Artikkelit jotka sisältää sanan 'fertilization'

Otsoni (O₃) ja typen oksidit (NO_x: typpimonoksidi NO ja typpidioksidi NO₂) ovat reaktiivisia hivenkaasuja, joilla on merkittävä rooli ilmakemiassa. Terpeenit puolestaan ovat kasvien tuottamia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (BVOC, biogenic volatile organic compounds). Neulasten tai lehtien pinnat ovat ensimmäinen piste, jossa ilmakehä ja kasvi kohtaavat. Boreaaliset metsät edustavat huomattavaa osaa siitä globaalista maa-alasta, jolla ilmakehän ja biosfäärin vuorovaikutukset tapahtuvat.

Työn tavoitteena oli kehittää menetelmiä typen oksidien vaihdon seurantamittauksiin kenttäolosuhteissa ja selvittää neulaspinnoillta löytyvien terpeenien ja nitraattilannoituksen vaikutuksia otsonin ja typenoksidien liikkeisiin neulasten, maaperän ja ilmakehän rajapinnoilla. Menetelmiin kuului metsikkötason mittauksia, versotason kammiomittauksia, neulasnäytteitä ja laboratorioanalyysejä, hyödyntäen sekä jatkuvia seurantamittauksia että kokeellisia mittauksia.

Tutkimusalueella ilman NO_x-pitoisuudet ovat matalia, ja versotason NO_x-vuot olivat liian pieniä mitattaviksi tarkasti automatisoidulla dynaamisella kammiolla kenttäolosuhteissa. Muiden yhdisteiden aiheuttamien häiriöiden lisäksi signaali-kohinasuhde oli matala, ja merkittävä osa havaituista voista oli kammion pinnoille/pinnoilta. Selkeitä neulasten NO_x-päästöjä ei havaittu, eikä typpilannoitus vaikuttanut mittaustuloksiin. Näin ollen on epätodennäköistä, että lannoituskäsittely voisi aiheuttaa merkittäviä neulasten NO_x-päästöjä boreaalisesta mäntymetsästä. Ryhmän aiemmin raportoimissa päästöissä on mukana typen oksidien lisäksi muita yhdisteitä.

Sekä verson terpeeniemissiot että neulasvahauutteet sisälsivät enimmäkseen monoterpeenejä. Sekä emissioiden että vahauutteiden terpeenispektreissä havaittiin vaihtelua. Seskviterpeenien osuus oli neulasvahoissa suurempi kuin emissioissa, ja emissioissa ja vahauutteissa havaittiin enimmäkseen eri seskviterpeeniyhdisteitä. Kutikulan läpi tapahtuva terpeenien suora kuljetus synteesipaikasta pintakerrokseen saattaa olla merkittävämpi reitti kuin tähän asti on oletettu.

• Joensuu, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: johanna.joensuu@helsinki.fi

