Artikkelit jotka sisältää sanan 'k'

• Lepilin, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences Sähköposti: dmitrii.lepilin@uef.fi

Metsäiset suot ovat maailmanlaajuisesti merkittäviä hiilivarastoja, mutta ne ovat myös tärkeitä metsän ja muun biotuotannon alueita. Suometsien hoidolla on osin ristiriitaisia tavoitteita, kuten taloudellinen hyöty, ilmastonmuutoksen hillitseminen ja siihen sopeutuminen, sekä vesiensuojelu. Tasapainottaminen näiden tavoitteiden välillä edellyttää ekosysteemiprosessien perusteellista ymmärtämistä sekä mallinnustyökaluja, jotka pystyvät kuvaamaan käsittelyvaihtoehtojen monimutkaiset vaikutukset ekosysteemiin. Tässä työssä esitellään kolme prosessipohjaista ekosysteemimallia, ja niiden sovelluksia ojitettujen turvemaiden konkreettisiin käsittelyskenaarioihin.

Kaikki kolme artikkelia rakentuvat yhteiselle hydrologiselle mallille. Kahdessa tutkimuksessa käsitellään patojen vaikutusta pohjaveden suoveden pinnan korkeuteen ja hiilidioksidipäästöihin trooppisilla soilla. Ensimmäinen tutkimusartikkeli osoittaa, että optimointialgoritmien käyttö ennallistettavan suoalueen patojen sijoittelussa parantaa merkittävästi suon uudelleen vettämistä. Toisessa tutkimusartikkelissa analysoidaan patojen vaikutusta trooppisten suon vedenpinnan korkeuteen ja arvioidaan patojen toimintaa erilaisissa sääolosuhteissa ja erilaisilla turpeen ominaisuuksilla. Kolmannessa tutkimusartikkelissa esitellään ekosysteemimalli, joka keskittyy kuivatuksen vaikutukseen ravinnedynamiikkaan ja metsän kasvuun boreaalisilla soilla. Yhdistämällä hydrologiset ja biogeokemialliset prosessit tämä ekosysteemimalli mahdollistaa toisiinsa liittyvien ilmiöiden, kuten puuston kasvua rajoittavan tekijän tunnistamisen sekä tyypillisten ojaverkoston hoitotoimenpiteiden vaikutuksen ravinnetaseeseen ja metsän tuottavuuteen.

• Urzainki, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-9079-1269 Sähköposti: iurzainki@gmail.com

Tämä tutkimus tarkastelee palvelukehitystä metsäalan yritysten toimintaympäristössä sekä yritysten liiketoiminnan muutoksina että laajemmin osana tuotantojärjestelmän evoluutiota. Tarkastelumalli perustuu yhteiskunnallisteknisen muutoksen teoriaperustaan, johon yhdistetään palvelututkimuksen alan käsitteitä kuvata palvelukehitykseen liittyviä organisatorisia muutoksia tuotannollisessa toiminnassa ja markkinoilla. Tutkimuksessa on tehty kolme erillistutkimusta. Palvelukehityksiä tunnistetaan tarkastelemalla 1) palveluita eurooppalaisissa TKI-tiekartoissa metsäalalla ja rinnakkaisilla aloilla, 2) arvon jakautumista ja liiketoimintamallien muutosta teollisen puurakentamisen toimitusverkostoissa sekä 3) markkinatarjoomia ja palveluinnovaatiota kehittyvissä tuotepalvelujärjestelmissä kestävän asumisen rakennusprojekteissa Suomessa. Näin havainnollistetaan tuotepalvelujärjestelmien kehittymistä metsäalan yritysten asiakasaloilla, joista tässä esimerkkinä on käsitelty rakennusalaa. Tutkimus nostaa metsäalan pelinmuuttajakysymykseksi, keskittyvätkö sen yritykset ja organisaatiot palvelemaan nykyisiä tuotepalvelujärjestelmiä vai tavoittelevatko ne kehittää seuraavan sukupolven tuotepalvelujärjestelmiin liittyviä ratkaisuja osana vallitsevan tuotantotavan, tässä rakentamisen regiimin, muutosta. Mikään nykyisistä tuotepalvelujärjestelmämalleista ei yksinään kuvaa tulevia tuotepalvelujärjestelmiä. Palvelukehityksestä tarvittaisiinkin vaihtoehtoisia skenaarioita ja arviota siitä, mitä eri kehityskuluista seuraa metsäalalle ja tulevaisuuden biotaloudelle.

• Pelli, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-2313-4250 Sähköposti: paivi.pelli@efi.int

Ilmastonmuutos ja luonnon monimuotoisuuden hupeneminen ovat synnyttäneet tarpeen tarkalle ja laaja-alaiselle metsävaratiedolle. Lentolaserkeilaus mahdollistaa tällaisen tiedon keräämisen tehokkaasti. Lahopuu on metsäympäristön keskeinen komponentti, sillä se sitoo hiiltä ja toimii elinympäristönä lukuisille eliölajeille. Lahopuukartoituksella kerätään paikkatietoa monimuotoisuuden kannalta merkittävistä kohteista. Tämä tieto on hyödyllistä esimerkiksi suojelu- ja entisöintitoimenpiteiden kohdentamisessa. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli kehittää automaattisia menetelmiä yksittäisten maa- ja pystylahopuiden kartoittamiseksi lentolaserkeilausaineistosta.

Osatutkimuksissa I ja II kehitettiin viivojen tunnistukseen perustuva menetelmä kaatuneiden puiden kartoittamiseksi. Tämän menetelmän toimintaa tutkittiin lentolaserkeilausaineistolla, jonka pistetiheys oli noin 15 pistettä/m2 sekä dronella kerätyllä laserkeilausaineistolla, jonka pistetiheys oli noin 285 pistettä/m2. Tämän lisäksi osatutkimuksissa tarkasteltiin menetelmän toimintatarkkuuteen vaikuttavia tekijöitä. Osatutkimukset osoittivat, että kaatuneiden puiden pituus ja läpimitta vaikuttavat niiden tunnistustodennäköisyyteen ja että merkittävä osa suurista lahopuista saadaan kartoitettua kehitetyllä menetelmällä. Tämän lisäksi aluskasvillisuuden määrän ja tyypin sekä kaatuneita puita ympäröivien elävien puiden koon havaittiin vaikuttavan menetelmän toimintatarkkuuteen. Osatutkimus II osoitti myös, että laserkeilausaineiston pistetiheyden kasvattaminen ei automaattisesti paranna menetelmän toimintatarkkuutta, jos menetelmä ei kykene ottamaan huomioon lisääntynyttä kohinan ja yksityiskohtien määrää.

Osatutkimuksessa III tarkasteltiin dronella kerätyn tiheän laserkeilausaineiston soveltuvuutta yksittäisten pystylahopuiden kartoitukseen. Osatutkimuksessa kehitettiin kolmivaiheinen tunnistusmenetelmä, joka koostui yksittäisten puiden segmentoinnista, piirteiden laskennasta ja koneoppimispohjaisesta luokittelusta. Osatutkimus osoitti, että pelkästään puiden geometrisiin piirteisiin pohjautuvan tunnistusmenetelmän toimintatarkkuus on vaatimaton. Kuolleiden pystypuiden kartoittamiseksi laserkeilausaineisto tulisikin yhdistää spektritietoa sisältävien kaukokartoitusaineistojen, kuten ilmakuvien kanssa.

Tämän väitöskirjan tulokset parantavat ymmärrystämme muuttujista, jotka tulisi huomioida laserkeilauspohjaisessa lahopuukartoituksessa. Vaikka kaukokartoituspohjaiseen lahopuukartoitukseen liittyy edelleen merkittäviä haasteita, tämä väitöskirja on askel kohti laajamittaista kaukokartoituspohjaista monimuotoisuuden kartoitusta.

• Heinaro, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0003-2606-6131 Sähköposti: einari.heinaro@helsinki.fi

Suometsien uudistaminen lisää ravinne- ja kiintoainekuormitusta vesistöihin. Ravinnepitoisuuksien ja -kuormituksen vuodenaikainen vaihtelu lisää tarvetta uudenlaisten vesiensuojelumenetelmien kehittämiseen. Veden puhdistaminen biohiilen avulla voisi olla mahdollinen uusi vesiensuojelumenetelmä suometsätaloudessa. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin ravinteiden pidättymistä kuusi- ja koivubiohiileen avohakkuualueelta kerätystä valumavedestä. Työn tavoitteena oli i) tutkia biohiilen ominaisuuksien vaikutusta ravinteiden pidättymiseen pienimittakaavaisessa laboratoriokokeessa (Artikkeli I), ii) tutkia biohiilireaktoreiden kykyä pidättää typpiyhdisteitä (Artikkeli II), ja iii) tutkia typen adsorptio-desorptiodynamiikkaa vaihtelevissa valumaveden typpipitoisuuksissa (Artikkeli III). Koivu- ja kuusibiohiili pidättivät tehokkaasti typpiyhdisteitä valumavedestä kaikissa kokeissa. Pidättyminen oli nopeinta kokeiden alussa. Pidättyminen oli sitä suurempaa, mitä korkeampi veden typpipitoisuus oli. Alle 0.4 mg L^-1 konsentraatiossa typpeä ei pidättynyt. Desorptio oli vähäistä, kun aiemmin typpeä pidättäneet biohiilet asetettiin veteen, jonka typpipitoisuus oli alhainen. Tutkimuksen perusteella biohiili on mahdollinen vesiensuojelukeino erityisesti korkean kuormituksen riskialueella.

• Kakaei Lafdani, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0001-6582-1211 Sähköposti: elhka@uef.fi

Useilla ilmiöillä, kuten kestävyyshaasteet sekä tiedon ja digitalisaation lisääntyvä merkitys, on valtavat vaikutukset globaaliin sosio-ekonomiseen järjestelmään. Nämä ilmiöt vaikuttavat myös dynaamiseen ja monimutkaiseen liiketoimintaympäristöön, jossa erilaiset toimijat useilta sektoreilta ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Jotta voidaan vastata näihin ilmiöihin sekä muutoksiin liiketoimintaympäristössä, tarvitaan systeemistä muutosta tavoissa, joilla arvoa luodaan. Yksi ehdotettu systeeminen muutos on siirtyminen kestävään biokiertotalouteen. Nämä muutokset liiketoimintaympäristössä luovat paineita vakiintuneille sektoreille, kuten metsäsektorille, muuttaa verkostojaan ja arvonluontilogiikkaansa eli toimijoiden tapaa luoda arvoa yhdessä.

Tässä väitöskirjassa tutkin, miten metsäsektorin arvonluontilogiikka on muuttumassa siirryttäessä kestävään metsäpohjaiseen biokiertotalouteen. Tutkimusstrategiana oli tieteidenvälinen teoriaohjattu laadullinen tapaustutkimus. Analysoin tieteellisiä ja ei-tieteellisiä dokumentteja, jotta pystyin tunnistamaan metsäteollisuuden arvonluontilogiikassa aiemmin tapahtuneet ja tällä hetkellä tapahtuvat muutokset. Haastatteluiden avulla kartoitin metsäpalveluiden tarjoajien mahdollista tulevaa arvonluontilogiikkaa ja metsänomistajien valmiutta reagoida tapahtuviin muutoksiin.

Tutkimustulosten perusteella metsäsektorin arvonluontilogiikka on vähitellen muuttumassa kokonaisvaltaisesti kestäväksi, yhteistoiminnalliseksi ja monialaiseksi arvon yhteisluontilogiikaksi. Sektori on pystynyt muuttamaan verkostojaan ja arvonluontilogiikkaansa aiemmin ja vaikuttaa siltä, että alan toimijat ovat ymmärtäneet monialaisen yhteistoiminnan ja aineettomien resurssien merkityksen osana kestäviä arvoa luovia toimintoja. Toimijat ovat tunnistaneet, että heidän asenteensa ja toimintansa vaikuttavat sektorin tulevaan arvonluontiin. Kokonaisvaltaisen kestävyyden saavuttamiseksi toimijoiden on otettava huomioon koko metsäekosysteemi pääomana ja resurssipohjana, josta metsäpohjaisella sektorilla luodaan arvoa ja hyötyjä yhteiseksi hyväksi.

• Laakkonen, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-6384-7773 Sähköposti: anu.laakkonen@uef.fi

Kestävän liiketoiminnan rakentaminen haastaa yritykset löytämään uusia keinoja muutoksen tueksi digitalisaation mahdollisuuksista. Yksi keskeisistä keinoista on erilaisen vastuullisuutta tukevan datan hyödyntäminen entistä monipuolisemmin. Yksinkertaisimmillaan tällainen data voi auttaa yrityksiä asettamaan parempia tavoitteita, tunnistamaan kehityskohteita ja seuraamaan tuloksia. Väitöskirja monipuolistaa kuvaa datan roolista ja arvosta yritysten vastuullisuustyölle neljästä eri näkökulmasta. Asiakkaiden näkemystä vastuullisuutta tukevan datan arvosta tarkastellaan pehmopaperivalmistajan näkökulmasta Datan roolia kiertotalouden tulevaisuudessa arvioidaan tekstiilien osalta tulevaisuuskuvia rakentamalla. Tekstiilien kiertotalouden osalta tutkitaan myös datan hyödyntämiseen liittyviä paradoksaalisia jännitteitä. Lisäksi luodaan katsaus siihen, mitä olemassa oleva tutkimus kertoo datan roolista ja arvosta kiertotaloudessa. Tutkimusmenetelminä ovat tapaustutkimus, erittelevä Delfoi-menetelmä ja kirjallisuuskatsaus.

