Artikkelit jotka sisältää sanan 'hiilensidonta'

Boreaalisten soiden odotetaan kuivuvan ilmastonmuutoksen seurauksena, mikä puolestaan vaikuttaa näiden hydrologisesti herkkien ekosysteemien hiilitaseeseen. Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää kasvillisuuden koostumus (I) ja yhteyttäminen (II, III) tulevaisuuden ilmastossa. Tätä jäljitellään kokeellisella, pitkäaikaisella vedenpinnan alenemisella (WLD). WLD:n vaikutukset kasvillisuuteen ja yhteyttämiseen yhdistetään toisiinsa. Lisäksi tutkitaan rahkasammalten yhteyttämisen vastetta kuivuuskauteen.

Kenttämittaukset tehtiin pitkäaikaisessa WLD-kenttäkokeessa Lakkasuolla, jossa otanta kattoi kolme eri suotyyppiä: ravinteikas (mesotrofinen) sarasuo, niukkaravinteinen (oligotrofinen) sarasuo, ja rahkasuo (ombrotroofinen). Kenttämittauksiin kuului kasvillisuuskartoituksia ja eri lajien yhteyttämismittauksia lehtitasolla. Lisäksi rahkasammalten yhteyttämisen vastetta kuivuuskauteen mitattiin kasvihuonekokeessa, jota varten Lakkasuolta tuotiin suon pinnasta leikatuja rahkasammal paloja (mesokosmeja). Rahkasammalten yhteyttämistä mitattiin kokeellisen kuivuusjakson aikana ja sen jälkeen.

Havaitsimme kenttäkokeissa, että suokasvillisuuden vaste kuivumiseen riippuu suotyypistä. Ravinteikkaimman sarasuon lajikoostumus oli herkin kuivumiselle, mutta rahkasuon kasvillisuus osoitti vakautta. Samalla tavalla, WLD lisäsi yhteyttämistä putkilokasvivaltaisella ravinteikkaalla sarasuolla, kun taas muutokset olivat olemattomia sammalvaltaisella rahkasuolla. Molempien sarasoiden kasvillisuus muuttui avoimesta sarojen ja rahkasammalten hallitsemasta ekosysteemistä puiden hallitsemaan ekosysteemiin. Kuivuminen WLD:n jälkeen lisäsi putkilokasvien tuottavuutta enemmän kuin rahkasammaleiden, koska putkilokasvit pystyvät paremmin hyödyntämään turpeen mineralisaation tarjoamia ravinteita. Kasvihuoneessa toteutetussa kuivuuskokeessa havaitsimme, että WLD-alueelta tai luonnostaan kuivilta soilta peräisin olevat välipinnan rahkasammalet olivat alttiimpia kuivuudelle verrattuna kosteista paikoista peräisin oleviin sammaliin.

Työni osoitti, että ilmastonmuutoksen aiheuttamalla soiden kuivumisella, voi olla suuri vaikutus pohjoisten soiden kasvillisuuden rakenteeseen ja toimintaan. Kuivuminen saattaa lisätä näiden ekosysteemien, erityisesti ravinteikkaiden sarasoiden, yhteyttämistä.

• Kokkonen, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0003-0197-2672 Sähköposti: nicola.kokkonen@uef.fi

Tässä väitöskirjassa tutkitaan jaksollisen ja jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellista kannattavuutta kuviotasolla. Päämenetelmänä on taloudellis-ekologinen optimointi, jossa tilastollis-empiirinen kokoluokkarakenteinen ekologinen malli yhdistetään taloudelliseen optimointimalliin, joka sisältää optimoinnin jaksollisen ja jatkuvapeitteisen metsänhoidon välillä. Väitöskirja koostuu yhteenveto-osasta ja kolmesta tutkimusartikkelista. Ensimmäisessä tutkimusartikkelissa vertaillaan jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellista kannattavuutta kuusen (Picea abies (L.) Karst.) ja männyn (Pinus sylvestris L.) välillä sekä ekologisten kasvumallien vaikutusta optimituloksiin. Toisessa tutkimusartikkelissa tutkitaan sekametsiä sisällyttäen malliin samanaikaisesti jopa neljä puulajia. Kolmannessa tutkimusartikkelissa tutkitaan arktisen metsänhoidon taloutta saamelaisten kotiseutualueella soveltaen optimointimallia, joka sisältää samanaikaisesti niin puuntuotannon, hiilensidonnan kuin metsätalouden negatiiviset ulkoisvaikutukset poronhoidolle.

