Dissertationes Forestales

Salla Tenhovirta. (2023). Aerobic methane emissions from the shoots of Scots pine. https://doi.org/10.14214/df.342

Avainsanat: metaani; boreaaliset metsät

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Kasvien, myös puiden, tiedetään päästävän ilmakehään metaania (CH₄), mutta kasvien välittämiä metaanipäästöjä on tutkittu lähinnä ruohovartisilla kasveilla. Puiden latvustojen metaanipäästöt ovat todennäköisesti suurelta osin peräisin aerobisesta, ei-biologista alkuperää olevasta prosessista. Aerobista metaanin syntymistä kasveissa ei ole tutkittu läpikotaisin, minkä takia arviot tämän lähteen maailmanlaajuisista kokonaispäästöistä ovat epävarmoja ja vaihtelevat suuresti, välillä 0–240 Tg vuodessa.

Tässä tutkimuksessa tutkittiin fysiologisten ja ympäristön muuttujien vaikutuksia lehvästön metaanivoihin mittaamalla boreaalisten havupuiden versojen metaaninvaihtoa ulkona ja kasvihuoneessa. Suurin osa mittauksista tehtiin metsämännyn (Pinus sylvestris L.) taimilla, joka on yksi tärkeimmistä boreaalisen havumetsävyöhykkeen puulajeista. Mittaukset tehtiin kammiomittausmenetelmällä käyttäen reaaliaikaisia, absorptiospektroskopiaan perustuvia kasvihuonekaasujen mittalaitteita. Mittaukset tehtiin joko käsin, tai automaattisella mittausjärjestelmällä, joka kehitettiin helpottamaan manuaalisiin mittauksiin liittyviä ongelmia.

Metsämännyt versoista tuli kaikissa koeasetelmissa pieniä mutta merkittäviä metaanipäästöjä. Päästöt olivat riippuvaisia valosta, lisääntyivät ilman lämpötilan kohotessa, ja eivät olleet riippuvaisia fotosynteesistä tai kuivuudesta. Päästöt olivat suurempia auringonvalossa kuin keinovalon alla silloinkin, kun keinovalo sisälsi UVA-säteilyä. Tulokset kertovat, että metsämännyn latvustossa syntyy metaania samankaltaisessa prosessissa, kuin mikä on aiemmin kuvattu ruohovartisilla kasveilla, mutta nämä päästöt ovat pienempiä kuin alkuperäiset arviot aerobisesta metaanipäästöstä. Boreaalisten metsien latvustot ovat metaanin lähde, joka voi pienentää kivennäispohjaisen metsämaan ylläpitämää metaanin nielua noin 5 %:lla.

Tenhovirta, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences https://orcid.org/0000-0001-5600-6274 Sähköposti: salla.tenhovirta@helsinki.fi

Yu Tang. (2023). Unravelling δ¹³C signal in Scots pine trees for climate change and tree physiology studies. https://doi.org/10.14214/df.335

Avainsanat: boreaaliset metsät; fotosynteesi; isotooppien diskriminaatio; sisäinen vedenkäytön tehokkuus (iWUE); komponenttispesifinen isotooppianalyysi (CSIA); laserablaatio

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Boreaaliset metsät muodostavat kolmasosan maapallon metsistä. Ilmastonmuutos vaikuttaa merkittävästi boreaalisten metsien kasvuun ja tuotokseen. Tulevien muutosten tarkempaan ennustamiseen tarvitsemme kuitenkin parempaa tietoa siitä, miten metsät ovat reagoineet ilmaston muuttumiseen menneisyydessä.

Tässä tutkimuksessa käytettiin uusia työkaluja herkästi ympäristönmuutoksiin reagoivan δ¹³C-signaalin (hiilen vakaiden isotooppien ¹²C/¹³C suhde) määrittämiseen männyistä. Määrityksiä tehtiin mäntypuiden eri osista (lehdet, lustot) kahdella Suomessa sijaitsevalla koealalla.

Tulosten mukaan puut käyttävät pääosin kuluvan kasvukauden yhteytystuotteita biomassansa rakentamiseen, mikä osoittaa, että biomassan δ¹³C-signaalia voidaan käyttää kyseisen vuoden ympäristöolosuhteiden määrittämiseen. Vuoden sisäinen vaihtelu ympäristömuuttujissa näkyi tarkasti lehdestä eristetyn sakkaroosin δ¹³C-signaalissa, mutta vääristyneenä lehden koko biomassan δ¹³C-signaalissa, minkä vuoksi lehtibiomassan δ¹³C-signaalin käyttö ympäristömuuttujien ennustamisessa ei ole suoraviivaista. Lisäksi lehtitason δ¹³C signaalin tulkinnassa tulisi tuntea paremmin lehden mesofyllikonduktanssin vaihtelu sekä yhteytystuotteiden ajallinen integraatio. Puiden lustojen δ¹³C-signaalissa näkyi myös puun kasvukauden aikainen vaihtelu veden käytön tehokkuudessa, mikä on olennainen tekijä arvioitaessa puun vesi- ja hiilitasetta. Lustojen δ¹³C-muutosten avulla voidaankin hyvin tutkia puiden hiilen ja veden käytön lyhyen aikavälin dynamiikkaa. Tämä on hyödyllistä erityisesti jos vesi- ja hiilitasetunnuksia ei ole jostain syystä mitattu tai käytettävissä.

Tämä tutkimus syventää ymmärrystämme siitä miten ympäristön muutos näkyy puiden lehtien δ¹³C-signaalissa ja miten tämä signaali muuttuu yhteytystuotteiden kulkeutuessa puuaineen rakenteeksi (lustot). Tieto auttaa paremmin tulkitsemaan puiden eri osien δ¹³C-signaaleja sekä ymmärtämään, miten puut pärjäävät ilmaston muuttuessa.

Tang, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: yu.tang@helsinki.fi

Kira Ryhti. (2022). Belowground carbon dynamics in Scots pine stands. https://doi.org/10.14214/df.333

Avainsanat: juuret; boreaalinen metsä; Hiilidioksidi; maahengitys; metsämänty; varastohiilihydraatit

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Boreaaliset metsämaat ovat yksi suurimmista hiilen varastoista maailmanlaajuisesti, kun taas maahengitys (hiilidioksidipäästöt) muodostaa suurimman hiilivirran ekosysteemistä ilmakehään. Ilmastonmuutoksella voi olla arvaamattomia vaikutuksia maanalaisiin hiiliprosesseihin ja sitä kautta boreaalisten metsien hiilitaseeseen.

Maaperän erilaisten prosessien ymmärtämiseksi ja mahdollisten hiilenkierron muutosten arvioimiseksi muuttuvassa ilmastossa metsänpohjan kokonaismaahengitys jaettiin viiteen eri komponenttiin ja puun juurten hengitys arvioitiin neljällä eri menetelmällä keski-ikäisessä boreaalisessa mäntymetsikössä (Pinus sylvestris L.) Etelä-Suomessa. Varastosokerien ja tärkkelyksen pitoisuudet puiden juurissa määritettiin ja juurien varastosokereiden syötteen määrä maaperään ja symbionttisille mikrobeille (sienijuurille eli mykorritsoille) arvioitiin koko puun hiilitasemallilla ’CASSIA’. Lisäksi puun juurten hengitys ja maan heterotrofisten mikrobien maahengitys erotettiin toisistaan seitsemässä eri havumetsässä mittaamalla hengitystä tavanomaisissa ympäristöissä sekä maaperässä, jossa ei ollut eläviä juuria.

Puiden juurten hengitys muodosti lähes puolet kokonaismaahengityksestä, heterotrofinen maahengitys lähes kolmanneksen, ja pintakasvillisuuden sekä sienijuurten hengitys loput viidenneksen boreaalisessa mäntymetsikössä. Vuotuinen puiden juurten hengitys laski kolmen ensimmäisen tutkimusvuoden ajan, kun taas heterotrofinen maahengitys nousi niin kutsutun ’Gadgil’-ilmiön vuoksi, kun sienijuuret eristettiin pois maasta. Puiden juurten hengitys ja suurin osa varastohiilihydraattien pitoisuuksista olivat korkeampia lämpiminä vuosina ja alhaisempia kylmempinä. Juuret ovat alati vuorovaikutuksessa maaperän kanssa ja niiden erottaminen toisistaan on menetelmällisesti haastavaa. Kolme eri menetelmää arvioi juurten hengityksen olevan melko saman tasoista, kun taas juurihengitys yksittäisistä kaivetuista ja leikatuista juurista oli merkittävästi alhaisempaa. Leikatut juuret kaivettiin melko läheltä maan pintaa, kun taas muilla menetelmillä arvioitu juurten hengitys oli peräisin myös syvemmistä maan kerroksista, jossa kosteutta oli todennäköisesti enemmän. Juurten hengitys oli yli 50 % vuotuisesta yhteytyksestä pohjoisimmassa metsikössä, kun taas eteläisimmässä metsikössä se oli vain 15 %. Koko puun hiilitasemallilla mallinnettu hiilisyöte maahan oli keskimäärin kolmannes vuotuisesta yhteytyksestä ja lähes 5 % symbioottisille sienijuurille.

Ryhti, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: kira.ryhti@helsinki.fi

Paulina A. Rajewicz. (2022). Methodological and mechanistic context for the interpretation of leaf-level spectral chlorophyll-a fluorescence. https://doi.org/10.14214/df.330

Avainsanat: fotosynteesi; havupuu; Ei-fotokemiallinen sammutus; Havumetsävyöhyke; Lehtien morfologia; Lehtipigmentit

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Pohjoinen havumetsävyöhyke on avainasemassa ilmakehän hiilidioksidin sidonnassa ja täten globaalissa hiilenkierrossa. Havupuiden yhteyttämisdynamiikan seuranta on haastavaa perinteisillä kasvien vihreyttä mittaavilla kasvillisuusindekseillä. Klorofyllifluoresenssin (ChlF), eli klorofylli–a molekyylin lähettämän punaisella aallonpituudella havaittavan heikon säteilyn, potentiaalista havupuuvaltaisten ekosysteemien yhteyttämisdynamiikan seuraamisessa on jatkuvasti enemmän näyttöä. Ennen kuin on mahdollista saada irti kaikki informaatio ChlF – signaalista, on tärkeää ymmärtää ne mekanismit joilla mitattu ChlF kytkeytyy yhteyttämiseen eri mittakaavoilla.