Työ tuo esiin selvän tarpeen yksityiskohtaiselle ja luotettavalle tuotekohtaiselle vastuullisuustiedolle tukemaan tuoteketjujen läpinäkyvyyttä ja vastuullisuuden huomioivaa päätöksentekoa. Parhaimmillaan tämä tieto tukee parempaa strategista ja operatiivista päätöksentekoa läpi yrityksen eri toimintojen ja arvoketjujen. Tarvitaan yhteistyötä datan jakamiseksi asiakkaiden ja toimittajien kanssa, ja myös laajemmissa ekosysteemeissä, jotta datan hyöty saadaan irti. Vastuullisuutta tukevalla tiedolla voidaan vastata myös kuluttajien tiedontarpeeseen ja tukea heidän valintojaa. Datalla voi olla keskeinen rooli myös entistä kestävämmissä liiketoimintamalleissa.

Väitöskirjan tulokset tuovat selvästi esiin sen, että datavetoinen tekeminen ei automaattisesti johda ympäristöhyötyihin. Sen sijaan vastuullisuuden eteenpäinviemisen ja datan hyödyntämisen vuorovaikutus on paljon monimutkaisempaa. Vastuullisuutta tukevien tulevaisuuden datatarpeiden ennakointi ja kyvykkyyksien kasvattaminen antavat kuitenkin hyvät edellytykset luoda datasta vastuullisen liiketoiminnan mahdollistaja. 

• Luoma, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0003-3250-3502 Sähköposti: paivi.luoma@helsinki.fi

Lignoselluloosa energiakasvit voivat tuottaa huomattavia määriä biomassaa energian tuotantoon, mutta niiden käyttöönottoon liittyy usein maankäytön muutoksia, koska niitä viljellään pääasiassa maatalouden hallitsemissa maisemissa. Väitöskirjassa käsitellään energiakasvien esiintyvyyttä ja analysoidaan niiden maankäytön muotoja Ruotsin maatalousmaisemissa. Tavoitteena on erityisesti i) arvioida eri energiakasveja tuotannon, sijainnin sekä ilmastoprofiilien suhteen, ii) karakterisoida ja määritellä ympäröivää maatalousmaisemaa sekä iii) tutkia maankäytön yleisiä muutoksia, jotka johtuvat energiakasvi viljelmien perustamisesta. Analyysi perustuu empiirisiin tietoihin kaupallisista nopeakasvuisista puuviljelmistä (paju, poppeli ja hybridihaapa) sekä energiaruohosta (ruokohelpi) useilla spatiaalisilla mittakaavoilla aina peltokuvioilta maisematasolle vuosina 1986–2018. Peltotasolla suuntaus on pienempiin ja säännöllisen muotoisiin kuvioihin energiakasvien osalta, samalla niiden viljelyalueet ovat siirtyneet kohti tuottavampia maita, mikä heijastaa maankäytön muutosta.  Pajuviljelmiä perustettiin aluksi pääasiassa kesannoille, mutta myöhemmin monet viljelyksistä korvattiin viljakasveilla maailmanlaajuisten viljan hintojen muutosten vuoksi. Ruokohelven kohdalla maankäytön muutos oli samansuuntainen, vaikkakin muutokset ilmestyivät myöhemmin eivätkä olleet niin ilmeisiä. Maisematasolla energiakasvit monipuolistavat merkittävästi maatalousmaisemaa, sillä nopeasti kasvavia puuviljelmiä istutetaan pääasiassa viljan viljelyalueille ja ruokohelpeä metsävaltaisiin maisemiin. Väitöskirjassa käytetyt menetelmät ja analyysit auttavat ymmärtämään paremmin energiakasveihin liittyviä maankäytön muutoksia ja auttavat määrittelemään niiden osuuden merkitystä maatalousmaiseman monipuolistamisessa.

• Xu, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: xiaoqian.xu@uef.fi

Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi EU on asettanut ilmasto- ja energiapolitiikkatavoitteet energiatehokkuuden parantamiseksi. Kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen edellyttää myös metsäteollisuuden puunhankinnan energiatehokkuuden parantamista. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää puunkorjuussa energiatehokkuuden lähtötilanne, polttoaineen kokonaiskulutus ja siitä aiheutuvat päästöt sekä arvioida energiatehokkuutta parantavat toimenpiteet.

Valtaosin puunkorjuuyrittäjien asenne energiatehokkuutta kohtaan oli positiivinen. Puunkorjuukoneiden polttoaineenkulutus oli matalin päätehakkuissa, kun vastaavasti ensiharvennushakkuissa se oli suurin korjattua kiintokuutiometriä kohden. Keskimääräinen kiintokuutiometripohjainen polttoaineenkulutus ja kasvihuonekaasupäästöt olivat ensiharvennuksella yli kaksinkertaiset päätehakkuuseen verrattuna. Puunkorjuuresurssien paremmalla suuntaamisella olisi mahdollista vähentää polttoaineen kulutusta ja kasvihuonekaasupäästöjä. Tuntikohtaiseen polttoaineenkulutukseen vaikuttavat eniten metsäkoneiden moottoritehot ja puunkorjuuolosuhteet. Kiintokuutiometrikohtaiseen polttoaineen kulutukseen puunkorjuussa vaikuttavat eniten puunkorjuuolosuhteet ja koneyksiköt.

Laskennallinen energiatehokkuus oli suurin päätehakkuissa. Energiatehokkuusyhtälössä polttoaineen kulutusta (panos) merkittävämpi tekijä on korjatun puun määrä (tuotos). Energiatehokkuutta voidaan parantaa kuljettajakoulutuksella. Lisäksi metsäkonesiirroilla oli merkittävä vaikutus puunkorjuun polttoaineen kokonaiskulutukseen ja päästöihin. Tästä syystä puunkorjuukoneiden siirtojen määrää tulisi minimoida, sekä toiminta- ja resurssisuunnittelua kehittää. Tulevaisuudessa polttoaineenkulutuksen ja kasvihuonekaasupäästöjen tarkastelu tulisi laajentaa koko puunkorjuuketjuun, mukaan lukien kaukokuljetus ja puukauppa, sekä esimerkiksi kuljettajan vaikutusta tulisi selvittää tarkemmin. 

• Haavikko, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-5626-1248 Sähköposti: hanna.haavikko@gmail.com

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

Metsänhoidon kestävistä käytännöistä tarvitaan tietoa, jotta voidaan minimoida mahdollisia ympäristövaikutuksia ja turvata metsän ja metsämaan elinvoimaisuus. Tiedon avulla voidaan varmistaa metsän tuotoskykyä, auttaa metsiä sopeutumaan ilmastonmuutokseen ja hyödyntämään metsiä myös ilmastonmuutoksen hillinnässä. Erityisesti hiilen ja typen kiertokulku on keskeisessä roolissa metsäekosysteemin toiminnassa.

Tämän väitöskirjan yleisenä tavoitteena oli saada tietoa hakkuutähteiden vaikutuksesta metsämaan typen- ja hiilenkierron pääprosessien dynamiikasta ensimmäisinä vuosina päätehakkuun jälkeen. Erityisenä tavoitteena oli verrata eri puulajien eli männyn, kuusen ja rauduskoivun hakkuutähteiden vaikutuksia. Hakkuutähdekasojen vaikutusta maahan määritettiin vertaamalla tuoreita hakkuutähteitä sisältäviä koealoja ja ilman hakkuutähteitä olevia koealoihin keskenään. Kenttäkokeet sijaitsivat kivennäismailla eteläisen Suomen alueella.

Hakkuutähteen vaikutus maaperän kemiallisiin ominaisuuksiin ja prosesseihin oli voimakkaampaa orgaanisessa kerroksessa kuin mineraalimaakerroksessa. Hakkuutähteet kiihdyttivät voimakkaasti typen kierron prosesseja jo ensimmäisen vuoden aikana erityisesti niiden hakkuutähdekasojen alla, joissa oli suurin määrä hakkuutähdettä. Tämän seurauksena tapahtui typen hävikkiä kaasumaisina typpioksiduulipäästöinä ja nitraattitypen huuhtoutumisena. Typpioksiduulipäästöt olivat pieniä, mutta kuitenkin korkeampia hakkuutähdekoealoilla. Kuusen hakkuutähteet kiihdyttivät typpioksiduulipäästöjä muita puulajeja pidempään. Maaveden typpipitoisuudet nousivat jo vuoden kuluttua hakkuutähdekasojen perustamisesta. Hakkuutähteet lisäsivät maaveden typen pitoisuuksia voimakkaimmin koivun hakkuutähteiden alta. Kaiken kaikkiaan hakkuutähdekasojen vaikutus maaperään oli voimakkaampaa verrattuna lievempiin puulajivaikutuksiin. Biologista typen sidontaa havaittiin kaikissa hakkuutähdemateriaaleissa ja se oli yleensä voimakkaampaa oksissa kuin neulasissa tai lehdissä ja havupuiden hakkuutähteissä kuin koivun hakkuutähteessä.

Hakkuutähteen levittäytyminen, määrä ja hajoamisvaihe sekä metsämaan kasvillisuuden kehitys voivat yhdessä määrittää maaperän hiilen ja typenkierron prosessien ja typen häviöiden dynamiikkaa. Tulokset korostavat hakkuutähteiden tasaisemman levittämisen tärkeyttä metsänpohjalla niiden kasaamisen sijaan. Tasaisella levittämisellä voidaan välttää haitallisia ympäristövaikutuksia ja pitää yllä maaperän ravinnetasapainoa. Typen pysymiseen metsämaassa tulisi kiinnittää enemmän huomiota käytännön metsänhoidon toimenpiteissä erityisesti boreaalisilla alueilla, joilla typpi rajoittaa metsien kasvua.

• Törmänen, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: tiina.tormanen@tapio.fi

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

Tämän työn tavoitteena on määrittää boreaalisilta soilta 1) diffuusion kautta ja kuplimalla vapautuvan metaanin paikallista ja ajallista vaihtelua, ja 2) muiden eloperäisten haihtuvien yhdisteiden (engl. biogenic volatile organic compounds, BVOC) päästöjen määrää ja laatua, sekä tutkia miten kasvillisuus ja ympäristötekijät säätelevät päästöjä.

Boreaalisen ombrotrofisen rahkasuon metaanivoita mitattiin kammiotekniikalla sekä kuplakeräimillä, ja verrattiin mikrometeorologisella eddy covariance -tekniikalla mitattuun metaanivuohon ekosysteemitasolla. BVOC-päästöjä mitattiin dynaamisella kammiomenetelmällä samalta rahkasuolta sekä läheiseltä minerotrofiselta sarasuolta. Kasvinpoistokokäsittelyjen avulla eroteltiin koko kasvillisuudesta, sammaleesta ja turpeesta vapautuvat BVOC-päästöt.

Sekä metaani-, että BVOC-päästöt noudattivat selkeää kasvukauden aikaista vaihtelua seuraten lämpötilan ja kasvillisuuden kehitystä. Diffuusion kautta vapautuvat metaanivuot eivät eronneet kolmen mittausvuoden tai eri kasvillisuustyyppien välillä, mutta kuplimalla metaania vapautui eniten märimpänä mittausvuonna ja enemmän suon avovesilammista kuin paljailta turvepinnoilta. Kuplimalla vapautuvat metaanipäästöt kasvoivat vedenpinnan laskiessa ja ilmanpaineen noustessa. Kaikkiaan kuplimalla vapautuvan metaanin määrä oli kuitenkin vain 2 % – 8 % koko suoekosysteemin metaanipäästöstä, mikä tukee yleistä käsitystä, jonka mukaan pääosa turpeessa olevasta metaanista vapautuu ilmakehään diffuntoitumalla turpeen ja tuuletussolukollisten kasvien läpi.

BVOC-mittaukset osoittivat, että molemmilta soilta vapautui eniten isopreenia. Isopreenipäästöt kytkeytyivät sarakasvillisuuteen, minkä vuoksi isopreeni- ja kokonais BVOC-päästöt olivat korkeammat sarasuolla kuin varpuvaltaisella rahkasuolla. Lisäksi kokonais-BVOC- ja isopreenipäästöt olivat korkeimmat koko kasvillisuudesta verrattuna sammaleen ja turpeen päästöihin. Kasvillisuuden sijaan, orgaanisten halidien päästöt kytkeytyivät vahvemmin vedenpintaan, eikä niiden päästöjä havaittu lainkaan kesän 2018 poikkeuksellisen kuivuuden aikaan. Näin ollen on todennäköistä, että ilmaston lämpeneminen sekä siihen liittyvät yleistyvät kuivuuskaudet ja suokasvillisuuden muuttuminen varpuvaltaisemmaksi tulevat muuttamaan boreaalisilta soilta vapautuvien BVOC-päästöjen laatua ja määrä.