Tulosten mukaan puulajien väliset erot jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellisessa kannattavuudessa riippuvat suurelta osin puulajikohtaisista eroista luontaisessa uudistumisessa sekä ekologisten mallien välisistä eroista luontaisen uudistumisen kuvauksessa. Jatkuvapeitteinen metsänhoito on sovelletuilla malleilla ja realistisilla talousparametreilla taloudellisesti optimaalista kuuselle niin yhden puulajin kuin sekametsien tapauksissa. Mänty taas suosii jaksollista metsänhoitoa sekä yhden puulajin että sekametsien tapauksissa. Puulajisekoituksen tuotos kuutiometreissä ei paljasta kyseisen puulajisekoituksen taloudellista kannattavuutta. Väitöskirjassa osoitetaan taloudellisesti optimaalisen jatkuvapeitteisen metsänhoidon välttävän niin sanottua ”harsintaa”, joka johtaa täysin erilaiseen ja taloudellisesti heikompaan lopputulokseen. Metsätalouden poronhoidolle aiheuttamien negatiivisten ulkoisvaikutusten huomiointi suosii jatkuvapeitteistä metsänhoitoa arktisissa mäntymetsissä. Jo 14–20 €/tCO₂ hiilen hinnasta seuraa, että vanhojen metsien käyttö hiilivarastoina ja porolaitumina tulee taloudellisesti optimaaliseksi.

• Parkatti, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: vesa-pekka.parkatti@helsinki.fi

Kansainvälisiin ilmastotavoitteisiin pääseminen edellyttää metsien hiilinielujen vahvistamista. Tässä väitöskirjassa tutkitaan, miten hiilensidontaa voidaan lisätä muuttamalla metsänhoitoa. Toistaiseksi hiilensidonnan taloudellinen analyysi on rajoittunut yhden puulajin tasaikäisrakenteisiin metsiin. Väitöskirjassa kehitetään uudenlainen taloustiedettä ja ekologiaa yhdistävä mallikehikko, joka huomioi metsikön koko- ja puulajirakenteen sekä mahdollistaa valinnan jatkuvapeitteisen ja jaksollisen (päätehakkuisiin perustuvan) metsänhoidon välillä.

Ensimmäinen artikkeli esittelee optimointimallin, jossa kannattavinta metsänkäytön tapaa etsittäessä huomioidaan sekä puuntuotannon että hiilensidonnan taloudellinen arvo. Jälkimmäinen sisällytetään malliin hinnoittelemalla hiilidioksidin sitominen ja vapauttaminen. Mallilla ratkaistaan optimiohjausteoriaa hyödyntäen taloudellisesti kannattavin tapa harventaa metsää ja kiertoajan pituus eli kahden päätehakkuun välinen aika. Toisin kuin aiemmissa vastaavissa malleissa, tuottoisin kiertoaika voi olla ääretön, jolloin metsää kannattaa hoitaa jatkuvapeitteisenä päätehakkuun sijaan. Toisessa artikkelissa kysymystä tarkastellaan numeerisen laskennan keinoin kuusikoissa, sisällyttäen tarkka kuvaus metsänhoidon rahavirroista sekä hiilivarastoista elävissä puissa, lahopuussa ja puutuotteissa. Kolmannessa artikkelissa laskentakehikko laajennetaan monen puulajin metsiköihin. Puulajeihin kuuluvat kaupallisesti arvokkaiden kuusen ja koivun lisäksi myös muut lehtipuut, joilla ei ole kaupallista arvoa.

Väitöskirjassa osoitetaan, että hiilen hinnoittelun vaikutus metsän kannattavimpaan hoitotapaan riippuu korkokannasta ja nopeudesta, jolla hiili vapautuu puutuotteista hakkuiden jälkeen. Realistisilla oletuksilla hiilen hinnan nostaminen lykkää kannattavinta päätehakkuuhetkeä ja johtaa lopulta siihen, että on tuottoisinta siirtyä jaksollisesta jatkuvapeitteiseen metsänhoitoon. Harvennukset kannattaa poikkeuksetta kohdistaa kunkin puulajin suurimpiin kokoluokkiin. Hiilen hinnoittelu lykkää harvennuksia, minkä seurauksena sekä korjattavat että pystyyn jätettävät puut ovat suurempia. Ilman hiilen hinnoittelua kaikki kaupallisesti arvottomat muut lehtipuut kaadetaan jokaisen hakkuun yhteydessä. Kun hiilensidonnan arvo huomioidaan, osan näistä annetaan kasvaa suuriksi ennen kaatamista, mikä lisää puulajimonimuotoisuutta ja kuolleen puun määrää metsikössä. Tulosten mukaan maltillinen hiilen hinnoittelu tyypillisesti kasvattaa keskimääräistä puuntuotosta erityisesti tukkipuun osalta. Hiilensidonnan lisääminen metsänkäsittelyn muutoksilla paljastuu suhteellisen edulliseksi, varsinkin monen puulajin metsissä. Väitöskirja osoittaa, että ilmastokestävän metsätalouden tulee pohjautua monitieteiseen ymmärrykseen metsän ekologiasta, hoidosta ja taloudesta.

• Assmuth, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: aino.assmuth@helsinki.fi

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

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