Käsittelen tässä väitöskirjassa niitä monia haasteita, jotka estävät meitä hyödyntämästä ChlF-signaalin koko potentiaalia ja rakennan teoreettisen suunnitelman kohti kokonaisvaltaisempaa tulkintaa ChlF-signaalista. Suurin painoarvo asetetaan niille haasteille, jotka käsittelevät ChlF-signaalia metodologisessa ja mekanistisessa kontekstissa. Tämä väitöskirja edesauttaa ChlF-aineiston tulkitsemista käsittelemällä niitä vaikutuksia, joita metodologisilla ja mekanistisilla tekijöillä on ChlF-signaaliin lehtitason mittauksissa. Väitöskirjassa analysoidaan mittausgeometrian ja mittausjärjestelyiden metodologisten tekijöiden vaikutusta ChlF-signaaliin eri mittausasetelmissa havunneulasilla ja lehtipuiden lehdillä. Tulokset osoittavat, että käytettäessä havuneulasmattoja, ChlF-signaalin muoto on vähemmän riippuvainen mittausgeometriasta kuin signaalin vahvuudesta, ja neulasmattoja mitattaessa, mittausgeometria ei vähennä eri näytejärjestelyjä käyttävien tutkimusten vertailtavuutta. Väitöskirjassa tutkitaan miten eri mekaaniset tekijät vaikuttavat ChlF-signaalin muutoksiin ja huomioitiin fysikaaliset tekijät, kuten lehden morfologia, ja fysiologiset tekijät, kuten pitkäkestoinen ei-fotokemiallinen sammutus. Huomattiin, että ekosysteemin sisäinen vaihtelu lajeissa ja valo-olosuhteissa tuotti sekä muuttumattoman variaation ChlF-signaalin perustasoon, että poikkeamia yhteyttämisen kausittaisen sopeutumisen malleihin.

Tämän väitöskirjan tulosten tukemana perustelen tarvetta huomioida sekä metodologiset, että mekanistiset kontekstit ChlF-signaalin tulkinnassa.

Rajewicz, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: paulina.rajewicz@helsinki.fi

Laura Pikkarainen. (2022). The effects of planting practices and growing environment on the early performance of boreal tree seedlings. https://doi.org/10.14214/df.327

Avainsanat: ilmastonmuutos; boreaaliset metsät; maastomenestyminen; paakkutaimi; istutussyvyys; istutusajankohta

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Suomessa on kiinnostusta pidentää istutuskautta keväästä syksyyn sekä käyttää suljettua pahvilaatikko varastointimenetelmää kaikille taimityypeille kaikkina istutusajankohtina. Tässä väitöskirjassa tarkasteltiin istutuskäytäntöjen ja kasvuympäristön vaikutuksia taimien varhaiseen maastomenestymiseen ja erityisesti: i) Mitkä ovat turvalliset varastointiajat aktiivisesti kasvussa/karaistumisvaiheessa olevilla kuusen (Picea abies (L.) Karst.) ja männyn (Pinus sylvestris L.) taimilla suljetuissa ja avoimissa varastointimenetelmissä eri istutusajankohtina (I); ii) Kuinka yksivuotiaat kuusen ja männyn istutukset onnistuivat käytännön metsätalouden istutusaloilla keväällä, kesällä ja syksyllä (II); iii) Miten istutussyvyys ja/tai istutusajankohta vaikutti pienikokoisten koivun (Betula pendula Roth) ja männyn taimien maastomenestymiseen (III) ja iv) Kuinka lämpimämmät kasvuolosuhteet vaikuttivat taimien kasvuun ja biogeenisten haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöihin kontrolloidussa kenttäkokeessa (IV). Aktiivisesti kasvussa/karaistumisvaiheessa olevia havupuiden taimia voidaan säilyttää suljetuissa laatikoissa kolme päivää elokuussa ja enintään viikon toukokuussa, syyskuussa ja lokakuussa, kun taas avoimissa varastointimenetelmissä säilytysaika on pari päivää pidempi (I). Kuusen istutukset voivat onnistua keväästä syksyyn, jos taimien varastointiin ja eri istutusajankohtiin liittyviä ohjeita noudatetaan huolellisesti. Mänty on edelleen suositeltavaa istuttaa vain keväällä ja alkukesästä suuremman epäonnistumisriskin vuoksi (II). Syväistutuksella (60-80% versosta maan alla) voidaan parantaa pienten taimien maastomenestymistä (III). Koivu hyötyy ilmaston lämpenemisestä havupuun taimia enemmän (IV). Metsänuudistamisen onnistumisen varmistamiseksi on tärkeää noudattaa huolellisesti taimimateriaaliin, taimien varastointiin ja istutukseen eri istutusajankohtina liittyviä suosituksia.

Pikkarainen, University of Eastern Finland Sähköposti: laura.pikkarainen@uef.fi

Laura Matkala. (2020). Vegetation, nutrients, and CO₂ flux dynamics in northern boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.305

Avainsanat: ilmastonmuutos; hiili; fosfori; typpi; ilmakehä; ääri-ilmiöt; pohjoisboreaalinen

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Arktinen alue lämpenee muuta maapalloa nopeammin ilmastonmuutoksen seurauksena, ja tämän vaikutus ulottuu boreaalisella vyöhykkeellä erityisesti pohjoisosiin. Vyöhykkeen kasvuolosuhteet ovat pysyneet vuosituhansia samankaltaisina ennen käynnissä olevaa murrosta, mutta vuoden keskilämpötilan odotetaan yhä nousevan, sadannan lisääntyvän ja kasvukauden pidentyvän. Lisäksi sään ääri-ilmiöiden, kuten kuivuuden, rankkasateiden ja kasvukauden aikaisten pakkasjaksojen odotetaan yleistyvän. Pohjoisboreaalinen vyöhyke sijaitsee Suomessa pääasiassa Lapissa, johon kohdistuu alueena myös erilaista maankäytön muutoksen painetta muun muassa kaivostoiminnan kautta. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan pohjoisboreaalisten metsien kasvillisuuden suhdetta sekä sen alla olevan maaperän ravinteisiin, että yllä olevaan ilmakehään kasvillisuuden ja ilmakehän välisen hiilidioksidivaihdon kautta. Tutkin kasvillisuuden ja maaperän välisiä yhteyksiä Itä-Lapissa Soklin koekaivosalueen fosfaattimalmion lähellä, missä maaperän fosforipitoisuus vaihtelee runsaasti myös malmion ulkopuolella. Kasvillisuuden ja ilmakehän välistä hiilidioksidin vaihtoa puolestaan tutkin sekä erittelemällä männikön eri ositteiden (puusto, aluskasvillisuus) hiilivuota, että analysoimalla erilaisten metsiköiden (kuusikko ja männikkö) vastustuskykyä sään ääri-ilmiöille.

Fosfaattimalmion läheisissä metsissä ruohovartisten kukkakasvien, heinien ja sarojen lajimäärät nousivat maaperän humuskerroksen typpi- ja erityisesti fosforipitoisuuden kohoamisen kanssa. Humuksen fosforipitoisuus puolestaan oli muita koealoja (männiköt ja kuusikot) korkeampi niillä tutkimuskoealoilla, joiden valtapuu oli hieskoivu. Aluskasvillisuudella oli tärkeä osa myös männikön hiilidioksidivaihdossa. Pohjoisboreaalisissa metsiköissä latvusto on usein avoin, jolloin valoa on verraten paljon saatavilla myös aluskasvillisuudelle. Latvuston ja aluskasvillisuuden hiilenvaihdon vuosisykli vaihteli, sillä aluskasvillisuus oli yleensä vielä lumen alla silloin, kun puusto alkoi keväällä yhteyttää. Verratessa pohjoisboreaalista kuusikkoa ja männikköä, huomattiin männikön sietävän sään ääri-ilmiöitä kuusikkoa paremmin. Kuusikon hengitys väheni äärimmäisen kuumana ja kuivana kesänä vaikka sen yhteyttäminen jopa kiihtyi. Tämä saattaa johtua hidastuneesta eloperäisen aineen hajonnasta, mutta lopullisen syyn selvittäminen vaatisi lisätutkimusta.

Matkala, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: laura.matkala@helsinki.fi

Mai Suominen. (2018). Harvested and burned forests as habitats for polypore fungi. https://doi.org/10.14214/df.267

Avainsanat: lahopuu; metsäpalo; säästöpuut; bioenergia; boreaaliset metsät; ennallistamispoltto; latvukset; kannot; vanha maapuu

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tutkin väitöskirjassani metsien polton ja hakkuun voimakkuuden vaikutusta lahottajasieniin, kääpiin, 10 vuoden aikana polton ja hakkuun jälkeen. Metsien hakkuiden yhteydessä valtaosa puusta korjataan metsistä, ja tämän takia monet kuolleesta puusta riippuvaiset eliölajit ovat uhanalaisia. Lajien elinmahdollisuuksia voidaan parantaa uusien keinojen, kuten hakkuualoille jätettävien säästöpuiden ja metsän hallitun polttamisen avulla, mutta toimenpiteiden merkitystä kääville ei juuri ole tutkittu.

Aineistoni kerättiin samoilta tutkimusalueilta viitenä eri vuotena: 2000, 2003, 2005, 2008 ja 2011. Laaja-alaisessa kokeellisessa asetelmassa oli mukana 24 tutkimusmetsikköä, joissa toteutettiin erilaisia hakkuita, ja joista puolet poltettiin. Käsittelyt toistettiin (replikoitiin) eri metsiköissä. Aineisto sisältää 98 136 kuolleiden puiden mittaustulosta ja 22 150 havaintoa niillä kasvaneista 122 eri kääpälajista.