• Männistö, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: elisa.mannisto@uef.fi

Suometsät muodostavat tärkeän puuvarannon suomalaiselle metsäteollisuudelle, mutta samaan aikaan suoekosysteemit ovat tärkeitä metsien monimuotoisuuden, hiilensidonnan, vesiensuojelun ja virkistyskäytön kannalta. Suometsiä ojitettiin laaja-alaisesti kasvavan metsäteollisuuden tarpeisiin 1960–70 -luvuilla, mikä lisäsi merkittävästi puuston kasvua turvemailla. Ojitukset heikensivät kuitenkin suometsien monimuotoisuutta ja lisäsivät huomattavasti vesistöjen kiintoaine- ja ravinnekuormitusta, mikä on aiheuttanut järvien ja jokien rehevöitymistä, samentumista ja tummentumista.

Tämä väitöskirja esittelee käytännönläheisiä mahdollisuuksia, joiden avulla suometsien hoidossa voidaan kustannustehokkaasti huomioida erityisesti metsien monimuotoisuus ja vesiensuojelu. Suometsien hakkuita ja ojituksia kritisoidaan laajasti, joten suometsänhoidon yleisen hyväksyttävyyden lisääminen ympäristöasioiden paremmalla huomioimisella on tarpeen. Lentolaserkeilauksen tuottama 3D-pistepilvi tarjoaa erinomaisen aineiston muun muassa biomassan määrän ja laadun arviointiin, heikkotuottoisten alueiden tunnistamiseen ja rajaamiseen, pintavesien virtauksen mallintamiseen sekä kosteiden maastonkohtien kartoittamiseen. Laserkeilauksen vahvuus muihin kaukokartoitusmenetelmiin verrattuna on sen kyky tuottaa maanpinnasta erittäin tarkka korkeusmalli, sillä keilaimen lähettämät pulssit pystyvät läpäisemään metsän latvuskerroksen.

Korkeusmallista laskettujen, kohteen lähiympäristöä kuvaavien tekstuuripiirteiden käyttö maaston kantavuuden ennustamisesta on uusi idea, joka kannattaa huomioida jatkotutkimuksissa ja käytännössä, koska tekstuuripiirteet kuvasivat lupaavasti hyvin pienialaista, leimikon sisäistä kantavuuden vaihtelua. Toinen uusi idea tässä väitöskirjassa on vesiensuojelurakenteiden automaattiseen sijoitteluun tähtäävä laskentamenetelmä, jonka on tarkoitus helpottaa ojituksen suunnittelijan työtä, koska etenkin pintavalutuskentille on yleisesti ollut vaikea löytää sopivia sijoituspaikkoja. Ylipäätään laserkeilausaineistoista voidaan johtaa paljon sellaista tietoa, joka auttaa merkittävästi suometsänhoidon ja ojien kunnostuksen suunnittelua. Paikkatiedon avulla valtaosa suunnittelusta voidaan jatkossa tehdä toimistotyönä, jolloin suunnittelun maastotyöt pystytään etukäteen kohdistamaan tärkeimpiin maastonkohtiin.

• Niemi, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: mikko.t.niemi@helsinki.fi

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

Metsät ovat kokonaisuus, joka on jatkuvan muutoksen alaisena. Keskeisimpiä luonnollisia syitä metsissä tapahtuville muutoksille ovat puiden kasvu, vaurioituminen ja kuolema. Puiden kasvu ilmenee puun eri osien koon muutoksena. Vallalla olevan käsityksen mukaan puiden kasvu noudattaa teoriaa, jossa puu kohdistaa kasvuresurssejaan ensin latvukseen, saavuttaakseen puiden välisessä kilpailussa riittävät valo-olosuhteet, minkä jälkeen resursseja voi kohdistaa myös rungon läpimitan kasvattamiseen. Kasvua voidaan mitata keräämällä toistuvia havaintoja jostain tunnuksesta valitulla ajanjaksolla. Aiemmat tutkimukset ovat jo osoittaneet puiden kasvun vaikuttavan esimerkiksi puun laatuun ja niiden kykyyn sitoa hiiltä, mutta voidaksemme ymmärtää entistä paremmin puiden kasvun syitä ja sen vaikutuksia, tarvitaan uusia menetelmiä puissa ja metsissä tapahtuvien muutosten määrittämiseksi.

Maastolaserkeilauksesta (TLS) on tullut 2000-luvun aikana menetelmä, jolla tuotetuista yksittäisiä puita tai metsiä kuvaavista 3D-pistepilvistä voidaan määrittää tarkasti puun mittoja ja ominaisuuksia. TLS-pistepilviä ei kuitenkaan ole vielä hyödynnetty laajemmin puiden kasvun mittaamisessa. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli kehittää menetelmiä puiden kasvun mittaamiseksi boreaalisissa metsissä kahden ajankohdan TLS-pistepilviltä. Lisäksi tavoitteena oli tuottaa uutta tietoa puiden kasvusta eri olosuhteissa ja kehitysvaiheissa tutkimalla TLS-pistepilviltä puiden runkomuodon muutosta ja kasvun kohdentumista rungon eri osiin. Väitöskirjatutkimuksessa seurattiin yhteensä 1315 puun kasvua viiden ja yhdeksän vuoden ajanjaksoilla.

Väitöskirjan osajulkaisu I osoitti TLS-pistepilvien käyttökelpoisuuden puiden kasvun mittaamiseen. Osajulkaisuissa II ja III tutkittiin automatisoidun menetelmän soveltuvuutta kasvun mittaukseen. Automaattinen menetelmä onnistui havaitsemaan kahden ajankohdan TLS-pistepilvistä puut, jotka vastasivat pohjapinta-alaltaan 84.5 prosenttia koko tutkimuskohteiden puuston pohjapinta-alasta. Puiden rinnankorkeusläpimitassa, pituudessa sekä runko- ja tukkitilavuudessa havaittiin tilastollisesti merkitseviä muutoksia tarkastelujakson aikana. Puiden kasvu ja tilavuuskasvun kohdentuminen oli samankaltaisempaa rakenteeltaan samanlaisissa metsiköissä.

Tämän väitöskirjatutkimuksen tulokset osoittavat kahden ajankohdan TLS-pistepilvien soveltuvuuden puiden kasvun ja metsien rakenteessa tapahtuvien muutosten seurantaan. TLS-pistepilviä hyödyntämällä voidaan saada lisätietoa puiden kasvusta, mikä on tarpeen, jotta olisi mahdollista ymmärtää entistä paremmin metsissä tapahtuviin muutoksiin vaikuttavia tekijöitä. Parantunut ymmärrys ja lisääntynyt tieto voi olla erityisen arvokasta aloilla, joilla tarvitaan yksityiskohtaista tietoa puiden kasvusta ja metsien rakenteen muutoksista.

• Luoma, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: ville.luoma@helsinki.fi

Laserkeilauksen aikakausi ja uusien inventointimenetelmien kehitys on vähentänyt maastomittausten tarvetta ja inventointien kokonaiskustannuksia viimeisen kahden vuosikymmenen aikana. Vaikka menetelmäkehitys onkin ollut merkittävää, systemaattisia maastomittauksia tarvitaan käytännössä yhä edelleen. Esimerkiksi yleisesti käytössä oleva aluepohjainen inventointimenetelmä tukeutuu maastossa tehtäviin koealamittauksiin. Laserkeilausperusteisten inventointien lisäksi aluepohjaista menetelmää voidaan käyttää myös lennokeilla tehtävissä inventoinneissa ilmakuvapistepilviä hyödyntäen. Maastossa tehtävät koealamittaukset eivät ole yleensä lennokki-ilmakuvapistepilviä käytettäessä kannattavia lennokkien pienen toiminta-alueen takia. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tutkia laserkeilauspohjaisten mallien toimivuutta laserkeilaukseen ja lennokki-ilmakuvapistepilviin perustuvissa inventoinneissa ilman uusia paikallisia maastomittauksia.

Tässä tutkimuksessa valtakunnalliset laserkeilauspohjaiset mallit sovitettiin koko Suomen alueelle kolmelle puustotunnukselle (runkotilavuus, maan yläpuolinen biomassa ja valtapituus) ja niiden virheitä tarkasteltiin aluetasolla. Valtakunnallisten mallien aluetason ennusteet olivat usein systemaattisia yli- tai aliarvioita, minkä takia tutkittiin erilaisia kalibrointimenetelmiä. Ensimmäisenä testattiin valtakunnallisten mallien kalibrointia pienellä määrällä uusia maastomittauksia. Tämän jälkeen valtakunnallinen tilavuusmalli tai sen ennusteet kalibroitiin ilman uusia paikallisia maastomittauksia kolmen skenaarion avulla: a) käyttämällä malleissa ympäristöä ja maantieteellisiä olosuhteita kuvaavia lisäselittäjiä, b) uudelleen sovittamalla mallit käyttäen opetuskoealoja lähimmiltä inventointialueilta ja c) sovittamalla ennusteet alueittain valtakunnan metsien inventoinnin tietoihin. Lennokki-inventointia ilman uusia paikallisia maastomittauksia tutkittiin korvaamalla laserkeilauspohjaisten mallien selittäjät ilmakuvapistepilvistä johdetuilla tunnuksilla malleja käytettäessä. Laserkeilauspohjaisten mallien selittäjinä käytettiin niitä tunnuksia, jotka olivat mahdollisimman samankaltaisia laserkeilaus- ja lennokkiaineistojen välillä.

Tulokset osoittivat, että puustotunnusten ennustaminen ilman uusia paikallisia maastomittauksia on mahdollista kohtalaisella tarkkuudella laserkeilauspohjaisten mallien avulla. Systemaattiset virheet minimoituivat, kun yleiset mallit kalibroitiin lisäselittäjien, kuten lämpösumma-, sadanta- ja puulajisuhdetietojen avulla. Huolellisesti valittujen lisäkoealojen käyttö valtakunnallisten mallien kalibrointiin on kuitenkin suositeltavaa, jos uusien koealojen hankinta on taloudellisesti mahdollista. Laserkeilauspohjaisia malleja on mahdollista käyttää puustotunnusten ennustamiseen lennokki-ilmakuvapistepilvistä johdettujen selittäjien avulla erityisesti silloin, kun mallien selittäjät kuvaavat ylintä latvuskerrosta. Pienimmät virheet lennokki-inventoinnissa saavutettiin käyttämällä laserkeilausperusteista mallia lähimmältä samankaltaiselta alueelta luokittelemalla ennustusyksiköt havu- ja lehtipuuvaltaisuuden mukaan ennen ennustamista.

• Kotivuori, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti Sähköposti: eetu.kotivuori@uef.fi

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

Tämän tutkimuksen tavoitteena on parantaa ymmärrystä digitaalisesta puukaupasta ja kehittää menetelmiä tukemaan puunkorjuun suunnittelua. Puutavaralajeittainen ennakkoinformaatio puun laadusta on erityisen tärkeää puunhankinnan suunnittelussa, sillä eri puulajeja, puun mittoja sekä laatuja hyödynnetään ja jalostetaan eri tehtaissa.

Tutkimus tehtiin kolmella alueella, joista kaksi (osajulkaisut I ja II) sijaitsivat Itä-Suomessa ja yksi (osajulkaisu III) Etelä-Suomessa. Tutkimusaineisto koostui 79, 99 ja 665 koealasta (osajulkaisut I, II ja III), 249 metsiköstä (osajulkaisu III), runkojen laatutietokannasta (osajulkaisut I ja III), ilmakuvista (osajulkaisut I ja III) ja lentolaserkeilauksesta (ALS) (osajulkaisut I, II ja III).

Osajulkaisuissa I ja III pyrittiin arvioimaan puutavaralajeja, niiden taloudellista arvoa ja puunmaksukykyä (WPC) koealoille (osajulkaisu I) tai leimikoille (osajulkaisu III), hyödyntänen erilaisia katkontavaihtoehtoja (apteerausvaihtoehdot). Vaihtoehtoiset puun apteeraukset olivat (1) käyttämällä sahan ja kuitupuun enimmäismääriä ilman laatukriteerejä (teoreettinen maksimi) ja (2) apteeraus maksimoimalla puun arvoa käyttämällä sahatukin pituuksia 30 cm:n välein., huomioiden puun laatuindikaattorit. Ensimmäinen lähestymistapa vastaa pääosin tällä hetkellä pohjoismaissa käytössä olevaa menetelmää. Metsiköiden taloudelliseen arvoon vaikuttaa oleellisesti pienten puiden määrä vallitussa latvuskerroksessa. Puunkorjuuta vaikeuttavan kasvillisuuden takia saatetaan tarvita hakkuuta edeltävä raivaus. Tutkimuksen osajulkaisussa II kehitimme menetelmän, jolla voidaan arvioida hakkuuta edeltävän raivauksen tarve suoraan laserkeilausaineistosta.

Tulokset osoittivat, että kehitettyjen menetelmien käyttö voisi tukea puunhankintaa (1) paikantamalla arvokkaita metsiköitä, joissa on haluttu puutavaralajijakauma (osajulkaisut I ja III), (2) tunnistamalla automaattisesti kohteet, joissa on tehtävä ennakkoraivaus ennen korjuuta. (osajulkaisu II) ja (3) vähentämällä puunkorjuun suunnittelussa tarvittavien maastokäyntien määrää (osajulkaisut I, II ja III).

Johtopäätelmänä voidaan todeta, että tutkimuksen tulokset voivat tehostaa puumarkkinoiden toimivuutta, koska kehitetyt menetelmät tarjoavat yksityiskohtaista ennakkotietoa puunhankintaa ja -korjuuta varten, jota puunostajat tai -myyjät voivat käyttää päätöksenteon tukivälineenä perinteisessä ja digitaalisessa markkinaympäristössä.

