Artikkelit jotka sisältää sanan 'growth model'

Tässä väitöskirjassa tutkitaan taloudellisesti kannattavinta tapaa hyödyntää mäntymetsiköitä. Laskennassa määritetään optimaalinen metsikön alkutiheys, harvennushakkuiden optimaalinen ajoitus, lukumäärä, intensiteetti ja tyyppi (ylä- vai alaharvennus), sekä päätehakkuun ajankohta. Työssä käytetään tarkkoja uudistamis- ja hakkuukustannuksia sekä puutavaran laadusta riippuvia hintoja. Metsänomistaja saa tuloja paitsi puun myynnistä, myös hakkuutähteiden myynnistä bioenergiaksi sekä hiilen sitomisesta kasvavaan metsään. Jälkimmäinen tulo perustuu Uudessa-Seelannissa jo käytössä olevaan hiilitukijärjestelmään, jollaista on ehdotettu Suomeenkin. Väitöskirjan viimeisessä osassa otetaan huomioon muuttuvan ilmaston vaikutus puiden kasvuun.

Väitöskirjan optimointitulokset on ratkaistu monitieteisellä ekologis-taloudellisella mallilla. Mäntymetsiköiden kasvua yksityiskohtaisesti kuvaava prosessipohjainen ekologinen malli yhdistetään taloudelliseen kuvaukseen mäntypuustojen hoidon yksityiskohdista. Prosessipohjaisessa mallissa metsikön kasvu lasketaan hyödyntäen ekologista tietämystä puun yhteytystuotoksen jakaantumisesta puun eri toimintojen välillä. Tällainen malli tuottaa luotettavampia tuloksia kuin metsäkoealojen kasvun perusteella rakennetut tilastollis-empiiriset mallit, kun metsän kasvua arvioidaan ennen kokemattomissa metsän kasvuolosuhteissa tai kun metsää käsitellään uusilla käsittelyketjuilla ja toimenpiteillä.

Tulokset on määritetty erikseen kaikille Fennoskandian puuntuotannon kannalta olennaisille männyn kasvuolosuhteille. Tulosten perusteella vaikuttaa välttämättömältä, että käytössä on riittävän yksityiskohtainen malli, ja että kaikki metsänkäsittelyä määrittävät muuttujat (puuston alkutiheys ja hakkuuvalinnat) optimoidaan samanaikaisesti. Taloudellisiin optimiratkaisuihin vaikuttavat tulosten mukaan puuston kasvuolosuhteet, käytetty diskonttokorko, ja käytössä olevan hiilitukijärjestelmän tyyppi sekä tuen taso.

Hiilitukijärjestelmä muuttaa taloudellista optimiratkaisua hiilensidontaa lisäävään suuntaan mutta samalla puunmyyntitulot alenevat. Näitä hiilensidonnan kustannuksia tarkastellaan väitöskirjassa myös kansallisella tasolla mäntyvaltaisissa metsiköissä ja niitä verrataan hiilipäästöjen vähentämiskustannuksiin energiantuotannossa. Vertailusta käy ilmi, että Suomen mäntyvaltaisten metsiköiden hiilensidonnan lisääminen esimerkiksi hiilitukijärjestelmän avulla näyttää kustannustehokkaalta verrattuna päästöjen vähentämiseen talouden muilla sektoreilla.

Ilmastonmuutoksen myötä muuttuvat sekä metsiköiden kasvuolosuhteet että metsien taloudellisesti kannattavin käsittely. Metsänkäsittelyn sopeuttaminen muuttuvaan ilmastoon tuo merkittävän lisän metsänomistajan tuloihin.