Työni päähavainnot ovat:

1) Jätettävän säästöpuumäärän on oltava suuri, jotta kääpien monimuotoisuus säilyy hakkuualalla. Havaitsin enemmän kääpiä tutkimusaloilla, joille oli jätetty säästöpuuta 50 m³ ha^-1, kuin aloilla, joille säästöpuuta oli jätetty vain 10 m³ ha^-1. Hakattujen alojen polttaminen nopeutti säästöpuiden kuolemista ja kaatumista ja monipuolisti kuolleen puuston laatua. Uhanalaisia kääpälajeja löydettiin pääasiassa poltetuilta aloilta, joilla oli enemmän säästöpuita.

2) Hakkuualoilla on paljon erityyppisiä kuolleita puita: vanhaa hakkuuta edeltänyttä maapuuta, kantoja, latvuksia ja kuolleita säästöpuita. Kaikki nämä eri kuolleen puun laadut ovat tärkeitä kääville ja ylläpitävät lajiston monipuolisuutta talousmetsissä. Käsittelyjen vaikutus kääpälajistoon on nähtävissä tavallisesti vasta usean vuoden kuluttua. Erilaiset kuolleet puut lahoavat eri nopeuksilla ja ovat siten kääville sopivia kasvualustoja eri pituisia ajanjaksoja.

3) Metsän polttaminen lisäsi kääpälajien määrää ja monipuolisuutta sekä hakatuilla että hakkaamattomilla tutkimusaloilla. Hakatuissa metsissä poltto lisäsi lajimäärää erityisesti kannoilla.

Väitöskirjani tulokset osoittavat uusia keinoja kuolleesta puusta riippuvaisen lajiston suojelemiseksi suojelualueiden ulkopuolella. Säästöpuiden jättäminen, hakkuutähteiden korjuun välttäminen ja hakkuita edeltävän vanhan lahopuun säästäminen hakkuualoilla ovat erityisen hyviä keinoja monimuotoisuuden kannalta. Kontrolloiduilla metsänpoltoilla voidaan luoda aiempaa monipuolisempi ja myös ajallisesti vaihteleva kuollut puusto käsiteltyihin metsiin.

Suominen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: mai.suominen@gmail.com

Md Parvez Rana. (2016). Selection of training areas for remote sensing-based forest above-ground biomass estimation. https://doi.org/10.14214/df.227

Avainsanat: hiili; boreaalinen metsä; LiDAR; trooppinen metsä; Nepal; RapidEye; otoskoko; REDD

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tämän työn tavoitteena oli arvioida puuston maanpäällistä biomassaa (AGB) – yhtä keskeistä REDD ja REDD+ MRV -mekanismien metsäinventointiin liittyvistä muuttujista. Tämä tutkimus tarkasteli opetusaluekonseptia kaksivaiheisessa AGB-arvioinnissa käyttäen laserkeilausta (ALS) ja RapidEye -satelliittiaineistoa itä-Suomessa (tutkimus I), opetusalueen sijainnin vaikutusta (tutkimus II) ja (tutkimus II) ja maastoaineiston otoskoon vaikutusta (tutkimus III) käyttäen ALS-, RapidEye- ja Landsat-aineistoa etelä-Nepalissa. AGB-malli sovitettiin käyttäen yksinkertaista lineaarista regressiota (tutkimus I) ja ”sparse bayesialaista” menetelmää (tutkimukset II-III). AGB-mallin tehokkuus testattiin käyttämällä riippumatonta validointiaineistoa ja tehokkuus arvioitiin määrittämällä keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE) ja keskipoikkeama. Tutkimuksen I tulokset osoittavat, että RapidEye-mallilla oli lupaava tarkkuus 20%:n suhteellisella RMSE:lla suhteessa riippumattomaan validointiaineistoon. Tutkimuksen II tulokset osoittivat, että etäisyydellä tiestä ja opetusalueen kaltevuudella oli huomattava vaikutus AGB-arvion tarkkuuteen, koska metsän rakenne vaihteli saavutettavuuden mukaan. Tutkimuksen II tulokset osoittavat, että riittävä puuston pituuden ja tiheyden vaihtelevuuden kattavuus oli tärkeä edellytys opetusalueiden valitsemisiin. Suhteellisessa RMSE:ssa havaittiin vain vähäistä nousua, kun opetusalueiden kokonaismäärää pienennettiin. ALS-perusteinen ennustaminen vaati pienimmän määrän opetusalueita verrattuna RapidEye- ja Landsat-aineistoon. Yhteenvetona: (i) ALS-simuloidut opetusalueet voisivat toimia vaihtoehtona kalliille kenttäkoealueille käyttäen kaksivaiheista lähestymistapaa; (ii) opetusalueen pitäisi kattaa laaja vaihtelevuus suhteessa saavutettavuustekijöihin ja metsän rakenteeseen kuten pituus ja tiheys; (iii) ALS-pohjainen ennustaminen onnistui paremmin kuin satelliittimateriaalipohjaiset (RapidEye- ja Landsat) menetelmät. Nämä arvioidut AGB-inventoinnin konseptit ja tekijät ovat hyödyllisiä tukemassa tulevaisuudessa metsävarojen kestävään käyttöön ja REDD-mekanismiin liittyvää metsien monitorointia ja päätöksentekoa.

Rana, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: parvez.rana@uef.fi

Ai-Fang Wang. (2017). Effect of waterlogging on boreal forest tree seedlings during dormancy and early growing season. https://doi.org/10.14214/df.224

Avainsanat: biomassa; boreaalinen metsä; ravinteet; fotosynteesi; dormanssi; Fv/Fm; hypoksia; ilmaraot; juuri; lehtikarvat; tulva; tärkkelys

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Ilmastonmuutoksen aiheuttama talvisateiden lisääntyminen saattaa altistaa pohjoiset havumetsät talvi- tai kevättulville erityisesti ojitetuilla turvemailla. On tärkeää tuntea pääpuulajien vasteet tulvalle, jotta voidaan parantaa ennusteita metsien tuottavuudesta sekä kunnostusojituksen tarpeesta. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää vuoden ikäisten kuusen (Picea abies (L.) Karst.), rauduskoivun (Betula pendula Roth) ja hieskoivun (Betula pubescens Ehrh.) taimien fysiologisia ja kasvuvasteita kuukauden mittaiselle tulvalle lepokauden lopulla sekä koivulajien vasteita kuukauden mittaiselle tulvalle kasvukauden alussa.

Lepokauden tulva (LT) johti pienempään juuritilavuuteen kuusella, mutta ei vaikuttanut klorofyllifluoressenssiin eikä neulasten, rankojen tai juurten biomassaan. LT vähensi rauduskoivun juurten biomassaa ja juurten vedenjohtavuutta, mutta ei vaikuttanut maanpäällisiin kasvinosiin. Hieskoivussa LT vähensi ilmarakojohtavuutta ja nettofotosynteesiä, mutta eri kasvinosien biomassaan se ei vaikuttanut. Kokeessa tutkitut puulajit selviytyivät kuukauden mittaisesta talvitulvasta hyvin.

Kasvukauden tulva (KT) johti alempaan ilmarakojohtavuuteen ja nettofotosynteesiin sekä pienempään lehtipinta-alaan molemmissa koivulajeissa. Lehtien kalium-, kalsium-, magnesium-, mangaani- ja booripitoisuudet olivat pienempiä KT-käsittelyn rauduskoivuissa, mutta hieskoivussa ainoastaaan kalsium- ja magnesiumpitoisuudet olivat pienemmät. Hieskoivussa KT lisäsi voimakkaasti ohutjuurten haarautumista (klusterijuuria), lehtien karvoja ja rangan korkkihuokosia. Rauduskoivussa taas ei esiintynyt vastaavia sopeutumisilmiöitä. Kasvukauden tulva vaikutti haitallisemmin molempiin koivulajeihin kuin lepokauden tulva. Morfologisten piirteiden sopeutuminen tulvaan selitti lajien välisiä eroja paremmin kuin fysiologiset vasteet. Tulokset selittävät osaltaan hieskoivun parempaa menestymistä märässä maassa verrattuna rauduskoivuun.

Wang, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: aifang.wang@luke.fi

Piritta Torssonen. (2015). Potential of forest biomass production and utilization for mitigation of climate change in boreal conditions. https://doi.org/10.14214/df.192

Avainsanat: ilmastonmuutos; metsänhoito; boreaaliset metsät; metsäbiomassan tuotos; substituutio; ilmastovaikutus

