallisten ominaisuuksien muutokset auratussa metsämaassa olivat yhdenmukaisia Al:n liukoisuutta podsolimaannoksessa määräävien tekijöiden kanssa. Voidaankin olettaa, että pidemmällä aikavälillä maata muuttavat tekijät johtavat muokatun kivennäismaan uudelleen podsoloitumiseen. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että maaperän ja kasvillisuuden välinen vuorovaikutus muuttaa muokatun metsämaan kemiallisia ominaisuuksia jo muutaman vuosikymmenen aikana.

• Tanskanen, University of Helsinki, Department of Forest Ecology Sähköposti: niina.tanskanen@helsinki.fi