• Sanz, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: blanca.sanz@uef.fi

Puukerrosrakentamisen leviämistä rakennusalalla on Suomessa tuettu yli 20 vuoden ajan, mikä on ollut perusteltua ottaen huomioon metsäsektorin kulttuurisen ja taloudellisen arvon.  Edistämistoimista huolimatta puukerrostalorakentamisen markkinaosuus on edelleen matala Suomen koko kerrostalorakentamisen markkinoilla. Väitöskirjassa tutkitaan puukerrostalorakentamisen leviämistä analysoimalla suomalaiskuntien maankäytön ja rakentamisen suunnittelusta vastaavien asiantuntijoiden käsityksiä sekä laadullisen haastattelu- että määrällisen kyselytutkimuksen menetelmin.  Tämän henkilöryhmän näkemyksiä on toistaiseksi tutkittu kansainvälisestikin vain niukasti huolimatta heidän keskeisestä merkityksestään paikallistason suunnittelussa ja rakentamisessa. Kuntatason asiantuntijanäkemysten analysoinnissa tutkimuksessa sovelletaan suunnitellun käyttäytymisen teoriaa (ns. Theory of Planned Behavior), jonka ytimessä on käsitys asenteista ja uskomuksista ihmisen toiminnan perustana. Tämä väitöstutkimus tunnistaa (artikkeli I) ja kuvaa (artikkeli II-III) kuntatason asiantuntijoiden puukerrostalorakentamiseen liittyviä asenteita ja uskomuksia. Artikkeli I hahmottaa  puukerrostalorakentamiseen liittyviä uskomuksia siihen liittyvien esteiden ja hyötyjen kautta. Hyötyjen nähdään kohdistuvan asukkaiden elämänlaadun parantamiseen ja paikallisen puuhun liittyvän liiketoiminnan edistämiseen. Sen sijaan käsitykset esteistä yhdistyvät toimintaympäristöön, joka koetaan puurakentamisen suhteen edelleen riskialttiiksi. Puurakentaminen mielletään myös kalliiksi. Näiden tekijöiden nähdään johtavan siihen, että puukerrostaloprojektien markkinaosuus ei ole kohonnut merkittävästi. Artikkelin II mukaan puukerrostalorakentamisen toteutus vertautuu betonirakentamiseen. Suurilta osin puukerrostaloilla uskotaan olevan useita erinomaisia ominaisuuksia ja laajempia myönteisiä vaikutuksia esimerkiksi ympäristölaadun tai aluetaloudellisen kehityksen kautta. Näistä myönteisistä seikoista huolimatta vallitsee edelleen käsityksiä riskitekijöistä (esim. rakentamisen ja ylläpidon kalleus, tulipaloalttius). Asiantuntijoiden taustatekijät, erityisesti heidän ammattinsa, ovat avainasemassa useiden uskomusten muovautumisessa. Artikkeli III mallintaa vastaajien uskomuksien (mm. puukerrostalorakentamisen ympäristösuorituskyvystä, vaikutuksista taloudelliseen kehitykseen, kustannuksista, teknisistä ominaisuuksista) ja asenteiden muodostumisen yhteyksiä. Tulosten perusteella kuntatason asiantuntijoiden ammatillinen tausta vaikuttaa siihen, miten puukerrostalorakentamiseen liittyviä uskomuksia painotetaan. Vastaajien alaryhmänä suunnittelijoiden asenteet muodostuvat kokonaisvaltaisesti perustuen näkemyksiinsä puukerrostalojen ympäristöllisten ja teknisten ominaisuuksien sekä taloudellisten vaikutusten perusteella. Muissa tehtävissä toimivien asiantuntijoiden asenteet  rakentuvat ensisijaisesti näkemyksiin hankkeiden taloudellisista vaikutuksista ja puukerrostalojen teknisistä ominaisuuksista. Kaikkiaan kyselyyn vastanneet asiantuntijat näyttävät olevan myönteisiä puukerrostalorakentamiselle kunnissaan, mutta alan jatkokehitys riippuu rakentamishankkeiden tuloksista ja siitä kuinka eri vastaajat painottavat hankkeiden tuottamia yhteiskunnallisia hyötyjä. Vaikka puukerrostalorakentamisella katsottaisiin olevan erinomaisia ominaisuuksia, kuten rakennusten hyvä ympäristösuorituskyky, eivät nämä ominaisuudet välttämättä vaikuta riittävän voimakkaasti puukerrostalorakentamisen lisääntymiseen. Kuntatason virkahenkilöiden erilaiset uskomukset ja asenteet puurakentamiseen liittyen saattavat lisätä rakennetun ympäristön suunnitteluun liittyviä jännitteitä. Jää siten nähtäväksi, miten nämä jännitteet vaikuttavat tulevaisuudessa  puukerrostalorakentamisen  yleistymiseen Suomessa.

• Franzini, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: florencia.franzini@helsinki.fi

Tässä tutkimuksessa pyrittiin hyödyntämään metsäteollisuuden sivuvirtoja, kuten rehevöityvää (EL) ja mesotrofista (ML) järvenpohjan biomassaa sekä kahdeksaa sellun ja paperin valmistuksen sivuvirtaa (PPMS) sellunvalmistusprosessin eri vaiheista (PI – PVIII) biopolttoaineiden tuottamiseksi. Teoreettisia biokaasun ja bioetanolin tuotantomuotoja mallinnettiin Aspen Plus® -simulaatiolla 1) sokeroinnin ja käymisen, 2) kaasutuksen ja sekaalkoholisynteesin, 3) kaasutus-synteesikaasukäymisen ja (4) anaerobisten mädätysprosessien kautta. Lisäksi massan ja paperin sivuvirtojen eri prosessivaiheita tutkittiin ABE-fermentoinnilla Clostridium acetobutylicum DSM 1731:llä. Korkea tuhkapitoisuus ML:ssä (79,6 %) oli epäedullista bioetanolin tuotannolle; 57,1L/t (kuiva-aine) supistui suurempaan etanolin saantoon 244,5L/t (kuiva-aine) EL-biomassan kaasutuksesta. Alkuaineanalyysitulokset osoittivat, että sekä EL- että ML-biomassan tuhkaa voitaisiin käyttää lannoitteena metsätaloudessa. ML- ja EL-biomassat tuottivat biokaasua, jonka pitoisuus oli 38,9 ml/g haihtuvaa kiinteää ainetta ja 136,6 ml/g haihtuvaa kiinteää ainetta. Laimennettu happo 0,2 % H2SO4 180 oC:ssa 10 minuuttia oli tehokas esikäsittelymenetelmä ABE-fermentaatiossa. PI-näytteen korkein sokeripitoisuus oli mahdollinen substraatti butanolin valmistukseen. Lisäksi pesemätön PI-sivuvirta tuotti korkeimman ABE-pitoisuuden, 12,8 g/l, verrattuna vastaavasti pesemättömiin PII- ja PIII-sivuvirtoihin, 5,2 g/l ja 6,3 g/l. Märkä primääriliete (PII), jota muodostuu 300 000 tonnia/vuosi (72 600 kuivatonnia), tuotti vedetöntä etanolia noin 3011 kg/h (24 090 tonnia/vuosi) kaasutus-synteesikaasukäymisprosessimallilla. PII:n etanolin tuotannon taloudellinen kannattavuus voidaan saavuttaa joko ottamalla käyttöön ESP 0,61–0,71 €/l etanoliavustuksen kanssa 150 €/t eri verokannoilla tai ottamalla käyttöön ESP 0,60–0,70 €/l porttimaksun 20 €/t kanssa.

• Sandar, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: sandra.sandar@uef.fi

Metsäbiomassan hankinnalla on tärkeä asema erilaisten puupohjaisten tuotteiden arvoketjuissa, ja myös sen ympäristövaikutukset ovat usein merkittäviä. Biomassan toimitusketjujen suorituskykyä voidaan arvioida eri yhteyksissä erilaisilla metodologisilla menettelytavoilla, joissa arvioinnin kohde joko on tai ei ole sidottu maantieteelliseen sijaintiin. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli selvittää, millaista paikkatietoa tarvitaan ja on saatavilla tapauskohtaisiin metsäbiomassojen toimitusketjujen analyyseihin Suomessa, ja millainen on sopiva spatiaalisen tarkkuuden taso eri tarkastelutapoja ja menetelmiä käytettäessä. Työ koostuu viidestä osajulkaisusta, joista yhdessä tarkastellaan eri maantieteellisissä ympäristöissä eri puolilla maailmaa tehtyjä tutkimusalan tapaustutkimuksia. Loput neljä osajulkaisua ovat spatiaalisia tapaustutkimuksia metsäbiomassan toimitusjärjestelmistä Suomessa. Näistä kolme keskittyy biomassaan energiantuotannon raaka-aineena ja yksi uuteen kuitupuun kuljetuskonseptiin. Yhdessä tutkimuksessa paikkatietojärjestelmää käytettiin pääasiallisena tutkimusvälineenä, kun taas kolmessa tutkimuksessa paikkatietojärjestelmän tehtävänä oli tuottaa spatiaalisesti analysoitua tietoa toimitusketjujen elinkaariarvioinnin ja agenttipohjaisen simuloinnin lähtötiedoiksi. Tärkein johtopäätös on, että suomalaisia metsäbiomassan toimitusjärjestelmiä mallinnettaessa riittää spatiaalinen tarkkuus 1 km ja 10 km väliltä, jolloin jokainen toimitusketjun lähtöpiste edustaa noin 1–100 km² kokoista aluetta. Lopullinen tarkkuus olisi määritettävä tapaustutkimuksen rakenne, toimitusjärjestelmän monimutkaisuuteen johtavat tekijät ja tutkimusalueen maantieteellinen laajuus huomioiden. Suomessa toimitusketjujen tutkimuksessa tarvittavaa korkealaatuista ja tarkkaa paikkatietoa on moneen muuhun maahan verrattuna hyvin saatavilla. Paikkatietopohjaista tutkimusta voitaisiin edelleen parantaa lisäämällä paikkatietomalleihin dynaamisia ominaisuuksia ja stokastisuutta, koska raaka-aineen kysynnän ja tarjonnan ajallinen vaihtelu tulee todennäköisesti lisääntymään tulevaisuudessa.

• Korpinen, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: olli-jussi.korpinen@lut.fi

Päätöksenteko kestävän kehityksen edistämiseksi edellyttää tieteellistä tukea ennakoidakseen päätösvaihtoehtojen mahdollisia seuraamuksia ja tunnistaakseen näiden vaihtoehtojen välisiä valintoja. EU:ssa on ollut trendi kohti kestävyysvaikutusarviointien käyttöä. Ensin ”Kestävää kehitystä koskeva Euroopan unionin strategia” nosti esiin tarpeen arvioida, miten EU:n politiikat edesauttavat kestävää kehitystä. Seuraavaksi Euroopan Komissio sitoutui tekemään vaikutusarviointeja kaikista keskeisistä ehdotetuista uusista aloitteista. Kestävyysvaikutusten arvioinnilla selvitetään miten eri tekijät kuten politiikat, käytänteet tai teknologiat vaikuttavat sektorin tai arvoketjun kestävyyteen ja antavat päätöksentekijöille tietoa eri päätösvaihtoehtojen vaikutuksista.

 Tool for Sustainability Impact Assessment (ToSIA) kehitettiin, jotta saataisiin holistinen arviointimenetelmä, jolla voidaan muotoilla kestävyyskysymyksiä yhteenlinkkautuvien prosessien muodostamana arvoketjuna ja tarkastella näissä ketjuissa tapahtuvien muutosten vaikutuksia. Muutosten arvioimiseen käytetään ekologisen, taloudellisen ja sosiaalisen kestävyyden indikaattoreita, jotta mahdollistetaan kestävyyden eri ulottuvuuksien kuvaaminen. Vaihtoehtojen väliset kestävyysindikaattoreissa lasketut erot saattavat merkitä vaihtoehtojen välisiä valintoja eri kestävyyden ulottuvuuksien suhteen. ToSIA:an on liitetty monimuuttuja-analyysi vaihtokauppojen arvioimiseksi ja mieluisimman vaihtoehdon valitsemiseksi. ToSIAn käyttöä havainnollistetaan lukuisten sovellustapauksien kautta, joita ovat suorittaneet monet tutkijat eri organisaatioista.

Tämä väitöskirja esittää ToSIA:n menetelmänkehityksen näkökulmasta sekä kuvaa miten menetelmää sovelletaan. ToSIA on ensimmäinen ohjelmistototeutus, joka yhdistää materiaalivirtalaskentaan pohjautuvaa arvoketjuanalyysiä eri kestävyyden ulottuvuuksien indikaattoreihin ja käyttää yhtenäisiä systeemirajoja. ToSIA on pätevä menetelmä vaikutusten arviointiin niille edessämme oleville vaikeille päätöksille, joita joudumme tekemään yrittäessämme saada aikaan muutoksen kohti tulevaisuutta, jossa ilmaston lämpeneminen jäisi alle 1,5 asteeseen ja ihmiskunta eläisi kestävästi.