• Pihlainen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: sampo.pihlainen@helsinki.fi

Maankäytön suunnittelu, Pinus spp., Eucalyptus spp., Lineaarinen ohjelmointi, kasvumallit, Umbundu-maankäyttösysteemi (ULUS) Väitöskirjan tutkimuskokonaisuus kattaa yhden julkaisun perinteisestä maankäyttösysteemistä Angolan ylänkömailla, kolme julkaisua yhdeksän trooppisen mäntylajin ja kuuden eukalyptuslajin kasvusta ja tuotoksesta, sekä yhden julkaisun maankäytön optimoimisesta Angolan ylänkömailla. Maankäyttösysteemien analyysin aineisto on peräisin kahden vuoden kenttätyöstä ja kirjallisuuskatsauksesta, joka ulottuu aina siirtomaa-aikoihin. Kasvumallit perustuivat 19 388 läpimitankasvuhavaintoon 1 059:sta männystä ja 10 499 läpimitankasvuhavaintoon 803 eukalyptuksesta. Vaihtoehtoisten maankäyttömuotojen optimaalinen kombinaatio haettiin lineaarisella ohjelmoinnilla (LO). LO-ongelmat muodostettiin tämänhetkistä ruokavaliota tavoittelevalle maankäytölle, parannetulle ruokavaliolle sekä vaihtoehdolle, jossa maksimoidaan puuntuotosta niin, että ruoan tuotanto paikalliselle väestölle on samalla riittävää. Väitöskirjan ensimmäisellä tutkimuksella on vaikutuksia maankäytön suunnitteluun (esim. kesannointiajan pituus) ja konfliktien hallintaan Angolassa ja muualla. Kehitetty kasvumallisarja sisältää mallit metsikön valtapituuden ja puun läpimitan kasvulle, puun pituudelle sekä puiden kuolleisuudelle. Mallisarja mahdollistaa metsikön kehittymisen simuloinnin puukohtaisesti. Mallien havaittiin antavan tarkkoja ennusteita, kun simuloitua puuston kehitystä verrattiin havaittuun kehitykseen. Näin ollen malleja voidaan käyttää metsäsuunnittelun työkaluina trooppisten mänty- ja eukalyptuslajien viljelmillä Angolassa. Kehitettyjä malleja käytettiin tämän työn viimeisessä tutkimuksessa puutavaran tuotannon laskemiseen lyhyen ja pitkän kiertoajan metsätaloudessa. Työn viimeinen tutkimus osoitti, että parhaan taloudellisen tuloksen tuotti maankäyttö, jossa vuorottelivat puiden kasvatus lyhyellä kiertoajalla ja myytävien viljelykasvien (cash crops) kasvatus. Ruokavalion muuttaminen monipuolistamalla hiilihydraatti- ja proteiinilähteitä paransi tuotannon kannattavuutta ja vähensi kausittaista naistyövoiman tarvetta. Puutavaran maksimaalista tuotantoa tavoiteltaessa optimaalinen osuus puuviljelmien maa-alasta oli 57 %, kun samalla tuotettiin riittävä määrä ravintoa paikalliselle väestölle.

• Delgado-matas, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: cristobal.delgado-matas@uef.fi