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Metsäbiomassan tuotannon ja käytön mahdollisuudet ilmastonmuutoksen hillinnässä boreaalisissa metsissä Tämän työn tavoitteena oli tutkia metsäbiomassan tuotannon ja käytön mahdollisuuksia ilmastonmuutoksen hillinnässä boreaalisissa metsissä hyödyntämällä metsäekosysteemimallinnuksen ja elinkaariarvioinnin menetelmiä. Työssä tutkittiin metsänhoidon (harvennusohjelman intensiteetin, typpilannoituksen ja kiertoajan), harvennusintensiteetin (ainespuu, hakkuutähteet, kannot) ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia Suomessa ainespuun ja energiabiomassan tuotokseen kiertoajan yli. Lisäksi tutkittiin hiilineutraalisuutta ja metsäbiomassan tuotannon ja käytön nettoilmastovaikutuksia korvattaessa fossiilis-intensiivisiä materiaaleja ja polttoaineita. Näiden lisäksi tutkittiin myös tarvetta sopeuttaa kuusen, männyn ja koivun uudistamista eri kasvupaikkatyypeillä ja alueilla Suomessa ilmaston lämmetessä. Tulokset osoittivat, että muuttamalla nykyistä metsänhoitoa (harvennukset ja lannoitus) ja harvennusintensiteettiä (ainespuu, hakkuutähteet, kannot) voidaan lisätä metsäbiomassan tuotosta, metsien hiilen sidontaa ja varastoja kuten myös metsäbiomassan tuotannon ja käytön ilmastohyötyjä. Suurin ilmastohyöty saavutettiin, kun ylläpidettiin korkeampaa puustopääomaa verrattuna nykyisiin metsänhoitosuosituksiin ja käytettiin typpilannoitusta kiertoajan kuluessa (60 – 80 vuoden kiertoaika). Ilmastohyödyt kasvoivat myös kun ainespuuta ja energiabiomassaa (hakkuutähteet ja kannot päätehakkuusta) käytettiin korvaamaan fossiilis-intensiivisiä materiaaleja ja polttoaineita. Tämän työn mukaan metsäbiomassan tuotannon ja käytön ilmastohyötyjen lisääminen voi toisaalta vähentää jossain määrin metsäbiomassan tuotannon kannattavuutta. Ilmastovaikutukset vaihtelivat myös ajan yli riippuen ympäristöolosuhteista (ilmasto ja kasvupaikka), metsien rakenteesta ja fossiilisten materiaalien ja polttoaineiden korvauksessa käytetystä metsäbiomassaositteesta (ainespuu ja energiabiomassa). Tulosten mukaan vähittäinen metsänhoidon sopeuttaminen ilmastonmuutokseen on tarpeen tulevaisuudessa. Paikalliset ympäristöolosuhteet, metsien rakenne (ikä- ja puulajisuhteet) ja ilmastonmuutoksen mahdolliset vaikutuksen eri aikajänteillä on huomioitava, jotta voidaan täysin hyödyntää ilmastonmuutoksen hyödyt ja vähentää haittoja.

Torssonen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: piritta.torssonen@uef.fi

Paavo Ojanen. (2014). Estimation of greenhouse gas balance for forestry-drained peatlands. https://doi.org/10.14214/df.176

Avainsanat: typpioksiduuli; Hiilidioksidi; metaani; boreaalinen suo

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 Sähköposti: paavo.ojanen@helsinki.fi

Jinnan Gong. (2013). Climatic sensitivity of hydrology and carbon exchanges in boreal peatland ecosystems, with implications on sustainable management of reed canary grass (Phalaris arundinacea, L.) on cutaway peatlands. https://doi.org/10.14214/df.166

Avainsanat: ilmastonmuutos; mallinnus; hiilen kierto; ruokohelpi; Suoekosysteemi; hydrologia

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Ilmastonmuutoksen vaikutus boreaalisten suoekosysteemien vesitalouteen ja kasvihuonekaasujen päästöihin sekä ruokohelven kasvuun tuotannosta vapautuneilla turvekentillä Väitöskirjatyössä tutkittiin, miten ilmastonmuutos vaikuttaa boreaalisten suoekosysteemien vesitalouteen ja kasvihuonekaasujen päästöihin sekä ruokohelven kasvuun tuotannosta vapautuneilla turvekentillä. Tätä varten laadittiin simulointimalleja, jotka kuvaavat kohosoiden ja aapasoiden hydrologisia olosuhteita ja niiden herkkyyttä ilmastotekijöiden vaihtelulle ja ilmastonmuutokseen (ilman hiilidioksidipitoisuuden ja lämpötilan kohoaminen sekä sadannan muuttuminen) Suomen eri osissa. Tehtyjen mallilaskelmien avulla arvioitiin miten ilmastonmuutos vaikuttaa luonnontilaisten ja turvetuotannosta vapautuneilta soilta tapahtuviin kasvihuonekaasupäästöihin sekä ruokohelven kasvuun tuotannosta vapautuneilla turvekentillä, ja miten ruokohelpeä voidaan tällaisissa olosuhteissa käyttää hyväksi ilmastonmuutoksen hillinnässä. Koko Suomen yli ulottuneet mallilaskelmat osoittivat, että luonnontilaisten soiden pohjaveden pinta voi laskea ilmaston lämmetessä sadannan lisääntymisestä huolimatta tämän vuosisadan loppuun mennessä verrattuna nykyilmastoon. Tämän seurauksena soiden merkitys hiilidioksidin sidonnassa vähenisi samalla, kun metaanipäästöt lisääntyisivät. Koko maan tasolla nämä muutokset vähentäisivät tuntuvasti luonnontilaisten soiden merkitystä ilmastonmuutoksen hillinnässä. Erityisesti maan etelä- ja länsiosissa suot voivat muuttua hiilen nieluista hiilen lähteiksi tämän vuosisadan loppupuolella. Tehdyt mallilaskelmat osoittivat myös, että ruokohelven kasvu on suuresti riippuvainen pintaturpeen kosteudesta. Tämän vuoksi ruokohelven kasvu tuotannosta vapautuneilla turvekentillä on herkkä suhteessa pohjavedenpinnan syvyyteen sekä sateiden määrään ja toistuvuuteen. Ilman hiilidioksidipitoisuuden ja lämpötilan kokoaminen voi lisätä ruokohelven kasvua tulevaisuudessa, mutta samanaikaisesti tapahtuva pohjavedenpinnan lasku ja pintaturpeen kuivuminen voivat vähentää tuntuvasti ruokohelven kasvua verrattuna potentiaaliseen kasvuun. Ruokohelpikasvuston kyky sitoa hiiltä oli tehtyjen mallilaskemien mukaan kuitenkin vielä tämän vuosisadan loppupuolella likimain yhtä suuri kuin vastaavan luonnontilaisen suokasvuston. Riittävän korkea pohjavedenpinta on avainasemassa pyrittäessä maksimoimaan ruokohelven kasvua tuotannosta vapautuneilla turvekentillä, olipa kysymyksessä nykyinen tai nykyistä lämpimämpi ilmasto.

Gong, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: jinnang@student.uef.fi

Terhi Rasilo. (2013). Connecting silvan and lacustrine ecosystems: transport of carbon from forests to adjacent water bodies. https://doi.org/10.14214/df.155

Avainsanat: hiilitase; valuma-alue; boreaalinen; lateraalinen hiilen kulkeutuminen; rantavyöhyke

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Metsä- ja vesiekosysteemien yhteys: puuston sitoman hiilen kulkeutuminen vesistöihin Metsät, suot ja järvet ovat tyypillisiä havumetsävyöhykkeen ympäristöjä. Veden liikkuminen eli hydrologinen kierto ja hiilen kierto yhdistävät ne toisiinsa. Ekosysteemien välisiä hiilivirtoja tunnetaan kuitenkin verraten huonosti, koska ekosysteemejä on perinteisesti tutkittu erikseen. Ilmastonmuutoksen edetessä tulee kuitenkin yhä tärkeämmäksi tarkastella yksittäisten kohteiden sijaan kokonaisuuksia. Väitöskirjatutkimukseni tarkasteleekin maa- ja vesiekosysteemien kytkeytymistä toisiinsa. Tutkin valuma-aluetason hiilivirtoja maastomittauksin ja mallintamalla. Lisäksi tutkin laboratoriossa yksittäisten taimien yhteyttämän hiilen allokaatiota eli jakautumista juuri- ja versobiomassan kasvuun sekä hengitykseen. Tavassa, jolla eri puulajit allokoivat sidottua hiiltä maanalaisiin ja -päällisin osiin, oli lajikohtaisia eroja, jotka heijastavat sopeutumista erilaisiin olosuhteisiin. Symbionttiset mykoritsasienet ovat tärkeitä puiden kasvun kannalta ja tutkimustulosteni osoittavat tiettyjen sienilajien voivan muuttaa allokaatiosuhteita. Havaitsin myös sekä yhteytyksen että hengityksen kasvavan maan lämpötilan kohotessa, mutta muutokset kompensoivat toisensa eikä sidotun hiilen määrä muuttunut. Hiilen kiertoa säätelevät prosessit ovat erilaisia maa- ja vesiympäristöissä. Metsäekosysteemin ja ilmakehän välisiä hiilivirtoja säätelevät ennen kaikkea biologiset prosessit kuten yhteyttäminen ja hajotus, kun taas järven ja ilmakehän väliseen hiilenvaihtoon vaikuttavat voimakkaasti fysikaaliset tekijät kuten vesipatsaan kerrostuneisuutta säätelevä konvektio ja tuulen aiheuttama turbulenssi. Maaperä on vakaa ympäristö, jossa kaasut liikkuvat lähinnä molekyläärisen diffuusion avulla, kun taas vesistöissä ne kulkeutuvat liikkuvan vesimassan mukana eli turbulenttinen diffuusio on tärkeämpi. Horisontaalisesti maalta veteen liikkuvan veden mukana maaperän kaasuja ja liuenneita orgaanisia yhdisteitä päätyy vesistöihin. Metsän hiilitaseeksi kutsutaan yhteyttämällä sidotun ja hengityksessä ja hajotuksessa vapautuvan hiilimäärän erotusta. Taseen avulla voidaan arvioida metsän roolia hiilinieluna tai lähteenä. Maa- ja vesiekosysteemejä on tarkasteltava yhdessä, sillä vesistöjen kautta palautuu ilmakehään lopulta merkittäviä määriä metsissä sidottua hiiltä. Tutkimukseni osoittaa, että hiiltä poistuu metsistä veden mukana vesistöihin ja kulkeutumista säätelee erityisesti kuljettavan veden määrä. Ilmastonmuutoksen edetessäkin yleistyvien rankkasateiden jälkeen maalta vesistöihin kulkeutuvan hiilen vaikutus oli tutkimusalueellani selkein purossa. Väitöskirjatutkimukseni osoittaa, että metsistä vesistöihin kulkeutuva hiili voi pienentää metsän hiilitasetta jopa puoleen. Sen vuoksi on tärkeää tarkastella hiilitaseita maisematasolla eri ympäristöjen väliset hiilivuot huomioiden.