• Suominen, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-4382-7425 Sähköposti: tommi.suominen@csc.fi

Hiilen kulkeutumista maaperään juuristokarikkeessa on tutkittu vähän boreaalisissa metsissä, ja tiedon puute hienojuurten uusiutumisnopeudesta on vaikeuttanut maaperään tulevan hiilimäärän arviointia. Boreaalisten metsien hienojuurten ja sienijuurten rihmastojen karikevirtojen määrittäminen on siksi ensiarvoista hiilitaseiden määrittämiselle ja hiilen kierron mallintamiselle.

Väitöskirjassa määritettiin maanpäällisen ja maanalaisen karikkeen hiilivirtoja kasvupaikkagradientilla eteläsuomalaisissa männiköissä sekä pohjoissuomalaisessa koivikossa. Lisäksi männyn kuljetus- ja ravinteidenottojuurten kasvun ajoittumista mitattiin ja verrattiin maanpäällisten ositteiden kasvun mallinnustuloksiin, jotka ennustettiin dynaamisella Cassia-mallilla. Tämä tutkimus tehtiin Etelä-Suomessa vuonna 2018, jolloin oli poikkeuksellinen kasvukautinen kuivuusjakso. Hienojuurten uusiutumista mitattiin ns. miniritsotroneilla ja juurten kasvun ajoittumista jatkuvatoimisilla skannereilla. Kummallakin menetelmällä seurattiin samojen juurten kasvua metsämaassa ajan kuluessa.

Päivittäiset mittaukset osoittivat, että intensiivinen juurten kasvu ajoittui sekä kuljetus- että ravinteidenottojuurissa myöhemmäksi kuin maanpäällisissä ositteissa (puuaine, versot silmut, neulaset). Juurten kasvu alkoi lisääntyä keskikesällä neulasten kasvun vähentyessä ja jatkui syksyllä pitkään. Loppukesän kuivuus vaikutti enemmän ohuimpiin ravinteidenottojuuriin kuin paksumpiin kuljetusjuuriin, jotka ovat kestävämpiä sään vaihtelulle.

Heikompi ravinteiden saatavuus lisää hiilen allokaatiota juuriin. Tutkimuskohteemme, kuivan kankaan kanervatyypin, kuivahkon kankaan puolukkatyypin ja tuoreen kankaan mustikkatyypin metsät on nimetty A.K. Cajanderin kasvupaikkaluokittelun mukaan kuvaten lisääntyvää ravinteiden saatavuutta. Ravinneköyhimmällä kuivalla kankaalla juuret elivät pitempään ja niitä oli enemmän kuin ravinteikkaammilla kuivahkolla ja tuoreella kankaalla. Sekä hienojuurten että niiden sienijuurten osuus puustossa lisääntyi siirryttäessä ravinteikkailta kasvupaikoilta ravinneköyhiin ja etelästä pohjoiseen.

Maanalainen karike sekä puista että aluskasvillisuudesta oli 21-58% tutkimusmetsien kokonaiskarikkeesta. Männiköissä keskimäärin kolmasosa kokonaiskarikkeesta ja sen mukana maahan tulevasta hiilimäärästä oli peräisin juurista, mutta Pohjois-Suomen koivikossa juurikarikkeen osuus oli yli puolet kokonaiskarikkeeesta.

Määritettäessä kasvua, sen ajoittumista ja karikevirtoja sekä niiden mukana maaperään tulevaa hiiltä tulisi aina tarkastella sekä puiden että aluskasvillisuuden maanpäällisiä ja maanalaisia osia. Jatkotutkimuksissa tulisi huomioida myös juurieritteiden mukana maaperään tuleva hiili.

• Ding, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: yiyang.ding@helsinki.fi

Metsillä ja niihin pohjautuvilla resursseilla voi olla maailman laajuisesti merkittävä rooli, kun pyritään siirtymään uusiutumattomien polttoaineiden ja raaka-aineiden käytöstä kestävään tuotantoon ja kulutukseen. Venäjän metsävarat muodostavat 20 % maailman metsävaroista ja niillä voi olla merkittävä rooli metsiin perustuvan biotalouden uudistumisessa. Venäjän metsätalous pohjautuu kuitenkin viime vuosisadan puolivälissä kehitettyihin toimintatapoihin, jotka vaativat ajanmukaistamista. Viimeaikainen kehitystyö on suuntautunut pohjoismaisen toimintatavan oppimiseen. Mallia on otettu Suomesta ja Ruotsista. Samankaltaisissa luonnonoloissa saavutetut parannukset kannattavuudessa ja tuottavuudessa ovat lisänneet kiinnostusta pohjoismaista metsätalouden mallia kohtaan Venäjällä. Venäjällä uskotaan, että pohjoismainen metsätalouden malli voisi tuoda mukanaan monia innovatiivisia ja käytännössä hyväksi todettuja ratkaisuja. Metsätalouden ratkaisujen siirtäminen ja käyttöön ottaminen vaativat kuitenkin Venäjän toimintaympäristön ymmärtämistä.

Tässä väitöskirjatutkimuksessa analysoitiin Suomen ja Ruotsin metsätalouden ratkaisuihin liittyviä mahdollisuuksia ja haasteita osana Venäjän metsätalouden uudistumista. Tutkimuksessa paneuduttiin tarkemmin intensiivisen metsätalouden (ml. maanpinnan käsittely ja aktiivinen metsänhoito), metsäteiden rakentamisen ja metsäenergian ratkaisuihin. Tämän lisäksi tutkittiin venäläisten metsäyritysten strategisen suunnittelun perusperiaatteita. Työn empiiriset tutkimukset toteutettiin Karjalan tasavallassa, joka on yksi tärkeimmistä Venäjän metsätalousalueista ja sitä voidaan pitää sijaintinsa ja metsäresurssiensa puolesta vertailukelpoisena Suomen ja Ruotsin kanssa.

Tulosten mukaan pohjoismaiset metsätalouden ratkaisut ovat Venäjän metsätalouden kehittämisen näkökulmasta lupaavia. Venäjän toimintaympäristön poliittiset ja lainsäädännölliset tekijät saattavat kuitenkin rajoittaa niiden käyttöön ottamista. Metsätalouden ohjausjärjestelmä ei ole valmistautunut metsien vuokrasopimusten jatkamiseen, mikä haittaa erityisesti metsäteiden rakentamista. Metsäenergia vaatisi toimiakseen taloudellista ja lainsäädännöllistä tukea biopolttoaineille ja sitä ei ole. Teiden rakentaminen ja metsäenergian hyödyntäminen kytkeytyvät vahvasti intensiiviseen metsätalouteen. Siksi intensiivistä metsätaloutta tulisi kehittää yhdessä tienrakennuksen ja metsäenergian ratkaisujen kanssa. Kaikkien tutkittujen ratkaisujen toteuttamisen pitäisi noudattaa kestävä kehityksen periaatteita, jotta ne voisivat toimia pitkällä aikavälillä. Kestävän kehityksen periaatteita kuitenkaan ole vielä aidosti rakennettu sisään Venäjän metsätalouteen. Tämä on syytä ottaa huomioon tulevaisuuden kehitystyössä.

• Senko, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: sergei.senko@uef.fi

Vaikka pitkällä aikavälillä vuotuiset metsäpalopinta-alat ovat merkittävästi pienentyneet Fennoskandiassa, ovat viime vuosien useat laajat metsäpalot pakottaneet uudelleenarviomaan niin metsäpalojen merkitystä kuin niiden tuloksellisen torjunnan kehittämisen tarvetta lähitulevaisuudessa. Toisaalta pitempiaikainen palojen väheneminen on herättänyt huolta palovaikutteisen monimuotoisuuden säilymisestä. Väitöskirjassani olen lähestynyt näitä aiheita erityisesti palokorojen muodostumisen, pohjakerroksen kosteusvaihtelun ja syttyvyyden sekä kulotusten kehittämisen kautta, tavoitteenani tuottaa tietoa, jota voitaisiin hyödyntää palohistorian tutkimisessa, metsäpalontorjunnassa sekä metsäluonnon monimuotoisuuden turvaamisessa. 

Väitöskirjani päätulokset ovat: 

1. Palokoroja, eli tulen puille aiheuttamia arpimaisia vaurioita, ei välttämättä muodostu mäntyihin (Pinus sylvestris) matalaintensiteettisissä pintapaloissa. Palokoroja muodostui kuitenkin osaan puista ja myös ylemmäksi runkoihin. Havaitut palokorot olivat yleisempiä nuoremmissa männiköissä ja pienemmissä puissa. Palokorojen koko, muoto ja määrä vaihtelivat huomattavasti, joten niiden esiintyminen pintapaloissa lienee luonteeltaan satunnainen prosessi, johon vaikuttavat palokuorman määrä ja laatu, topografia sekä sääolosuhteet.
2. Huolimatta kulotusten hyödyllisyyttä monimuotoisuudelle tukevasta tutkimus- ja asiantuntijatiedosta, niiden määrä Suomessa on vähentynyt tasaisesti viime vuosikymmeninä ja kulotusten nykyinen ekologinen vaikuttavuus on pieni. Todennäköisesti kulotusten kalleus, työläys ja hankaluus ovat johtaneet useisiin viimeaikaisiin kulotuksia vähentäneisiin päätöksiin. Pienten vuotuisten metsäpalopinta-alojen ja kulotustoiminnan vähenemisen vuoksi paloriippuvaisen lajiston ja luontotyyppien säilyminen Suomessa on epävarmaa.
3. Fennoskandiassa niin metsäpaloissa kuin kulotuksissakin usein merkittävin palava aines ovat pohjakerroksen sammal- ja jäkälälajit, joiden havaittiin eroavan toisistaan sekä syttyvyyden että kosteusvaihtelun osalta. Poronjäkälät (Cladonia spp.) olivat nopeimmin kuivuvana ja helpoimmin syttyvänä selkeästi paloherkin pohjakerroksen paloaines. Tutkituista sammalista kynsisammalet (Dicranum spp.) olivat vähiten paloherkkiä ja seinäsammal (Pleurozium schreberi) sekä kerrossammal (Hylocomium splendens) melko samankaltaisia, paloherkkyydeltään poronjäkäliä alhaisempia, mutta kynsisammalia korkeampia. Tuulen havaittiin lisäävän syttymisherkkyyttä huomattavasti sekä tasoittavan lajien välisiä syttyvyyseroja.

• Lindberg, Hämeen ammattikorkeakoulu Sähköposti: henrik.lindberg@hamk.fi

Metsäinventoinnin suoriutuvuutta arvioidaan usein virheindeksien, kuten keskineliövirheen neliöjuuren (RMSE) ja havaittujen ja ennustettujen tunnusten keskiarvojen erotuksen (MD), perusteella. Virheindeksit tai virheet sellaisenaan eivät kuitenkaan täysin kuvaa inventointitiedon soveltuvuutta käytäntöön. Virheellisen inventointitiedon käytöllä metsäsuunnittelussa voi olla useita haitallisia vaikutuksia metsätalouden päätöksentekoon. Inventointitiedon virheet voivat johtaa sellaisten käsittelyvaihtoehtojen valintaan, jotka poikkeavat optimaalisista, virheettömään inventointitietoon perustuvista, käsittelyvaihtoehdoista. Lopulta erot valituissa käsittelyissä johtavat tappioihin metsänhoidolle asetetun tavoitteen suhteen. Tämän väitöskirjan päätavoitteena oli arvioida inventointitiedon virheiden vaikutuksia metsätalouteen, kun tavoitteena on maksimoida puuntuotannon ja hiilimaksujen nettotulojen nykyarvoa. Osatutkimukset käsittelivät puustotunnusten erilaisia virhekombinaatioita ja -tasoja ja arvioivat virheiden vaikutuksia metsänkäsittelyehdotusten optimaalisuuteen perustuen odotettavissa oleviin taloudellisiin tappioihin, joita mitattiin nettotulojen nykyarvossa. Tulokset osoittivat, että odotettavissa olevat tappiot riippuvat virheistä niissä puustotunnuksissa, jotka kuvaavat metsikön nykytilan suunnittelujärjestelmälle. Tulosten perusteella virheet puuston keskiläpimitassa voivat olla haitallisempia kuin vastaavat virheet pohjapinta-alassa. Otoskoon kasvu kaukokartoituspohjaisessa metsäinventoinnissa lisäsi ennustettujen puustotunnusten tarkkuutta ja pienensi odotettavissa olevia taloudellisia tappioita. Hiilimaksujen sisällyttäminen osaksi nettotulojen nykyarvon maksimointia osoitti, että puustotunnusten virheiden vaikutus odotettavissa oleviin taloudellisiin tappioihin pienenee hiilen hinnan kasvaessa. Tämän väitöskirjan tulokset osoittavat, että inventointiedon virheiden vaikutuksia on tärkeä ottaa huomioon metsäsuunnittelussa.  