Metsän kasvun ja hiilitaseen ennustaminen ilmastoon reagoivan kasvumallin ja kaukokartoitusaineiston avulla Tutkimuksessa kehitettiin uusi menetelmä metsien kasvun ja hiilitaseen ennustamiseen pohjoisilla alueilla. Menetelmässä metsän kasvu ennustetaan tiivistelmämallilla, joka huomioi metsikön rakenteen ja ilmaston vaikutuksen puuston kehitykseen. Tutkimuksessa tarkasteltiin tiivistelmämallin hyödyntämistä sekä maastosta että laserkeilaimella lentokoneesta kerätyillä metsikkötason lähtötiedoilla. Lisäksi testattiin hiilitase-ennusteiden yleistämistä koealatasolta suuraluetasolle satelliittikuvien avulla. Menetelmän luotettavuutta arvioitiin vertailemalla malliennusteita maastossa mitattuihin kasvuihin, jotka olivat suurimmaksi osaksi peräisin Metsäntutkimuslaitoksen valtakunnan metsien inventoinneista. Vertailun vuoksi tutkimuksessa ennustettiin metsän kasvua myös perinteisillä empiirisillä kasvumalleilla, joita käytetään tällä hetkellä käytännön metsäsuunnittelussa Suomessa. Lyhyellä aikavälillä kasvuennusteiden luotettavuus oli samalla tasolla kuin perinteisten kasvumallienkin. Prosessi/hybridipohjaisten menetelmien etuna on se, että niitä voidaan soveltaa myös muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa sekä uudenlaisten metsänkäsittelyvaihtoehtojen simuloinnissa, joista nykyisten empiiristen mallien laadinta-aineistoissa ei ole riittävästi tietoa. Menetelmä vaatii kuitenkin vielä testausta kattavammalla aineistolla, jotta sen luotettavuudesta laajassa mittakaavassa voidaan tehdä johtopäätöksiä. Malliennusteiden luotettavuutta varsinkin sekametsiköissä ja eri-ikäisrakenteisissa metsiköissä sekä pidemmillä kasvujaksoilla tulisi tarkastella lisää. Tiivistelmämallia sovellettiin tässä tutkimuksessa vain lyhyisiin kasvatusjaksoihin. Pidempiä aikoja simuloitaessa mukaan tulisi liittää uusien puiden syntymistä ja vanhojen kuolemista kuvaavat mallit. Muita jatkokehityskohteita ovat esimerkiksi puiden veden ja typen oton prosessit sekä kasvumallin parametrisointi turvemaille. Kehitetty menetelmä tarjoaa monipuolisia työkaluja metsäsuunnittelun päätöksenteon, tutkimuksen ja metsäpolitiikan apuvälineeksi. Sitä voidaan soveltaa esimerkiksi metsikkökohtaisten hiilitase-ennusteiden laatimiseen laserkeilaustiedon perusteella ja hiilitase-ennusteiden yleistämiseen koko Suomelle ja sen lähialueille. Metsäsuunnitteluohjelmistoon yhdistettynä menetelmä tarjoaisi entistä helpomman välineen sekä arvioida käytännön metsänhoidon vaikutusta metsien hiilitaseisiin että hakea hiilinielujen kannalta optimaalisia metsänkäsittelyvaihtoehtoja.

• Härkönen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: sanna.harkonen@metla.fi

Metsäsimulaattori on tietokoneistettu malli, jolla ennustetaan metsän kasvua ja tulevaa kehitystä, sekä hakkuiden ja käsittelyiden vaikutuksia metsiin. Metsäsuunnittelujärjestelmä on päätöstukijärjestelmä, joka yleisesti koostuu metsäsimulaattorista ja optimointimallista ja jonka avulla metsien käsittelyitä voidaan optimoida. Metsäsimulaattoreilla ja metsäsuunnittelujärjestelmillä tuotettua tietoa käytetään monenlaisiin analyyseihin sekä metsien käyttöä koskevan päätöksenteon perustaksi. Tiedon laatu ja luotettavuus on kuitenkin usein kyseenalaista. Esimerkiksi metsien kasvun luontainen vaihtelu sekä virheet metsien nykytilaa koskevissa tiedoissa aiheuttavat metsien tulevan kehityksen ennusteissa epävarmuutta. Epävarmuudella, tai tiedon puutteella on monia epäedullisia seurauksia. Epävarmalle tiedolle perustuvat päätökset johtavat usein ei-toivottuun lopputulokseen. Tämän väitöskirjan tarkoituksen oli tarkastella erilaisia epävarmuuden lähteitä sekä niiden vaikutuksia metsäsimulaattoreissa ja metsäsuunnittelujärjestelmissä. Tutkimuksessa tarkasteltiin pääasiassa kolmea merkittävää epävarmuuden lähdettä: metsien kasvuennusteiden virheitä, metsien nykytilaa kuvaavan tiedon virheitä sekä puutavaralajien hintojen satunnaisvaihtelua. Epävarmuuden seurauksia tarkasteltiin sekä yksittäisten puiden että metsikkötason kasvumalleilla ja käyttäen erilaisia virheiden simulointimenetelmiä. Tutkimuksessa kehitettiin uusi menetelmä entistä realistisempien metsien inventointivirheiden simulointiin. Lisäksi työssä tarkasteltiin kolmen merkittävän epävarmuustekijän yhteisvaikutuksia metsikkötason nettonykyarvojen ennustamisessa. Tutkimuksen tärkeimmät tulokset osoittivat eri epävarmuuden lähteiden vaikuttavan selvästi eri tavoin eri metsäsimulaattoreissa. Työssä esitetyllä inventointivirheiden simulointimenetelmällä voidaan jatkossa tuottaa selvästi realistisempia virhejakaumia. Eri epävarmuustekijöiden yhteisvaikutusten tarkastelu syvensi tietämystä epävarmuuden vaikutuksista metsäsimulaattoreissa.

• Mäkinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: antti.makinen@helsinki.fi

Tutkimuksessa tarkastellaan metsikön sijainnin, kasvupaikan, syntytavan ja taimikonhoidon vaikutusta nuorten tasaisten ja puhtaiden männiköiden metsänhoidolliseen tilaan ja kehitykseen. Lisäksi työssä arvioidaan ensiharvennuksen ajoituksen ja voimakkuuden tuotos- ja tuottovaikutuksia aina kiertoajan loppuun asti. Nuorten männiköiden tiheys, ulkoinen laatu ja metsikkötason kasvumallien laadinta perustuvat Metsäntutkimuslaitoksen talousmetsien taimikoiden inventointikokeisiin (TINKA) (kolme mittauskertaa, 192 metsikköä). Taimikonhoidon vaikutus metsikön kehitykseen pohjautuu Metsäntutkimuslaitoksen järjestettyihin taimikkokokeisiin (13 metsikköä, 169 koealaa). Ensiharvennuksen ajoituksen ja voimakkuuden vaikutus metsikön tuotokseen ja tuottoon perustuu Metsähallituksen 27 ensiharvennusmetsikön mittauksiin ja metsikön jatkokehityksen ennusteisiin MOTTI-ohjelmistolla. Työ koostuu neljästä osajulkaisusta ja niiden yhdistelmästä. Tutkimuksessa laadittiin koko maan kattavat metsikkötason kasvumallit, joilla pystytään kuvaamaan luotettavasti nuorten, kasvatuskelpoisten mäntyjen kehitys ensiharvennusvaiheeseen saakka. Nuorten, 1970–1980-luvulla perustettujen, männiköiden tiheys on kohtalaisen alhainen. Lisäksi nuorissa männiköissä on paljon ulkoisia laatuvikoja. Heikko laatu yhdistettynä kohtalaisen alhaiseen tiheyteen johtaa laatuharvennustarpeeseen, mikäli halutaan kasvattaa laatupuuta. Pohjois-Suomessa metsikön valtapuista vain 20 % on hyvälaatuisia. Tämä tarkoittaa sitä, että hyvälaatuisia valtapuita ei ole tarpeeksi kasvatettavaksi kiertoajan loppuun asti. Aikainen ja lievä taimikonhoito (valtapituus 3 metriä, tiheys 3000 puuta hehtaarilla taimikonhoidon jälkeen) lisää ensiharvennuskertymää 40 % verrattuna myöhäiseen ja voimakkaampaan taimikonhoitoon (valtapituus 7 metriä, tiheys 2000 puuta hehtaarilla taimikonhoidon jälkeen). Taimikonhoidon ajoituksen ja voimakkuuden vaikutusta ensiharvennuksen ainespuukertymään voidaan tarkastella työssä laadituilla malleilla käytännön metsäsuunnittelutilanteissa. Ensiharvennuksen ainespuukertymä kaksinkertaistuu, kun ensiharvennusta viivästetään 12 metrin valtapituusvaiheesta 16 metrin valtapituusvaiheeseen tai vastaavasti 10 vuodella. Ensiharvennuksen viivästäminen 10 vuodella lisää ensiharvennuksen kantorahatuloja 65 % (330 €/ha, 4 %:n laskentakorkokannalla). Kantohintojen vaihtelu tai laskentakorkokannan muutokset eivät heikennä ensiharvennuksen viivästämisen kannattavuutta hoidetuissa nuorissa metsissä. Ensiharvennuksen viivästäminen edellyttää, että taimikonhoito on tehty ajallaan eikä metsikön laatunäkökohtiin tarvitse kiinnittää erityistä huomiota. Ensiharvennuksen viivästämisellä 10 vuodella ei ole merkittävää vaikutusta koko kiertoajan tuotokseen (m³/ha) tai kantorahatulojen nykyarvoon (€/ha) 0–4 %:n laskentakorkokannoilla.

• Huuskonen, Helsingin yliopisto, Metsäekologian laitos Sähköposti: saija.huuskonen@helsinki.fi