Rasilo, University of Helsinki, Department of Environmental Sciences Sähköposti: terhi.rasilo@helsinki.fi

Mikko Vehmas. (2011). Airborne laser scanning based identification and interpretation on ecologically important old-growth forest habitats in natural conservation areas. https://doi.org/10.14214/df.120

Avainsanat: metsäinventointi; boreaalinen metsä; Pienaukko; Lehto; Populus tremula; Kasvillisuus

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Suojelualueiden ekologisesti tärkeiden vanhojen metsien elinympäristöjen tunnistus ja tulkinta laserkeilauksen avulla Viimeisten vuosikymmenien aikana laaja-alaisten metsäalueiden inventointiin tarkoitetut tarkat ja kustannustehokkaat kaukokartoitusmenetelmät ovat kehittyneet nopeasti. Etenkin laserkeilausaineiston käyttö on osoittautunut tehokkaaksi suuralueiden inventointiin. Laserkeilain muodostaa kolmiulotteisen aineiston metsärakenteesta ja aineiston analysointi tuottaa hyvällä tarkkuudella perinteisiä metsikkötunnuksia (esim. puuston tilavuus hehtaaria kohti). Menetelmää käytetään metsikkökuviotasolla operationaalisesti jo monissa maissa. Tutkimukseni keskittyy muutamaan ekologisesti tärkeään ominaisuuteen (mm. suuret haavat, lehdot ja pienaukot) ja testaa laserkeilauksen mahdollisuuksia avustaa biodiversiteettitunnusten inventointimenetelmiä. Aineistona tutkimuksessani on Kolin kansallispuistosta 274 täysi-ikäistä metsikkökuviota, jotka kuuluvat viiteen eri kasvillisuusluokkaan. Tutkimuksessani selvitettiin tutkittavien biodiversitettitunnusten spatiaalisia ja temporaalisia muutoksia. Haapajatkumoa tutkittiin käyttäen useita eri aineistotyyppejä. Suuria haapoja on esiintynyt kolmasosassa Kolin kansallispuiston vanhoista metsistä koko tutkimusajanjakson (1910-2004) ajan, joka osoittaa että haapa pystyy säilymään myös vanhoissa metsissä. Laserkeilain aineiston avulla selvitettiin lehtokuvioiden tunnistamista. Laserkeilainaineiston avulla lehdot pystyttiin tunnistamaan 88.9% tarkkuudella vähemmän ravinteikkaimmista kasvupaikoista. Tämä perustuu pääasiassa kasvillisuuden vertikaaliseen vaihteluun, joka on lehtojen yksi tunnusomainen piirre. Paras luokitus tarkkuus kaikille metsätyypeille oli 58%. Laserkeilauksen avulla toteutetussa pienaukkotutkimuksessani löysin selviä eroja pienaukkojen sisällön rakenteissa käsiteltyjen ja luonnontilaisten metsien välillä. Lisäksi kasvillisuuden tiheys ja maalahopuun olemassaolo pienaukoissa ovat määriteltävissä laserkeilainaineiston avulla. Laaja-alaisten metsien inventoinnissa laserkeilausaineiston tulkinta on osoittautunut käytännölliseksi menetelmäksi myös tulkittaessa eräiden ekologisesti tärkeiden vanhojen metsien tunnuksia.

Vehmas, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: mikko.vehmas@uef.fi

Ashraful Alam. (2011). Effects of forest management and climate change on energy biomass and timber production with implications for carbon stocks and net CO₂ exchange in boreal forest ecosystems. https://doi.org/10.14214/df.117

Avainsanat: ilmastonmuutos; metsänhoito; boreaaliset metsät; ekosysteemimalli; energiabiomassa; CO2-vaihto

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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

Alam, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: ashraful.alam@uef.fi

Petra Straková. (2010). Carbon dynamics in peatlands under changing hydrology: Effects of water level drawdown on litter quality, microbial enzyme activities and litter decomposition rates. https://doi.org/10.14214/df.112

Avainsanat: boreaaliset suot; hiilen kierto; karikkeen laatu; hajotus; karikesyöte; entsyymiaktiivisuus; NIRS; vedenpinnan aleneminen

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Vedenpinnan alenemisen vaikutukset karikkeen laatuun, mikrobiaktiivisuuteen ja hajoamisnopeuteen boreaalisilla soilla Luonnontilaiset suot ovat hiiltä sitovia ekosysteemejä. Niissä maaperän märkyydestä johtuva hapen niukkuus hidastaa orgaanisen aineen hajotusta. Ilmaston tai maankäytön muutos voi aiheuttaa suon pitkäkestoisen kuivumisen. Se vaikuttaa sekä suorasti että epäsuorasti hajotukseen ja sitä kautta hiilen kiertoon ja hiilitaseeseen. Merkittävin suora vaikutus on maaperän hapekkuuden lisääntyminen, mikä nopeuttaa hajotusta. Epäsuorasti kuivuminen vaikuttaa muuttamalla suon kasviyhteisöä: tyypillisten suokasvien, kuten rahkasammalten ja sarojen, biomassa, tuotos ja karikesyöte vähenevät, kun taas varpujen ja puiden lisääntyvät. Kasviyhteisössä ja sen karikesyötteessä tapahtuvilla muutoksilla voi olla suurempi vaikutus hiilen kiertoon kuin vedenpinnan alenemisella sinänsä. Näiden muutosten suuntaa ja merkitystä koko ekosysteemin hiilitaseelle ei kuitenkaan vielä tunneta riittävästi. Tässä työssä tarkasteltiin vedenpinnan tason vaikutusta suohon tulevan karikkeen määrään, kemiallisiin ominaisuuksiin, mikrobiaktiivisuuteen ja hajoamisnopeuteen, ja näiden lopputulemana tapahtuvaan uuden orgaanisen aineen kertymään. Kuivumisen suorien ja epäsuorien vaikutusten merkitystä arvioitiin vertailemalla ympäristötekijöiden (vedenpinnan taso sekä maan lämpötila ja kemialliset ominaisuudet) ja kasvillisuuden koostumuksen selitysvoimaa. Tätä tietoa tarvitaan, kun mallinnetaan soiden hiilen kiertoa muuttuvissa olosuhteissa. Lyhyt- (muutamia vuosia) ja pitkäkestoisen (muutamia vuosikymmeniä) kuivumisen vaikutuksia tutkittiin kolmella eri ravinteisuustasolla. Ilmaston vaikutusta arvioitiin lisäksi vertailemalla Pohjois- ja Etelä-Suomessa sekä Virossa sijaitsevia koealoja. Karikkeen kemiallisen koostumuksen ja hajotettavuuden arviointiin kokeiltiin perinteisten uuttomenetelmien ja regressiomallien lisäksi nopeaa ja edullista infrapunaspektroskopiaa ja monimuuttuja-analyysiä. Vedenpinnan aleneminen vaikutti kasvilajitasolla karikkeen laatuun, kariketta hajottavaan mikrobiyhteisöön ja karikkeen hajoamisnopeuteen. Nämä kuivumisen suorat vaikutukset olivat kuitenkin vähäisiä verrattuina karikkeen määrän ja koostumuksen muutosten epäsuoriin vaikutuksiin. Lyhytkestoisen kuivumisen vaikutukset tutkittuihin tunnuksiin olivat kaikkinensa melko vähäisiä. Pitkäkestoisen kuivumisen aikana karikesyöte kasvoi merkittävästi. Se johti orgaanisen aineen kertymän lisääntymiseen, vaikka hajotus samalla nopeutui. Kertyvän aineen laatu myös poikkesi selvästi luonnontilaisten soiden kertymän laadusta. Vaste vedenpinnan alenemiseen sekä nopeutui että voimistui suon ravinteisuustason noustessa. Tulokset osoittavat, että metsäojituksesta ja ilmaston kuivumisesta aiheutuvat muutokset soiden kasviyhteisöissä vaikuttavat oleellisesti hiilen kiertoon. Siksi kasvillisuusmuutokset on sisällytettävä malleihin, joilla arvioidaan hiilivirtojen vasteita muuttuviin olosuhteisiin. Muutokset on myös huomioitava riittävän pitkällä aikajänteellä. Työssä esitetään karikkeen kemiallisiin ominaisuuksiin ja hajoamisnopeuteen perustuvat soille tyypillisten kasvien toiminnalliset ryhmät, joita malleissa voidaan hyödyntää. Lisäksi työ osoittaa kuivumisen alentavan maan lämpötilaa huomattavasti, mitä malleissa ei ole otettu huomioon.