• Ruotsalainen, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: roope.ruotsalainen@uef.fi

Pakkaskestävyys on yksi boreaalisten puiden ja puuvartisten puutarhakasvien menestymiseen ja kasvuun vaikuttava tekijä. Onnistunut viljely ja kasvatus edellyttää, että taimien sopeutuneisuus kylmiin kasvuolosuhteisiin on testattu, ennen kuin viljelijät ja metsänomistajat käyttävät niitä viljelyssä. Tällä hetkellä ei ole olemassa sopivaa menetelmää, jolla eri alueille sopivat metsäpuiden siemenalkuperät ja hedelmäpuiden ja -pensaiden lajikkeet voitaisiin testata. Tässä tutkimuksessa kehitettiin menetelmä männyn (Pinus sylvestris L.) siemenviljelysjälkeläisten ja neljän puuvartisen puutarhakasvin, eli omenan (Malus domestica Borkh.), pensasmustikan (Vaccinium corymbosum L.), mustaherukan (Ribes nigrum L.) ja päärynän (Pyrus communis L.), eri lajikkeiden pakkaskestävyyden testaukseen. Tutkimus muodostui kolmesta osasta, joiden tavoitteet olivat: i) Kuinka männyn siemenviljelyksen sijainti vaikuttaa jälkeläisten pakkaskestävyyteen, ii) millaisissa oloissa omenapuun, pensasmustikan ja mustaherukan eri lajikkeiden taimet pitää syksyllä esikäsitellä, että niiden pakkaskestävyydessä esiintyvät erot saadaan näkyviin, ja iii) kuinka lyhytaikainen lämpöjakso talvella vaikuttaa päärynälajikkeiden pakkaskestävyyteen. Tavoite oli myös vertailla pakkaskestävyyden testauksessa käytettäviä mittausmenetelmiä.

Ensimmäisen osan materiaali koostui männyn pluspuiden Suomessa ja Ukrainassa sijaitsevien siemenviljelysten jälkeläisistä, sekä luonnonpopulaatioista kerätyistä siemenistä kasvatetuista taimista, joista kustakin oli kolme siemenerää. Taimet karaistiin kontrolloiduissa oloissa kasvatuskammioissa ja pakkaskestävyys testattiin eri altistuslämpötiloissa kahtena ajankohtana karaisukäsittelyn aikana. Toisen osan kokeissa oli mukana kaksi omenalajiketta, kolme pensasmustikkalajiketta ja kolme mustaherukkalajiketta. Taimet karaistiin ensin luonnon oloissa ja sen jälkeen kontrolloiduissa oloissa. Sen jälkeen ne siirrettiin neljään eri esikäsittelylämpötilaan (+3, −3, −7 ja −10 °C). Viikon ja kolmen viikon jälkeen testattiin taimien pakkaskestävyys. Kolmannen osan kokeissa oli kolme päärynälajiketta, joiden karaisu tapahtui luonnon oloissa. Keskitalvella taimet siirrettiin kammioihin, joissa niille annettiin ensin joko 3-4 päivän tai 16 päivän lämpökäsittely +5 asteessa, ja näiden käsittelyjen jälkeen 5-7 päivän kylmäkäsittely -7 asteessa. Kunkin vaiheen lopussa testattiin taimien pakkaskestävyys.

Pakkaskäsittelyt vaikuttivat voimakkaasti männyn siemenviljelmistä ja luonnonpopulaatioista kasvatettujen jälkeläisten eri kasvinosien fysiologiaan ja kasvuun. Siemenviljelyksen sijainnilla ei kuitenkaan havaittu mitään selvää vaikutusta jälkeläisten pakkaskestävyyteen. Paras esikäsittely omenan ja pensasmustikan maksimaalisen pakkaskestävyyden saavuttamiseksi oli 3 viikkoa -3 asteessa, mutta mustaherukalle lyhyempi käsittelyaika samassa lämpötilassa voi olla riittävä. Päärynän taimet reagoivat talvella esiintyneeseen lämpö- ja kylmäjaksoon oletettua vähemmän, eikä lajikkeiden välillä havaittu eroja. Impedanssi- ja ionivuotomenetelmillä määritetyt pakkaskestävyydet eivät poikenneet merkittävästi toisistaan, mutta molemmat yliarvioivat kestävyyttä, kun niitä verrattiin silmämääräisellä menetelmällä määritettyyn tulokseen. Eksotermianalyysillä määritetyssä pakkaskestävyydessä oli muihin menetelmiin verrattuna vähemmän hajontaa, mutta alhaisen lämpötilan eksotermin mittaukseen perustuvan menetelmän käyttöä rajoittaa se, että kyseistä eksotermiä ei havaittu kaikissa näytteissä tai joillakin lajeilla sitä ei esiinny ollenkaan.

• Wu, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: ext.dongxia.wu@luke.fi

Tutkimuksessa kehitettiin lentolaserkeilausperusteisia menetelmiä metsäteiden laadun arviointiin. Harva - ja tiheäpulssisista laserkeilausaineistoista muodostetettiin rasteripohjaisesia pintamalleja eri resoluutioilla (0,2 m – 1 m). Työssä vertailtiin erilaisten interpolointi menetelmien (IDW, NN, Spline ja Kriging) ja niiden avulla laadittujen tunnusten soveltuvuutta pinnan laadun kuvaukseen. Tien laatua kuvattiin pinnan tasaisuudella, pinnoitteen laadulla, rakennetunnuksilla, ojien laadulla, kuivatus ominaisuuksilla, veden kerääntymis potentiaalilla ja tiealueen kasvillisuuden määrällä.

Suomen aineistossa käytettiin Metsätehon laatuluokituksen mukaista luokitusta. Kanadan aineistossa ennustettiin metsäteiden käytön ja käyttämättömyyden tilaa. Lineaarisella erotteluanalyysillä ennustettiin teiden

laatuluokkia. Tien pinnan laadun, kosteus indeksin ja maaperäkartan tietojen avulla laatuluokka ennnustettiin 81,6–89.8 % tarkkuudella. Korkealla pulssitiheydellä päästiin hyviin tuloksiin jo pelkällä pintaa kuvaavilla indekseillä. Kasvillisuuteen perustuvilla tuloksilla päästiin 73 % tarkkuuteen, mutta ojien ja tiheä pulssisen tienpintakuvauksen avulla päästiin jopa 92 % tarkkuuteen. Tuloksia voidaan käyttää maastotyön suuntaamiseen ja semi-autimaattisen tienlaadun arviointiin osana laserkeilausperusteisia metsätiedon keruuhankkeita.

• Waga, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: katalin.waga@uef.fi

Tämä väitöskirja tarkastelee puukerrostalohankkeita liiketoimintaekosysteemi-lähestymistapaa hyödyntäen. Lähestymistavan avulla pyritään havaitsemaan tehokkaita ja tehottomia yhteistyön käytäntöjä työskenneltäessä uusien puumateriaalien kanssa ja kerrytettäessä niistä tietoa. Lisäksi väitöskirja syventää ymmärrystä kansalaisten käsityksistä ja asunnon omistajien kokemuksista puukerrostaloista, jotta ammattilaiset kykenevät rakentamaan rakennuksia, jotka eivät ole pelkästään taloudellisesti kannattavia, mutta myös loppukäyttäjien arvostamia ja toimivia päivittäisessä käytössä. Tutkimus hyödyntää laadullisia tutkimusmenetelmiä antamaan syvällisen katsauksen tutkittaviin aiheisiin.

Tulokset osoittavat, että vaikka kaikki rakennushankkeet vaativat yhteistyötä, puukerrostalorakentamisen materiaalien ja metodien uutuus edellyttää entistä enemmän kommunikaatiota ja oppimista liiketoimintaekosysteemin osallistujien kesken. Liiketoimintaekosysteemin kulmakivellä on keskeinen rooli osallistujien syvemmän, pitkäaikaisen sitoutumisen mahdollistamisessa hankintamenettelyjä sekä tapaamisia hyödyntäen. Näiden avulla osallistujat voivat työskennellä yhteisen tavoitteen saavuttamiseksi ja kerätä tietoa puurakentamisesta myös projektien välillä. Palautteenantoprosesseja tulisi kehittää osallistujien välillä, mutta myös asunnonomistajien kokemuksia tulisi hyödyntää tehokkaammin. Tulokset viittaavat siihen, että vaikka liiketoimintaekosysteemi tarjoaa käyttökelpoisen linssin yhteistyön tarkasteluun puukerrostalohankkeissa, ekosysteemiä ei tulisi nähdä staattisena, joka keskittyy suunnittelu- ja rakennusvaiheisiin, vaan koko rakennuksen elinkaaren ajan kehittyvänä, käsittäen loppukäyttäjät ekosysteemin kulmakivenä siirryttäessä rakennuksen käyttövaiheeseen.

Lisäksi tulokset tukevat aiempaa kirjallisuutta, jonka mukaan loppukäyttäjät arvostavat puumateriaalin pehmeitä puolia, kuten estetiikkaa ja tunnelmaa, kun taas kestävyys ja huollon tarve aiheuttavat huolta. Tässä tutkimuksessa käytetty laadullinen lähestymistapa kuitenkin paljastaa, että jotkut seikat ovat monitahoisia ja niillä on sekä positiivisia että negatiivisia merkityksiä loppukäyttäjille. Asunnon omistajien kokemukset osoittavat kodin materiaalien jokapäiväisen käytettävyyden tärkeyden. Lisäksi puumateriaalin ”elävyys” vaikutti yllättävän jotkut asunnon omistajista mikä osoittaa, että muut urbaanin rakentamisen materiaalit ovat heille tutumpia. Viestintää loppukäyttäjien kanssa olisi siis hyvä kehittää huolenaiheiden vähentämiseksi, mutta myös puumateriaalin käytännön hyödyistä, kuten miellyttävästä äänimaisemasta, tiedottamiseksi.

• Viholainen, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: noora.viholainen@helsinki.fi

Luonnonilmiöiden taustalla olevien prosessien ymmärtämiseksi tarvitaan tarkkoja havaintoja ja mittauksia. Metsäekosysteemin hierarkkisen rakenteen vuoksi sen toiminnalliset ominaisuudet määräytyvät suurelta osin puiden ja puujoukkojen toiminnallisten ominaisuuksien kautta. Siksi metsäekosysteemin toiminnallista rakennetta ja siinä tapahtuvia muutoksia voidaan tarkastella puiden toiminnallisilla ominaisuuksilla ja niissä tapahtuvilla muutoksilla. Kolmiulotteiset lähikartoitusmenetelmät ovat mahdollistaneet puiden yksityiskohtaisen tarkastelun pistepilvien avulla. Tämän tutkielman tavoitteena oli kehittää pistepilvi​​menetelmiä elävien ja kaatuneiden puiden kartoitukseen sekä testata kehitettyjen menetelmien toimivuutta ja sovellettavuutta metsän rakenteen tarkasteluun boreaalisissa metsissä.

Osajulkaisuissa I–III kehitettiin pistepilvi​​menetelmiä metsän eri rakenteiden havaitsemiseen ja niiden ominaisuuksien kartoittamiseen. Kaatuneet kuolleet puunrungot pystyttiin erottamaan aluskasvillisuudesta niiden säännöllisen, sylinterimäisen geometrian avulla (I). Tasaiset ja sylinterimäiset pinnat sekä pystysuoruus olivat toisaalta ominaisuuksia, joiden perusteella elävien puiden rungot voitiin erottaa lehdistä ja oksista (II). Näiden menetelmällisten periaatteiden pätevyys sekä niihin perustuvien pistepilvimenetelmien toimivuus testattiin rakenteellisesti vaihtelevissa boreaalisissa metsissä.

Osajulkaisuissa II–V tutkittiin kehitettyjen pistepilvimenetelmien sovellettavuutta puiden ja puujoukkojen tarkasteluun sekä niissä tapahtuvien muutosten havaitsemiseen. Metsikön rakenteellisen monimuotoisuuden havaittiin olevan tärkein puun tarkastelun tarkkuuteen vaikuttavista tekijöistä (II). Väitöskirjassa kehitetyn pistepilvimenetelmän havaittiin toimivan parhaiten tasarakenteisissa metsissä. Puuston rakenteen vaikutusta kyseisen pistepilvimenetelmän tarkkuuteen tutkittiin tarkemmin kontrolloiduissa olosuhteissa harvennuskokeiden avulla (III). Niissä harvennusvoimakkuuden havaittiin olevan merkittävämpi tarkkuuteen vaikuttava tekijä kuin harvennustapa (ts. yläharvennus, alaharvennus ja systemaattinen harvennus). Latvuston yläpuolelta kerätyn ilmakuvapistepilven yhdistäminen maastolaserkeilauspistepilveen paransi puiden ja puujoukkojen pituusominaisuuksien tarkastelun tarkkuutta pelkkään maastolaserkeilauspistepilveen perustuvaan menetelmään verrattuna (IV). Lopuksi havaittiin, että viiden vuoden tarkastelujakson aikana puiden ja puujoukkojen rakenteissa tapahtuneita keskimääräisiä muutoksia pystyttiin mittaamaan kahden eri ajankohdan maastolaserkeilauksella (V).

Tämän tutkielman tulokset parantavat tietämystä pistepilvimenetelmien sovellettavuudesta puiden ja puujoukkojen ominaisuuksien sekä niissä tapahtuvien muutosten tarkasteluun. Metsäympäristön yksityiskohtainen kolmiulotteinen mallinnus pistepilvien avulla parantaa puun ominaisuuksien tarkastelua, kun puiden kasvua ja puujoukkojen dynamiikkaa voidaan havainnoida entistä tarkemmin. Tämän tutkielman perusteella metsistä kerättyjen pistepilvien ja niitä hyödyntävien analyysimenetelmien avulla voidaan siis ymmärtää metsäekosysteemejä ja niitä muokkaavia prosesseja paremmin.