Metsänhoidon vaikutukset kestävään yhdistettyyn aines- ja energiapuun tuotokseen- skenaarioanalyysi perustuen ekosysteemimalli simulointeihin Väitöskirjan tavoitteena oli tutkia metsänhoidon vaikutusta kestävään aines- ja energiapuun yhdistettyyn tuotantoon kuusella (Picea abies (L.) Karst.) ja männyllä (Pinus sylvestris L.) erilaisilla kasvupaikoilla. Työssä tutkittiin ekosysteemimallilla tehtävien simulointien avulla metsänhoidon vaikutusta aines- ja energiapuun tuotokseen, käyttäen erilaisia taimikonhoidon jälkeisiä lähtöpuuston tiheyksiä, harvennusten ajoituksia ja voimakkuuksia sekä typpilannoitusta eri kiertoajoilla. Lisäksi tutkittiin kuusella alkuperän vaikutusta maanpäällisen biomassan tuotokseen kokeellisen aineiston avulla. Tutkimuksessa havaittiin, että metsänhoitoskenaariot, joissa taimikonhoidon jälkeinen tiheys oli suurempi kuin perusmetsänhoitoskenaarioissa ja käytettiin typpilannoitusta, tuottivat selvästi enemmän sekä aines- (tukki- ja kuitupuu) että energiapuuta (hakkuutähteet, pieniläpimittainen runkopuu, kannot ja juuret). Myös metsänkasvatuksen taloudellinen kannattavuus oli korkeampi kiertoajan yli laskettuna sekä kuusella että männyllä riippumatta kasvupaikkatyypistä tai käytetystä kiertoajasta. Aines- ja energiapuun tuotokseen vaikutti myös energiapuuhakkuun ajoitus. Vaikka typpilannoitus lisäsi tuotosta, käytetyllä lannoitteen määrällä (100-200 kgN/ha) tai lannoituskertojen lukumäärällä (2-3 kertaa kiertoajalla) oli hyvin vähän vaikutusta. Energiapuun käytöstä aiheutuneet hiilidioksidipäästöt olivat selvästi alhaisempia silloin kun taimikonhoidon jälkeinen tiheys oli suuri ja typpilannoitusta käytettiin riippumatta puulajista, kasvupaikkatyypistä tai käytetystä kiertoajan pituudesta. Korkea puuntuotos indikoi myös keskimäärin korkeampaa taloudellista kannattavuutta ja matalampia hiilidioksidipäästöjä energiayksikköä kohden. Metsäaluetasolla suurin aines- ja energiapuun tuotos sekä paras taloudellinen kannattavuus saatiin kuusella silloin kun metsäalueella oli paljon vanhoja metsiä. Toisaalta alhaisimmat hiilidioksidipäästöt saatiin kun metsäalueella oli paljon nuoria metsiä ja käytetty kiertoaika oli 60 ja 80 vuotta. Kiertoajan ollessa 120 vuotta saatiin alhaisimmat hiilidioksidipäästöt puuston normaalijakaumaa noudattavalla ikärakenteella. Tämän tutkimuksen mukaan, taimikonhoidon jälkeisiä puuston kasvatustiheyksiä voitaisiin pitää ainakin jonkin verran nykyisiä metsänhoitosuosituksia korkeammalla männyllä ja kuusella. Tämä yhdessä ajallaan tehtyjen puuston harvennusten ja lannoitusten kanssa voisi lisätä merkittävästi puuntuotosta ja metsänkasvatuksen taloudellista kannattavuutta. Samalla myös energiapuun käytön hiilidioksidipäästöt energiayksikköä kohden pienenisivät. Lisäksi eri alkuperien biomassan tuotantopotentiaalia tulisi selvittää jatkossa tarkemmin, sillä sopivia alkuperiä käyttäen voisi olla mahdollista lisätä puuntuotosta huomattavasti yhdistetyssä aines- ja energiapuun kasvatuksessa.

• Routa, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: johanna.routa@metla.fi

Metsänkäsittelyn päätökset simulointi-optimointijärjestelmiin perustuen Metsien hoito kohtaa uusia haasteita ilmastonmuutoksesta johtuen. Muokkaamaalla harvennusohjelmia perinteinen metsänhoito voidaan mukauttaa metsävarojen käytön erilaisiin tavoitteisiin, kuten puuaineen laatu, metsäbioenergia ja hiilen sidonta. Tässä väitöskirjassa kehitetään optimointi-simulointijärjestelmä, jolla voidaan saavuttaa monitieteinen ymmärrys puutieteen, metsäekologian ja metsäekonomian vuorovaikutuksista. Työssä kehitettiin OptiFor-sovellus metsänkäsittelyä varten. OptiFor-simulointi-optimointijärjestelmä yhdistää prosessipohjaisen PipeQual-kasvumallin, puuaineen laadun mallit, biomassan tuotannon ja hiilipäästöjen mallit sekä energiapuu- ja korjuukustannusmallit yhdeksi optimointimalliksi. Optimointialgoritmina päätösmuuttujien optimiarvojen määrittämiseksi käytettiin Osyczkan suora- ja satunnaishakualgoritmia. Tämän väitöskirjan numeeriset tutkimukset laajensivat nykytietämystä ja ymmärrystä puutieteen, metsäekologian ja metsäekonomian suhteista. Puuntuotantoa koskevat tulokset osoittavat, että optimaalinen harvennusohjelma riippuu kasvupaikasta ja nuoren metsikön ominaisuuksista. Puun laadun kohdalla tulokset osoittivat, että kasvava harvennusvoimakkuus johti alempaan puun tiheyteen ja lyhyempiin kuituihin. Ravinteiden lisääminen kiihdytti tilavuuskasvua mutta alensi puun laatua kuusella. Kun energiapuuharvennusta tarkasteltiin yhdessä perinteisen metsänkasvatuksen kanssa, todettiin, että perinteinen metsänkasvatus ilman energiapuun korjuuta oli edullisin tapa alhaisen tiheyden männiköissä. Energiapuun korjuu ensiharvennuksissa oli sen sijaan edullista tiheissä metsiköissä. Kun metsän hiilitasapaino otetaan huomioon, tulosten mukaan eri hiililaskennan menetelmät johtavat hyvin poikkeaviin optimaalisiin harvennusohjelmiin ja keskimääräisiin hiilivarantoihin. Hiilen hinnan nostaminen johti pidempiin kiertoaikoihin ja korkeampaan keskikasvuun sekä huomattavasti korkeampaan hiilivarantoon kiertoajan kuluessa.

• Cao, Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos Sähköposti: tianjian.cao@helsinki.fi