Straková, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: strakova@helsinki.fi

Krista Peltoniemi. (2010). Aerobic carbon-cycle related microbial communities in boreal peatlands: responses to water-level drawdown. https://doi.org/10.14214/df.101

Avainsanat: ilmastonmuutos; boreaaliset suot; hiilen kierto; kuivuminen; karikkeen laatu; mikrobiyhteisöt

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Suon kuivumisen vaikutukset boreaalisten soiden hiilen kiertoon osallistuvien hapellisten mikrobien yhteisöihin Ilmaston lämpenemisen tai maankäytön muutosten, kuten metsäojituksen, vaikutuksesta suon vedenpinnantaso laskee ja suo kuivuu. Jos hiilen kiertoon osallistuvien mikrobien toiminta voimistuu kuivumisen seurauksena, suon hiilivarastoista saattaa vapautua ilmakehään enemmän kasvihuonekaasuja, hiilidioksidia ja metaania. Kuivuminen muuttaa suon kasvillisuutta, joka muodostaa kullekin suolle tyypillisen turpeen koostumuksen. On perusteltua olettaa, että kuivumisen vaikutukset ulottuvat myös suon mikrobiyhteisöön, joka on vastuussa turpeen orgaanisen aineen hajotuksesta. Väitöskirjatutkimus selvitti erilaisten boreaalisten suotyyppien mikrobiyhteisöjen rakennetta ja herkkyyttä suon kuivumiselle. Näytteenottosyvyys ja suotyyppi vaikuttivat suuresti turpeen mikrobiyhteisöön. Bakteeriryhmät olivat runsaampia ravinteikkaammalla suolla ja syvemmissä näytekerroksissa, kun taas sienien osuus oli suurin vähäravinteisemman suotyypin kuivalla pienmuodolla ja ylemmissä näytekerroksissa. Suotyyppi ja näytesyvyys vaikuttivat sienten ja metaania hapettavien bakteerien lajistoon, kun taas aktinobakteerilajisto näyttäisi reagoivan vain näytesyvyyteen. Kuivuminen vaikutti mikrobiyhteisöön. Muutos tuli näkyviin jo lyhytkestoisen kuivumisen jälkeen, ja voimistui pitkäkestoisen kuivumisen jälkeen. Eri suotyyppien mikrobiyhteisöt muuttuivat keskenään samankaltaisemmiksi pitkäkestoisen kuivatuksen seurauksena. Muutokset ovat samansuuntaisia kasvillisuuden muutosten kanssa sillä suurin muutos havaittiin runsasravinteisimmalla suotyypillä ja vähäisin muutos vähäravinteisimmalla suotyypillä. Yleisesti sienet näyttäisivät hyötyvän kuivumisesta, vaikka suotyyppi näytti suuresti vaikuttavan siihen, miten eri sieniryhmät muuttuivat. Aktinobakteerit näyttivät kärsivän runsasravinteisimmilla soilla. Mikrobiaktiivisuus lisääntyi kuivumisen seurauksena runsasravinteisella ja vähentyi vähäravinteisella suolla. Sienet näyttivät olevan tehokkaimpia orgaanisen aineen hajottajia. Aktiivisuusmittaukset osoittivat, että ilmaston lämpeneminen kiihdyttää orgaanisen aineen hajotusta ainakin pohjoisen runsasravinteisella suotyypillä. Kenttäaktiivisuuden ja tiettyjen hajottajasienisekvenssien välinen yhteys osoittaa, että lajiston koostumus voi vaikuttaa hajotuksen tehokkuuteen. Karikkeen laatu ja maatumisaste vaikuttivat enemmän kuin suotyyppi tai vedenpinnantason lasku aktiiviseen sieni- ja aktinobakteeriyhteisöön. Sienisekvenssit edustivat laajaa sienitaksonien joukkoa, kun taas suurin osa aktinobakteerisekvensseistä oli samankaltaisia vielä tieteelle tuntemattomien aktinobakteerien kanssa. Ensimmäistä kertaa mikrobiyhteisöjä ja niiden muutoksia suon kuivumisen seurauksena tutkittiin näin laajasti vaihtelevilla boreaalisilla suotyypeillä. Tulokset osoittavat, että suon kuivuminen vaikuttaa suon mikrobiyhteisöön, mutta muutokset ovat vaihtelevia ja vaikeasti tulkittavia. Muutoksia arvioitaessa on otettava huomioon tarkasteltava suotyyppi, karikkeen laatu ja tutkittava mikrobiryhmä.

Peltoniemi, University of Helsinki, Department of Biological and Environmental Sciences Sähköposti: krista.peltoniemi@metla.fi

Janne Miettinen. (2009). Capercaillie (Tetrao urogallus L.) habitats in managed Finnish forests – the current status, threats and possibilities. https://doi.org/10.14214/df.90

Avainsanat: metsätalous; boreaalinen metsä; harvennus; kanalintu; kehitysvaihe; riistakolmio

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tuottaa soveltamiskelpoista tietoa siitä, miten metson elinympäristöt voidaan ottaa huomioon metsänhoidossa, ja siten edistää ekologisesti kestävää metsätaloutta. Metso on arvostettu riistalaji, mutta sillä on myös indikaattori- ja sateenvarjolajin ominaisuuksia. Siten se on läheisesti kytkeytynyt myös moniin muihin lajeihin. Tutkimus keskittyi kysymykseen: mitkä metsän ominaispiirteet ovat metsolle tärkeitä? Jotta saavutettaisiin kokonaiskuva metson elinympäristövaatimuksista, erilaisia metsohabitaatteja tutkittiin useilla mittakaavoilla Suomessa 1990- ja 2000-luvuilla. Lajiaineistot pohjautuivat pääosin riistakolmiolaskentoihin. Maisema-aineistoina käytettiin Metsähallituksen kuviotietoaineistoa ja valtakunnan metsien inventoinnin (VMI) aineistoja. Metsotiheyden ja nuorten kasvatusmetsien osuuden välillä havaittiin positiivinen yhteys suurella mittakaavatasolla (2500 km² tutkimusyksiköt) läpi koko Suomen. Metson ja nuorten kasvatusmetsien välillä oli positiivinen yhteys myös metson kesä- ja talvielinympäristöissä sekä soidinympäristöissä Pohjois-Suomessa, jossa havaittiin myös positiivinen yhteys metsän tiheyden ja metson kesäisen elinympäristövalinnan välillä. Metson ja uudistuskypsien metsien välillä positiivinen yhteys havaittiin 1990-luvun alussa, mutta sen jälkeen tämä yhteys oli heikko. Boreaalinen talousmetsä kehittyy metsolle soveliaaksi nopeasti, 30–40 vuodessa. Nykymuotoisen metsätalouden alkuaikoina, 1950- ja 1960-luvuilla avohakatut laajat alueet palasivat lajin kannalta käyttökelpoisiksi pääosin 1990-luvulla. Mutta elinympäristön laatu voi myös laskea talousmetsän myöhemmissä kehitysvaiheissa. Harvennushakkuiden lyhyen aikajänteen vaikutus metson elinympäristön laatun voi vaihdella riippuen metsikön ominaispiirteistä ja vuodenajasta, sekä aikuisten lintujen ja poikueiden välillä, mutta pidemmällä aikajänteellä vähäinen peitteisyys maanpinnan läheisyydessä voi olla tekijä, joka laskee elinympäristön laatua metsikkötasolla vanhemmissa talousmetsissä erityisesti vähätuottoisilla alueilla ja karuilla kasvupaikoilla. Maisematason metsäpeitteisyys, metsikkötason peitteisyys (latvuspeitto) sekä peitteisyys maanpinnan läheisyydessä ovat metsolle tärkeitä metsän rakennepiirteitä. Pidemmät kiertoajat, alikasvoksen hoito ja eri-ikäisrakenteisen metsänkasvatuksen käyttö ovat soveliaita menetelmiä metson elinympäristöjen tarjollaolon ja laadun parantamiseksi talousmetsissä. Alueellinen suunnittelu metsolle suotuisten laikkujen yhdistämiseksi sekä männyn tarjollaolon turvaaminen lajin talviravinnon turvaamiseksi ovat tarpeen erityisesti Etelä-Suomessa. Myös hakkuutähteiden käsittelyn hyödyt ja kustannukset, sekä kunnostusojitusten toistuvuuden ja laajuuden vähentämisen mahdollisuudet ansaitsevat jatkossa tulla huolellisesti arvioiduiksi. Lisäksi metsolle tärkeiden metsän rakennepiirteiden ja muiden lajien välisien yhteyksien selvittäminen tarjoaa mielekkään jatkotutkimuskohteen.

Miettinen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences Sähköposti: janne.miettinen@rktl.fi

Chunjiang Liu. (2009). From a tree to a stand in Finnish boreal forests: Biomass estimation and comparison of methods. https://doi.org/10.14214/df.88

Avainsanat: Puun biomassa; boreaaliset metsät; arviointimenetelmät; jäkälä

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Erilaisten puuston biomassa-arviointimenetelmien vertailu on yhä tärkeämpää, jotta metsien biomassan hiilimäärää voidaan arvioida entistä luotettavammin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kahden eri ikäisen havupuumetsikön puuston biomassa Etelä-Suomessa (61°50' N, 24°22' E). Nuorempi metsikkö oli 30-vuotiasta mäntymetsää (Pinus sylvestris) ja vanhempi metsikkö 130-vuotiasta mänty–kuusi (Picea abies) sekametsää. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti vertailemaan erilaisten arviointimenetelmien luotettavuutta ja soveltuvuutta. Vanhan metsikön runkobiomassan vuosittainen kasvu vaihteli sigmoidaalisen yhtälön mukaisesti. Sovitettu käyrä saavutti huipputason puiden ollessa satavuotiaita, jolloin aluskasvustona olevien kuusten biomassa kasvoi 1 kg v^–1 ja valtapuuston muodostavien mäntyjen biomassa 7 kg v^–1. Nuoren metsikön puuston biomassaksi arvioitiin noin 70 Mg ha^–1 ja vanhan metsikön puuston biomassaksi noin 220 Mg ha^–1. Tutkimusmetsiköitä ympäröivän alueen (58.00–61.13° N, 14–34° E, 300 m m.p.y.) havupuumetsiköiden puuston biomassakertymä seurasi sigmoidaalisesti metsikön ikää. Korkeimmillaan puustobiomassa oli 140-vuotiaissa metsiköissä 200 Mg ha^–1. Vanhassa tutkimusmetsikössä puilla kasvavan jäkälän biomassa oli 1,63 Mg ha^–1, josta yli puolet oli kuolleilla oksilla. Maassa karikkeella jäkälää kasvoi 0,09 Mg ha^–1. Vertailun mukaan erilaisilla arviointimenetelmillä saatujen biomassatulosten välillä saattaa olla huomattavia eroja. Sen vuoksi puuston biomassan arviointimenetelmiä käytettäessä onkin syytä kiinnittää huomioita niiden soveltuvuuteen ja virhearviointiin.