• Yrttimaa, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: tuomas.yrttimaa@uef.fi

Tämä tutkimus keskittyy puuston dynamiikkaan ja ekologiseen palautumiseen Miombon metsämailla, Morogorossa, Tansaniassa. Tutkimuksessa käytetään Kitulangalon pysyviä näytekäyriä (PSP) puulajien paikkakohtaisen kasvun, uudistumisdynamiikan ja puuston kehityksen analysointiin empiiristen ja mallintamismenetelmien avulla. Puulajien suuri määrä miombossa edellytti kolmen lajiryhmän muodostamista, mukaan lukien 1) puut, jotka kasvavat suhteellisen nopeasti hallitseviksi ylimmissä latvuskerroksissa 2) puut, jotka pysyvät pääasiassa alemman ja keskimmäisen latvuksen tasolla ja 3) hitaasti kasvavat mutta pysyvästi ja voi lopulta nousta hallitseviin ja kodominantteihin katosasemiin, joita sovelletaan tutkimuksissa I ja III. Tutkimuksessa III käytetään myös kolmea puunkorjuuvaihtoehtoa, jotka sopivat näiden metsien suositeltuihin korjuukäytäntöihin.

Halkaisijan kasvu vaihteli peruspinta-alan kasvun muutoksen mukaan lajien ryhmissä, ja se saavutti vuosina 2008-2016 korkeintaan 3,2 cm (ryhmä 1). Tiheydestä riippuvainen kuolleisuus ja ingrowth vaihtelivat myös lajiryhmittäin, koska korkeammat kuolleisuusasteet hallitsivat alemman ja keskimmäisen katoksen kerroksia epäsymmetristen kilpailujen vuoksi. Tonttien aidat aiheuttivat paksun ruohon peitteen. Uudistumisvarsien kokonaismäärän lasku ja samanaikainen päävarsien määrän kasvu aidatuilla alueilla ja tiheillä tontilla osoittivat kilpailun aiheuttaman itsestään ohenevan prosessin. Tämä liittyy monivarren uudistumiseen, joka on morfologisesti muuttumassa yhden varren taimiksi (päävarret) ja lopulta pieniksi puiksi. Sadonkorjuun intensiteetti, tiheydestä riippuva kuolleisuus ja kasvut säätelivät puuston pohjapinta-alaa ja siten kasvun ja kehityksen simulaation aikana. Puiston rakenteellista kehitystä hallitsivat lajiryhmät 1 ja 2, mikä osoitti lajien koostumuksen ja rakenteiden kestävyyttä. Puuston kehitykseen vaikutti uusien lajien lisääminen kustakin lajista jokaisena simulointivuonna.

Miombon puistot ovat osoittaneet potentiaalin saavuttaa vakaan tilan keskipitkällä aikavälillä huonosti säänneltyjen puiden olosuhteissa ja metsänhoitomenetelmissä. Kehitetyt mallit, käsittelyt ja sadonkorjuuvaihtoehdot voivat olla rajoitettuja Kitulangaloon ja vastaaviin Tansanian alankoisiin miombo-metsiin. Tulevat puuston olosuhteita, metsänhoitomenetelmiä ja sadonkorjuuvaihtoehtoja koskevat tutkimukset ovat elintärkeitä, jotta ymmärrettäisiin paremmin metsän dynamiikkaa Tansanian miombo-metsissä.

• Njoghomi, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: elisha.njoghomi@helsinki.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

Metsien elinympäristöjä ja monimuotoisuutta voidaan turvata perustamalla suojelualueita ja ylläpitämällä monimuotoisuutta talouskäytössä olevissa metsissä. Sekä suojelualueilla että talousmetsissä monimuotoisuuden kannalta tärkeät metsän rakennepiirteet esiintyvät alueellisesti eri tasoilla. Pienimmät rakennepiirteet ovat yksittäisen puun tasolla tai puiden sisäisessä rakenteessa. Metsien dynaamiset muutokset (ekologinen sukkessio, luontaiset ja ihmisen aiheuttamat häiriöt) voivat muuttaa pienipiirteisiä rakenteita, mikä puolestaan voi vaikuttaa metsien kykyyn ylläpitää monimuotoisuutta.

Tutkin erityisesti kahta pienipiirteistä pohjoisten havumetsien rakennepiirrettä: lehtipuita (etenkin haapaa (Populus tremula)) havupuuvaltaisessa metsässä sekä tikkojen tekemiä pesäkoloja. Nämä rakennepiirteet ovat tärkeitä monille metsien eliölajeille. Niiden esiintymiseen ja runsauksiin voivat kuitenkin vaikuttaa metsien dynaamiset muutokset. Tutkin näiden rakennepiirteiden ajallista dynamiikkaa pitkäaikaisten (16–30 vuotta) havaintoaineistojen avulla. Erityisesti selvitin lehtipuiden taimien dynamiikkaan vaikuttavia tekijöitä talousmetsissä, haapapuiden demografiaa vanhoissa suojelluissa metsissä, puissa olevien tikkojen kolojen dynamiikkaan vaikuttavia puu- ja metsikkötason tekijöitä sekä kaukokartoituksen soveltuvuutta haapapuiden seurantaan suojelualueilla.

Tärkeimmät tulokseni ovat:

1) Lehtipuiden selviämistä sukkession alussa voidaan parantaa kulotuksella. Nisäkkäiden taimiin kohdistama herbivoria vaikuttaa lehtipuiden selviytymiseen, mutta herbivorian vaikutus on riippuvainen metsän iästä.

2) Elävien haapojen määrä laski 37% vanhoissa suojelluissa metsissä 18 seurantavuoden aikana. Uusia haavantaimia syntyi paljon, mutta taimet eivät pystyneet kasvamaan isoiksi puiksi. Haapojen uudistuminen keskittyi reunavyöhykkeille.

3) Puulaji, puun koko ja puun kunto vaikuttivat puissa olevien tikkojen tekemien kolojen elinikään. Pisimpään säilyivät hyväkuntoisissa ja suurikokoisissa havupuissa olleet kolot. Haapapuissa myös pienissä puuyksilöissä kolot säilyivät pitkään.

4) Pienoiskoptereiden (droonien) avulla kuvattuja monispektrisiä kuvia voidaan käyttää isokokoisten haapojen havaitsemiseen vanhoissa metsissä. Erityisesti loppukevät on otollinen ajankohta haapojen erottamiseksi muista puulajeista.

Tulokseni korostavat, että metsien monimuotoisuudelle tärkeät rakennepiirteet voivat dynaamisten prosessien seurauksena muuttua nopeasti. Tutkimani pienialaiset rakennepiirteet, jotka ylläpitävät metsien monimuotoisuutta, muuttuivat jo muutamien vuosikymmenien kulussa. Tulosteni perusteella suojelualueiden metsien rakennetta tulisi seurata tarkasti, jotta muutokset alueiden kyvyssä ylläpitää monimuotoisuutta havaitaan ajoissa. Kaukokartoitus tarjoaa uusia mahdollisuuksia myös metsien pienipiirteisten rakenteiden seurantaan.

• Hardenbol, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-0615-505X Sähköposti: alwin.hardenbol@uef.fi

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

Tutkimuksessa analysoidaan Suomen metsäpolitiikan ja metsiin liittyvän luonnonsuojelupolitiikan legitimiteettiä kansalaisten ja metsäpolitiikan toimijoiden mieltämänä. Tutkimuksen kontekstissa legitimiteetillä tarkoitetaan ensisijaisesti, että kansalaiset pitävät metsiin liittyvää vallankäyttöä sekä säätelyssä käytettyjä lakeja ja politiikkaohjelmia oikeudenmukaisena.

Tutkimuksen kiinnekohtana toimii varsin kokonaisvaltainen viitekehys, joka rakentuu pääasiassa valtiotieteelliselle teoriapohjalle, mutta mahdollistaa eri tieteenalojen teorioiden yhdistämisen. Tutkimuksessa analysoidaan, millä perusteilla ihmiset arvioivat metsiin liittyviä säädöksiä, päätöksentekoprosesseja, poliittisia ohjelmia ja alan hallintoa. Tutkimuksessa sovellettua teoriakehikkoa ja tutkimusmenetelmää voidaan käyttää myös muiden alojen tutkimuksessa ja sen laaja ja yksityiskohtainen käsitteistö soveltuu varsinkin julkisten politiikkakeskustelujen empiiriseen analyysiin.

Tutkimuksen empiirisessä osassa analysoitiin aineistoa lehtien yleisönosastokes-kusteluista ja Kansallisen metsäohjelman kirjallisia kommentteja. Lisäksi tutkittiin metsäpolitiikan organisoituneiden toimijoiden arvokäsityksiä haastatteluiden ja kirjallisten aineistojen pohjalta.

Metsäpolitiikkakeskustelun julkisuus jakautui varsin tasaisesti ja monipuolisesti erilaisia näkökantoja edustavien kansalaisten välille, vaikkakin eräät yksittäiset kirjoittajat havaittiin poikkeuksellisen aktiivisiksi. Luonnonsuojelujärjestöjen edustajat, tutkijat ja poliitikot olivat varsin hyvin edustettuina. Sen sijaan metsä- ja luonnonsuojeluhallinnon edustajat osallistuivat keskusteluun melko vähän ottaen huomioon heidän suuren merkityksensä politiikan käytännön toimeenpanijoina.

Hyvinvointiin, luonnonsuojeluun, demokratiaan, erilaisten hyötyjen ja haittojen oikeudenmukaiseen jakamiseen, hyvään hallintoon, perusoikeuksiin ja markkinoiden reiluihin pelisääntöihin liittyvät arvot olivat tavallisimpia perusteita, joita käytettiin politiikan onnistumisen arvioissa. Yleisönosastokeskustelu oli kriittisesti sävyttynyttä — tehdyistä arvioista 52% oli negatiivisia ja 26% positiivisia, kun taas 22% arvioi asian eri puolia ottamatta selvää kantaa puolesta tai vastaan.

Hyvinvointi ymmärrettiin useimmiten kansantalouden, vientitulojen ja työllisyyden kautta, mutta talouden kasvuhakuisuuden tavoiteltavuus jakoi mielipiteitä. Luonnonsuojelu arvoon ja kestävään kehitykseen liittyvät puheenvuorot olivat myös erittäin yleisiä. Tulevien sukupolvien oikeudenmukainen osuus hyvinvoinnista ja luonnon säilyttäminen heille oli myös yleinen perustelu hyvälle politiikalle.

Demokraattisille arvoille löytyi erittäin laajaa kannatusta. Sekä laajaa osallistumista että laajaa järkiperäistä julkista keskustelua pidettiin onnistuneen politiikan merkkeinä. Suuri osa yleisönosastokirjoittajista ja haastatelluista henkilöistä kannatti erilaisia näkökulmia sovittelevaa päätöksentekoa, mutta pienempi osa piti parempana tinkimättömämpää linjaa poliittisessa toiminnassa.

Metsiin liittyvät oikeudet, kuten yksityinen omistusoikeus ja jokamiehenoikeus olivat tavallisia lähtökohtia hyväksi mielletylle politiikalle. Monien mielestä metsät ovat kuitenkin myös kansallisomaisuutta, josta täytyy pitää hyvää huolta. Metsien käyttöön liittyvien hyötyjen ja haittojen oikeudenmukaisesta jakautumisesta käytiin vilkasta keskustelua, jossa oli tavallista arvioida jakautumista eri ihmisryhmien välillä. Olennaisiksi jakolinjoiksi miellettiin muun muassa maaseutu vs. kaupunki, Suomi vs. ulkomaat, metsätalouden harjoittajat vs. virkistyskäyttäjät ja nykyiset vs. tulevat sukupolvet.

Sekä metsäalan että luonnonsuojelun hallinto saivat kiittävää ja moittivaa palautetta. Hyvältä hallinnolta odotettiin lakien noudattamista ja toisaalta heidän odotettiin valvovan puolueettomasti ja yhdenmukaisella tavalla sekä ulkomaisen että kotimaisen lainsäädännön toteutumista metsäasioissa. Hyvän hallinnon vastakohdiksi miellettiin muun muassa mielivaltaisuus, holhoavuus ja viranomaisten epäkunnioittava käytös.

Metsiin liittyviltä markkinoilta odotettiin mahdollisuutta reiluun kilpailuun, tämän vastakohdaksi mainittiin monopolimaiseksi ja kartellimaiseksi mielletty toiminta.

Haastateltujen metsäalan organisoituneiden toimijoiden keskeinen arvomaailma liittyi talouteen ja työllisyyteen - myös luonnonsuojelua arvostettiin, mutta ensisijaisesti hyötynäkökulman kautta. Luontotoimijoiden keskeinen metsiin liittyvä arvomaailma sen sijaan rakentui enemmän luonnon itseisarvojen ympärille. Toimijoiden välejä luonnehti luottamuksen puute.

Toiminnan laillisuutta kotimaisen EU:n ja kansainvälisen lainsäädännön valossa pidettiin tärkeänä. Erityisesti Suomen hyvä maine sekä moraalinen ja taloudellinen edelläkävijyys korostuivat onnistuneen politiikan lähtökohtina kaikissa osissa aineistoa ja myös useissa metsään liittyvissä kansallisissa politiikkaohjelmissa. Tavoitteelle, että Suomi olisi maailman paras sekä metsätaloudessa että luonnonsuojelussa, on laajaa kannatusta.