Liu, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry Sähköposti: chunjiang.liu@hotmail.com

Tommi Räisänen. (2008). Impacts of climate change and forest management on monoterpene emission and needle secondary compounds of Boreal Scots pine (Pinus sylvestris L.). https://doi.org/10.14214/df.72

Avainsanat: metsänhoito; BVOC; boraalinen metsä; hakkuu; kohonnut CO<sub>2</sub> ja lämpötila; sekundäärimetabolia

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Boreaalinen metsävyöhyke erittää merkittäviä määriä eloperäisiä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, kuten monoterpeenejä. Monien ekologisten tehtäviensä ohella, kasvillisuuden erittämillä monoterpeeneillä on merkittävä vaikutus alemman troposfäärin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Koska muutokset näiden metsien emissiopotentiaalissa ja siihen vaikuttavissa tekijöissä, kuten puiden sekundääriyhdisteiden akkumulaatiossa, ovat erittäin tärkeitä, joten onkin oleellista arvioida ihmisperäisten häiriötekijöiden ja ennustetun ilmastonmuutoksen vaikutuksia emissioihin. Tämän tutkimuksen tavoitteina oli määrittää mäntymetsän monoterpeenivuon suuruus ja latvusemission osuus kokonaisvuosta kasvukauden aikana, sekä määrittää metsänhakkuun vaikutukset mäntymetsikköilman monoterpeenipitoisuuteen, ja lisäksi arvioida kohotetun CO₂–pitoisuuden ja lämpötilan vaikutuksia männyn monoterpeeniemissioon ja neulasten sekundääriyhdisteisiin. Metsänhakkuu lisäsi merkittävästi mäntymetsikköilman monoterpeenipitoisuutta ja hakkuutähde oli tärkein tekijä selitettäessä pitoisuuden kasvua. Hakkuujätteestä vapautuvien monoterpeenien määrä näytti riippuvan jätteen lämpötilasta, joka puolestaan on riippuvainen käsitellyn alan muuttuneesta mikroilmastosta. Siten harvennetuille aloille jätettävä puusto voi epäsuorasti varjostuksellaan vaikuttaa monoterpeenien erittymiseen alalle jääneestä biomassasta. Puiden latvuston havaittiin tuottavan suurimman osan ekosysteemitason monoterpeenivuosta. Siten puuston osittainen tai täydellinen poistaminen vähentää käsiteltyjen alueiden kokonaisemissiomäärää monoterpeenejä erittävän biomassan vähenemisen vuoksi. Hakkuun aiheuttama merkittävä monoterpeenikonsentraation lisäys viittaa metsänhoidon potentiaalisesti suuresta paikallisesta tai jopa alueellisesta vaikutuksesta alailmakehän kemiaan. Lisääntynyt hiilen määrä yhdessä kohotetun lämpötilan kanssa aiheutti muutoksia männyn monoterpeeniemissioon ja sekundääriyhdisteiden kertymiseen. Monoterpeeniemissio lisääntyi merkittävästi kohotetussa CO₂–pitoisuudessa ja lämpötilassa, kun neulasten monoterpeenipitoisuus vastaavasti pieneni. Neulasten sekundääriyhdisteiden vaste CO₂:n ja lämpötilan kohotukseen oli vaihteleva ja riippuvainen kunkin yhdisteen stabiliteetistä (aineenvaihdunnan tuote – lopputuote), kasvun vaiheesta ja neulasen iästä. Ennustetut muutokset boreaalisten puulajien levinneisyydessä voivat vaikuttaa männyn monoterpeeniemissioon suuremmassa mittakaavassa. Männyn osuuden on ennustettu vähenevän Suomen metsissä, mutta puuyksilöiden lisääntynyt emissiokapasiteetti voi kompensoida suuren osan vähentyneestä monoterpeenejä erittävästä mäntybiomassasta.

Räisänen, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences Sähköposti: tommi.raisanen@joensuu.fi

Minna Malmivaara-Lämsä. (2008). Effects of recreational use and fragmentation on the understorey vegetation and soil microbial communities of urban forests in southern Finland. https://doi.org/10.14214/df.54

Avainsanat: reunavaikutus; boreaalinen metsäkasvillisuus; kuluminen; taajamametsät; tallaus

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tässä tutkimuksessa selvitettiin virkistyskäytön ja pirstoutumisen vaikutuksia kaupunkimetsien aluskasvillisuuteen ja maaperän mikrobiyhteisöön pääkaupunkiseudulla. Lisäksi vertailtiin kolmen yleisimmän metsätyypin, puolukka- (VT), mustikka- (MT) ja käenkaali-mustikkatyypin (OMT), aluskasvillisuuden kulutuskestävyyttä. Työssä havaittiin, että kasvupaikan ravinteisuuden lisääntyessä myös kulutuskestävyys lisääntyi. Tutkituista metsätyypeistä herkin oli puolukkatyypin kuivahko kangas (VT) ja kestävin käenkaali-mustikkatyypin lehtomainen kangas (OMT). Aluskasvillisuus oli kuluneinta metsiköissä, joiden ympärillä asukasmäärä oli suurin. Kun asukasmäärä kilometrin säteellä metsiköstä kasvoi 15000 asukkaalla, aluskasvillisuuden suhteellinen peittävyys väheni noin 30%. Erityisesti mustikan peittävyys väheni kulutuksen lisääntyessä. Sammalten peittävyys kaupunkimetsissä oli vain alle puolet sammalten peittävyydestä tallaamattomilla vertailualueilla. Sitä vastoin puiden taimien, erityisesti pihlajan, sekä joidenkin kestävien ruohovartisten kasvien peittävyydet olivat kaupunkimetsissä suuremmat kuin vertailualueilla. Pienissä metsäpirstaleissa lehtipuut, heinät ja ruohot olivat runsaita ja sammalet vähäisiä. Lisääntyvä virkistyskäyttö ja pirstoutuminen muuttavat siis kaupunkimetsien kasvillisuutta lehtipuu, ruoho- ja heinävaltaisemmaksi sammalten ja varpujen kustannuksella. Tutkimuksessa havaittiin, että tallauksen aiheuttama kulutus muuttaa mikrobiyhteisön rakennetta paitsi poluilla myös polkujen ympäristössä. Vaikutus ulottui yli metrin päähän poluista. Mikrobibiomassa oli 25-30% suurempi poluilla kuin tallaamattomilla alueilla. Kuitenkin mikrobiaktiivisuus biomassayksikköä kohti oli alhaisempi poluilla kuin yli metrin etäisyydellä poluista. Metsien pirstoutumisen aiheuttama reunavaikutuksen kasvu vaikuttaa mikrobiyhteisöön osin saman suuntaisesti. Metsien reuna-alueet ovat paahteisempia, tuulisempia ja kuivempia kuin metsien sisäosat. Nämä reunavaikutukset aiheuttavat suoria muutoksia sekä kasvillisuudessa että maaperän mikrobistossa. Sekä mikrobibiomassa että -aktiivisuus olivat 30-45% alhaisempia metsien reunoissa kuin metsien sisäosissa, sillä noin kahdenkymmenen metrin levyisellä reunavyöhykkeellä maaperä oli liian kuivaa kosteutta vaativille mikrobeille. Alentunut mikrobiaktiivisuus poluilla ja metsien reunoissa voi hidastaa karikkeen hajoamista ja aiheuttaa muutoksia maaperän ravinnekierrossa. Tällöin kasvien ravinteiden saanti voi heikentyä. Kaupunkimetsien alkuperäisen kasvillisuuden säilymisen ja maaperän mikrobiston normaalin toiminnan kannalta on tärkeää säilyttää riittävän suuria yhtenäisiä metsäalueita kaupungeissa. Koon lisäksi metsän muoto on tärkeä, sillä alle 40 metriä leveät metsäsuikaleet ovat kokonaan muuttunutta reunavyöhykettä. Sen sijaan esimerkiksi pyöreän, kolmen hehtaarin kokoisen metsikön pinta-alasta vähintään neljännes on reunavaikutuksen tavoittamattomissa olevaa metsän sisäosaa. Virkistyskäyttöön tarkoitettujen kaupunkimetsien suunnittelussa tulisi ottaa huomioon metsien riittävä koko sekä niiden määrä suhteessa asukaslukuun. Kulun ohjaaminen hyvin suunnitellun polkuverkoston avulla on vättämätöntä kasvillisuudeltaan herkkien alueiden suojelemiseksi.

Malmivaara-Lämsä, University of Helsinki, Faculty of Biosciences Sähköposti: minna.malmivaara@metla.fi

Jordi Garcia-Gonzalo. (2007). Effects of management on timber production and carbon stock in a boreal forest ecosystem under changing climate: a model based approach. https://doi.org/10.14214/df.42

Avainsanat: ilmastonmuutos; metsäsuunnittelu; metsänhoito; kasvu- ja tuotosmalli; ainespuun tuotos; hiilensidonta

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Työssä tutkittiin prosessipohjaiseen kasvu- ja tuotosmalliin perustuvien simulointien avulla, miten metsänhoito vaikuttaa boreaalisen metsäekosysteemin ainespuun tuotantoon ja hiilensidontaan muuttuvassa ilmastossa. Mallitarkasteluissa käytettiin kuutta erilaista metsänhoito-ohjelmaa (käsittelemätön vaihtoehto ja viisi erilaista harvennusohjelmaa, jotka ovat variaatioita nykyisestä harvennuskäytännöstä) ja kolmea eri ilmastoskenaariota (nykyilmasto ja kaksi muuttuvan ilmaston vaihtoehtoista skenaariota) seuraavan 100 vuoden ajalla. Samalla tutkittiin myös, miten puuston ikäluokkajakauma metsäaluetasolla (vertailussa vasemmalle ja oikealle vino, tasainen ja normaalisti jakautunut ikäluokkajakauma) vaikuttaa ainespuun tuotantoon ja hiilensidontaan sekä hiilensidonnan mahdollisiin kustannuksiin verrattuna nykyisten käytäntöjen mukaiseen metsien käsittelyyn. Näiden laskelmien lisäksi tutkittiin, millainen metsänkäsittely on järkevää muuttuvassa ilmastossa, kun metsiä pyritään samanaikaisesti hyödyntämään eri tarkoituksiin (ainespuunpuun tuotos, hiilensidonta ja lahopuun tuottaminen). Tutkimuksen lähtöaineistona käytettiin metsäsuunnitelmatietoa Keski-Suomessa sijaitsevalta metsäalueelta, jonka metsät olivat kuusi- ja mäntyvaltaisia. Vähittäinen lämpötilan ja ilman hiilidioksidipitoisuuden kohoaminen 100 vuoden tarkastelujaksolla lisäsi sekä ainespuun tuotosta että metsien hiilensidontaa riippumatta käytetystä metsänhoito-ohjelmasta. Toisaalta, em. lisäys oli suurin pidettäessä metsien puustopääoma korkealla verrattuna nykyiseen käytäntöön. Jos metsiä ei harvennettu lainkaan kiertoajan kuluessa, vaan tehtiin pelkkä päätehakkuu (kun puusto saavutti riittävän uudistamisjäreyden tai iän), hiilensidonta oli suurimmillaan metsäekosysteemissä. Toisaalta tässä tapauksessa hakkuista saatavat tulot olivat pienimmät. Metsäalueen puuston ikäluokkajakauma vaikutti enemmän ainespuun tuotantoon kuin metsien hiilensidontaan. Metsien käytölle asetetut eri tavoitteet (ainespuunpuun tuotos, hiilensidonta ja lahopuun tuottaminen) ja niiden painotukset sekä muuttuva ilmasto vaikuttivat yhdessä metsänhoitoon metsäaluetasolla.

Garcia-Gonzalo, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences Sähköposti: Jordi.garcia@joensuu.fi

Petteri Muukkonen. (2006). Forest inventory-based large-scale forest biomass and carbon budget assessment: new enhanced methods and use of remote sensing for verification. https://doi.org/10.14214/df.30

Avainsanat: boreaalinen vyöhyke; hiilitase; ilmastonmuutokset; metsäkasvillisuus

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Fossiilisten polttoaineiden aiheuttama ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvu on viime vuosina herättänyt runsaasti keskustelua. Kohonneen hiilidioksidipitoisuuden alentamiseksi on pohdittu muun muassa hiilen sitomista fotosynteesin avulla metsäkasvillisuuteen. Tämän takia tieteellisiä ja poliittisia tarkoituksia varten tarvitaankin alueellisia vertailukelpoisia arvioita metsien hiilitaseesta. Tässä tutkimuksessa kehitettiin menetelmiä boreaalisten kivennäismailla sijaitsevien metsien kasvillisuuden ja maaperän hiilimäärän arvioimiseksi. Nyt esitetty menetelmä pohjautuu metsäinventointitietoihin, koska ne tarjoavat hyvien otantamenetelmiensä ansiosta luotettavan pohjan hiilimäärien arvioinnille. Nyt kehitetyt menetelmät parantavat muun muassa kariketuoton ja aluskasvillisuuden biomassan arvioimista. Lisäksi tässä työssä käytetyt kaukokartoitusaineistot ja -menetelmät mahdollistavat metsäinventoinneista riippumattoman tulosten vertailun. Nyt saatuja tuloksia voidaan soveltaa Kioton sopimuksen ja YK:n edellyttämissä hiilitaseraportoinneissa. Tämän tutkimuksen tulokset soveltuvat laajojen alueiden hiilitaseiden arviointiin silloin, kun saatavilla on valmista metsäinventointiaineistoa kuten esimerkiksi metsätilastoja. Mikäli tällaista tietoa ei ole saatavilla, voidaan alustavia arvioita tehdä myös tässä tutkimuksessa esitettyjen kaukokartoitusaineistojen ja -menetelmien avulla. Vaikka nyt esitetyt menetelmät mahdollistavat boreaalisten metsien hiilimäärän arvioinnin, tulevaisuudessa menetelmiä tulee silti kehittää edelleen. Erityisesti tulee huomioida maanalaisen biomassan ja kasvien maanalaisten osien kariketuoton arvioimista. Lisäksi tulevaisuudessa täytyy edelleen kehittää menetelmiä maaperän hiilimäärän muutosten selvittämiseksi.

Muukkonen, University of Helsinki, Faculty of Science Sähköposti: petteri.muukkonen@metla.fi

Elemer Briceño-Elizondo. (2006). Stand level analysis on the effects of management and climate change on the growth and timber yield with implications on carbon stocks in boreal forest ecosystem: a model based approach. https://doi.org/10.14214/df.24

Avainsanat: ilmastonmuutos; boreaalinen metsä; metsän käsittelyohjelma; harvennus; kasvu; ainespuu; hiilivarasto; hyöty; utiliteetti

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tutkimuksessa analysoitiin mallisimulointien perusteella, miten metsänhoito ja ilmastonmuutos vaikuttavat boreaalisen metsän kasvuun ja kehitykseen sekä sen kykyyn tuottaa ainespuuta ja sitoa hiiltä. Laskelmat koskivat mänty- (Pinus sylvestris), kuusi- (Picea abies) koivu- (Betula sp) metsiköitä sekä Etelä- että Pohjois-Suomessa. Laskelmissa käytettiin kahta erilaista ilmastonmuutosskenaariota sekä sovellettiin kahdeksaa erilaista harvennusohjelmaa. Harvennusohjelmien laadinnassa puuston pohjapinta-alaan ja valtapituuteen perustuvia harvennussuosituksia muunneltiin siten, että puuston keskimääräinen määrä kiertoajan yli vaihteli nykysuosituksiin verrattuna. Laskelmat osoittivat, että harventamattomissa metsiköissä kasvu ja hiilensidonta olivat aina suurempia kuin harvennetuissa metsiköissä kasvupaikasta, puulajista ja ilmastoskenaariosta riippumatta. Toisaalta harvennusohjelmat, joissa puuston keskimääräinen määrä säilyi nykyisiä suosituksi korkeampana, tuottivat runsaammin ainespuuta ja sitoivat hiiltä kuin sovellettaessa nykyisiä suosituksia. Ilmastonmuutos lisäsi kasvua, ainespuun tuotosta ja hiilensidontaa, Pohjois-Suomessa suhteellisesti enemmän kuin Etelä-Suomessa puulajista riippumatta. Puuston määrän lisääminen harvennusmetsissä saattaa olla perusteltu vaihtoehto metsästä saatavan kokonaishyödyn lisäämiseksi yhdistäessä ainespuun tuotanto ja hiilensitominen toisiinsa. Samalla voidaan luoda otollisia olosuhteita metsien monimuotoisuuden suojelemiseksi.

Briceño-Elizondo, University of Joensuu, Faculty of Forestry Sähköposti: elemer.briceno@joensuu.fi

Juho Matala. (2005). Impacts of climate change on forest growth: a modelling approach with application to management. https://doi.org/10.14214/df.7

Avainsanat: tilastollinen malli; fysiologinen malli; tuotos; metsätalouden skenaariolaskelma

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää tilastopohjaista kasvu- ja tuotosmallia siten, että sillä voitaisiin tarkastella metsien kasvua ja metsien käsittelyn optimointia ilmastonmuutoksen olosuhteissa Suomen alueella. Työssä hyödynnettiin myös fysiologisiin prosesseihin perustuvaa kasvumallia ilmastonmuutoksen aiheuttaman kasvureaktion lähteenä. Aluksi tilastollisen ja fysiologisen kasvumallin ominaisuuksia ja kehitysmahdollisuuksia tarkasteltiin vertailemalla malleilla simuloituja metsiköitä keskenään nykyilmastossa. Seuraavaksi fysiologisella mallilla tehtyjen simulointien perusteella muodostettiin niin sanotut siirtomuuttujamallit, joilla kohoavan lämpötilan ja hiilidioksidipitoisuuden aiheuttama kasvureaktio oli mahdollista siirtää osaksi tilastomallia. Nämä siirtomuuttujamallit tehtiin erikseen pääpuulajeillemme ja niissä puiden tilavuuskasvun lisäystä suhteessa nykykasvuun selitettiin lämpötilan ja hiilidioksidipitoisuuden nousulla, metsikön tiheydellä, puun kilpailuasemalla, metsikön sijainnilla ja metsätyypillä. Lopuksi menetelmää sovellettiin metsäaluetason metsänhoidon optimointilaskelmissa erilaisilla ilmasto- ja metsien käsittelyskenaarioilla käyttäen MELA-ohjelmistoa ja VMI-aineistoa Pohjois-Karjalan alueella. Tilastollinen ja fysiologinen malli tuottivat puun kilpailuaseman suhteen samankaltaisia kasvuja, mutta tilastomalli todettiin kasvureaktioiden kannalta vähemmän herkäksi lähtöpuuston ominaisuuksille ja metsien käsittelylle. Siirtomuuttujamalleja laadittaessa ilmastonmuutoksen aiheuttaman kasvureaktion havaittiin voimistuvan pohjoiseen siirryttäessä. Siirtomuuttujamallit tuottivat loogisia kasvutuloksia tilastomallin osana, joskin myös tilastomallin alkuperäiset ominaisuudet vaikuttivat metsikkötason tuloksiin. Metsäaluetason optimointilaskelmissa ilmastonmuutoksen aiheuttama kasvunlisäys lisäsi, kuten oli oletettavissa, myös suurinta mahdollista kestävää hakkuumäärää aluetasolla. Kasvun lisäntyminen lisäsi myös harvennushakkuiden määrää suhteessa päätehakkuisiin, koska metsiköt saavuttivat harvennusrajat aiemmin. Optimointi lisäsi myös hakkuita kivennäismailla ilmastonmuutoksen olosuhteissa, koska lisäkasvu oli edullisemmin hyödynnettävissä kuin turvemailla. Työssä kehitetty menetelmä on jatkossa sovellettavissa vastaavien laskelmien tekoon halutuilla ilmastoskenaarioilla koko Suomen osalta.

Matala, University of Joensuu, Faculty of Forestry Sähköposti: juho.matala@joensuu.fi

Artikkelit jotka sisältää sanan 'boreal'

Kategoria : Articles