Tutkimuksessa eriteltiin metsäpolitiikkaan liittyviä erimielisyyttä aiheuttavia asioita, mutta on kaikkiaan hyvä huomata, että huolimatta vaihtelevista käsityksistä instituutioiden toimivuudesta on suomalaisilla varsin laajasti jaettu arvopohja sekä suhteellisen korkea luottamus julkiseen valtaan ja toisiinsa. Metsäkeskustelu on osa laajempaa keskustelua yhteisistä arvoista ja yhteiskunnan suunnasta — nämä keskustelut jatkunevat vilkkaina tulevaisuudessakin.

• Rantala, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: jjtrantala@gmail.com

Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin Suomen puu- ja kahviteollisuuden tähteistä ja sivuvirroista erotettuja bioaktiivisia aineita sekä niiden käyttömahdollisuuksia puunsuojavalmisteissa. Lisäksi tutkittiin niiden ekotoksisuutta. Tutkimuksen kohteena olivat kuusen (Picea abies (L.) H. Karst.), rauduskoivun (Betula pendula Roth) ja metsähaavan (Populus tremula L.) kuoresta jalostetut pyrolyysitisleet, tisleissä tunnistetut orgaaniset hapot, kahvipavun hopeaketto ja käytetyistä kahvinpuruista erotetut uutteet, kofeiini ja tanniinipitoinen Colatan GT10 -jauhe. Teollisina referensseinä käytettiin teollista kuparipitoista puunkyllästettä (Celcure C4) ja mäntyöljyä. Työn kokeellisessa osassa tehtiin kemikaalien antimykoottisten ominaisuuksien testausta, puun lahotuskokeita ja kemikaalien huuhtouman testausta. Ekotoksisuustestit tehtiin Aliivibrio fischeri -valoluminesoivilla bakteereilla tehtiin biopohjaisten ja teollisten suoja-aineiden ekotoksisuuden vertaamiseksi.

Kahviteollisuuden tähteiden pienin sienten kasvun estävä pitoisuus oli yli 1 %. Pyrolyysitisleet pystyivät estämään useimpien sienten kasvun noin 1 % pitoisuudessa. Orgaaniset hapot ja kofeiini estivät puuta hajoavia sieniä kasvamasta jo alle 1 % pitoisuudessa, mikä osoittaa, että näillä aineilla on merkittävä rooli testattujen tisleiden ja uutteiden aktiivisuudessa. Kun biopohjaisia suoja-aineita testattiin käsittelemällä puukappaleita ja lahottamalla näitä, yksikään kemikaali ei toiminut tehokkaasti puunsuoja-aineena.

Suurimmalla osalla testatuista biopohjaisista aineista oli varsin alhainen ekotoksisuus, mutta yhdellä tisleellä oli jopa paljon Celcure C4 -suoja-ainetta suurempi ekotoksisuus. Tämä osoittaa, että mahdollisten suoja-aineiden ekotoksisuus on aina syytä arvioida samassa yhteydessä, kun niiden tehokkuutta ja sopivuutta puunsuoja-aineiksi arvioidaan. Eräät potentiaaliset biopohjaiset ainesosat toimivat hyvin puun hajoavia sieniä vastaan ja niitä voidaan sisällyttää puunsuoja-aineisiin, mutta niiden suorituskyky ei pelkästään riitä toimimaan teollisena puunsuoja-aineena.

Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin Suomen puu- ja kahviteollisuuden tähteistä ja sivuvirroista erotettuja bioaktiivisia aineita sekä niiden käyttömahdollisuuksia puunsuojavalmisteissa. Lisäksi tutkittiin niiden ekotoksisuutta. Tutkimuksen kohteena olivat kuusen (Picea abies (L.) H. Karst.), rauduskoivun (Betula pendula Roth) ja metsähaavan (Populus tremula L.) kuoresta jalostetut pyrolyysitisleet, tisleissä tunnistetut orgaaniset hapot, kahvipavun hopeaketto ja käytetyistä kahvinpuruista erotetut uutteet, kofeiini ja tanniinipitoinen Colatan GT10 -jauhe. Teollisina referensseinä käytettiin teollista kuparipitoista puunkyllästettä (Celcure C4) ja mäntyöljyä. Työn kokeellisessa osassa tehtiin kemikaalien antimykoottisten ominaisuuksien testausta, puun lahotuskokeita ja kemikaalien huuhtouman testausta. Ekotoksisuustestit tehtiin Aliivibrio fischeri -valoluminesoivilla bakteereilla tehtiin biopohjaisten ja teollisten suoja-aineiden ekotoksisuuden vertaamiseksi.

Kahviteollisuuden tähteiden pienin sienten kasvun estävä pitoisuus oli yli 1 %. Pyrolyysitisleet pystyivät estämään useimpien sienten kasvun noin 1 % pitoisuudessa. Orgaaniset hapot ja kofeiini estivät puuta hajoavia sieniä kasvamasta jo alle 1 % pitoisuudessa, mikä osoittaa, että näillä aineilla on merkittävä rooli testattujen tisleiden ja uutteiden aktiivisuudessa. Kun biopohjaisia suoja-aineita testattiin käsittelemällä puukappaleita ja lahottamalla näitä, yksikään kemikaali ei toiminut tehokkaasti puunsuoja-aineena.

Suurimmalla osalla testatuista biopohjaisista aineista oli varsin alhainen ekotoksisuus, mutta yhdellä tisleellä oli jopa paljon Celcure C4 -suoja-ainetta suurempi ekotoksisuus. Tämä osoittaa, että mahdollisten suoja-aineiden ekotoksisuus on aina syytä arvioida samassa yhteydessä, kun niiden tehokkuutta ja sopivuutta puunsuoja-aineiksi arvioidaan. Eräät potentiaaliset biopohjaiset ainesosat toimivat hyvin puun hajoavia sieniä vastaan ja niitä voidaan sisällyttää puunsuoja-aineisiin, mutta niiden suorituskyky ei pelkästään riitä toimimaan teollisena puunsuoja-aineena.

• Barbero López, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: aitor.barberolopez@uef.fi

Lentolaserkeilausta (Airborne laser scanning, ALS) käytetään monissa maissa metsikkökuvioiden puuston kokonaistilavuuden ennustamiseksi. ALS-aineistosta tuotetut ennusteet ovat usein tarkempia kuin muilla tavoin tuotetut ennusteet. Operatiivisessa metsätaloudessa pelkän kokonaistilavuuden huomioiminen ei kuitenkaan riitä, sillä hakkuiden yhteydessä kokonaistilavuus jakautuu puutavaralajikohtaisiin tilavuuksiin. Puuston laatu vaikuttaa suuresti puutavaralajijakaumaan, joten tarkempi ennakkotieto puuston laadusta helpottaisi muun muassa hakkuiden suunnittelua. Tämän väitöskirjatyön päätavoite oli testata eri metodeja puuston laadun, erityisesti tukkitilavuuden, ennustamiseksi ALS-aineistoa käyttäen.

Kolmessa osatutkimuksessa käytettiin aineistoja Itä-Suomesta (3 aluetta) ja Kaakkois-Norjasta (1 alue). Kaikki tutkimusmetsät olivat joko mänty- (Pinus sylvestris L.) tai kuusivaltaisia (Picea abies (L.) Karst.). Ensimmäinen osatutkimus keskittyi puutason mallien siirrettävyyteen eri ALS-inventointialueiden välillä. Toisessa osatutkimuksessa testattiin lukuisia vaihtoehtoja ennustaa tukkitilavuutta koealatasolla (30 m × 30 m). Kolmannessa tutkimuksessa puolestaan testattiin kuviotason ainespuu- ja tukkitilavuuksien maastokalibrointia pohjapinta-alamittauksiin perustuen. Osatutkimuksissa kaikki ALS-pohjaiset ennusteet tehtiin käyttäen joko lineaarisia sekamalleja tai k:n lähimmän naapurin menetelmää joko puu- tai koealatasolla (15 m × 15 m).

Tulokset osoittivat, että laserkeilausaineiston ja puuston laadun välillä on vain heikkoa korrelaatiota. Siitä huolimatta tukkitilavuusennusteiden suhteellinen keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE%) oli 20–30 %, sen jälkeen, kun koealatason ennusteet oli yleistetty 30 m × 30 m tai kuviotasolle. Lisäksi osatutkimuskohtaiset tulokset osoittivat, että puutason mallien ennustustarkkuuden voi odottaa heikentyvän huomattavasti, kun malleja siirretään inventointialueiden välillä, ja että pohjapinta-alainformaatio ei ole yleisesti ottaen hyödyllistä, jos tarkoituksena on kalibroida tukkitilavuusennusteita kuusivaltaisilla metsikkökuvioilla.

• Karjalainen, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: tomi.karjalainen@uef.fi

Metsien rakennetyyppien (FST) arviointi tarjoaa työkaluja erilaisten metsiköiden erotteluun, kestävään metsäsuunnitteluun ja tehokkaaseen päätöksentekoon. Tässä työssä hyödynnettiin neljää aineistoa kolmelta kasvillisuusvyöhykkeeltä, jotka olivat pohjoinen havumetsävyöhyke, lauhkean vyöhykkeen metsä ja välimerellinen metsä. Rakennetyyppien arvioinnissa tarkasteltiin seuraavia menetelmiä. Puiden kokovaihteluun perustuvaa Gini-kerrointa (GC) hyödynnettiin metsän rakenteen määrittelyyn pohjoisen havumetsävyöhykkeen tutkimusaineistossa. Lisäksi tarkasteltiin koealakoon, puuston kasvatustiheyden ja lentolaserkeilauksen (ALS) pistetiheyden vaikutusta ALS pohjaiseen Gini-kertoimen estimointiin. Toisekseen neljää rakennetunnusta, jotka olivat neliökeskiläpimitta (QMD); GC, keskineliöläpimittaa suurempien puiden pohjapinta-ala (BALM) ja puuston runkoluku (N), hyödynnettiin kehitettäessä kasvillisuusvyöhykkeistä riippumatonta metsien rakennetyyppien arviointia. Lopuksi määritettiin maksimaalinen entropia-arvo, joka luokittelee erilaisia pohjoisen havumetsävyöhykkeen metsien rakennetyyppejä suoraan lentolaserkeilauksen korkeustunnusten perusteella. Sen jälkeen puuston biomassaa ennustettiin erikseen rakennetyypeittäin ja koko aineistossa.

Tulokset osoittivat, että koealan koolla on suurin vaikutus Gini-kertoimen estimointiin ja että 250–450 m2 (ympyräkoealan säde 9–12 m) on optimaalisin koko. Edelleen Gini-kerroin ja keskineliöläpimittaa suurempien puiden pohjapinta-ala ovat luotettavimpia tunnuksia erottelemaan läpimittajakaumaltaan laskevat sekä yksi- ja monihuippuiset metsiköt. Neliökeskiläpimittaa ja runkolukua voidaan puolestaan hyödyntää erotellessa nuoria ja vanhoja sekä tiheitä ja harvoja metsiköitä. Lentolaserkeilaustunnusten perusteella määritettävä maksimaalinen entropia-arvo on 0,33, kun taas hyödynnettäessä puuston pohjapinta-alaa päädytään arvoon 0,5. Jos lentolaserkeilaukseen perustuvaa arvoa hyödynnetään aineiston osittamisessa, johtaa se biomassan ennustamisen vähäiseen tarkentumiseen. Osittamisella päädytään myös erilaisten ALS-piirteiden valintaan eri ositteiden malleissa. Esimerkiksi suuria korkeuskvantiileja käytetään eri-ikäisrakenteisten ja nuorten metsien biomassan ennustamisessa, kun taas latvuspeittoon ja keskimääräisiin korkeuskvantiileihin perustuvia ALS-piirteitä hyödynnetään tasaikäisrakenteisten ja sulkeutuneiden metsiköiden biomassojen ennustamisessa. Tuloksia voidaan hyödyntää lentolaserkeilaukseen perustuvien piirteiden valinnassa erityisesti puustoltaan heterogeenisissä metsissä.

• Adnan, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: adnan.adnan@uef.fi

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

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

Prosessipohjaiset maaperän hiilimallit voivat simuloida pieniä, lyhytaikaisia ​​muutoksia maaperän orgaanisen hiilen (SOC) varastoissa rekonstruoimalla maaperän CO₂- ja CH₄-päästöjen vasteen samanaikaisesti muuttuviin ympäristötekijöihin. Malleista puuttuu kuitenkin edelleen yhtenäinen teoria maaperän lämpötilan, kosteuden ja ravinnetilan vaikutuksista boreaalisissa ympäristöissä. Näin ollen jopa pieni systemaattinen virhe mallinnetuissa hetkellisissä maaperän CO₂- ja CH₄-päästöissä voi lisätä pitkän aikavälin SOC-varastojen ennusteiden vinoutuneisuutta.

Tutkimme ympäristötekijöitä, jotka säätelevät CO₂- ja CH₄-päästöjä ekosysteemien vaihettumisvyöhykkeellä Suomessa (metsä-suo-ekotonilla) kosteuden ja maaperän hiilen lisääntyessä (I ja II); maaperän CO₂-päästöjä ja SOC-varastoja neljällä metsäalueella Suomessa (III); ja maaperän hiilen sitomista kansallisessa mittakaavassa käyttämällä vuoden 2020 metsäkoealoja Ruotsin kansallisesta metsämaaperäluettelosta (IV). CO₂- ja CH₄-päästöjä sekä SOC-varastoja säätelevät ympäristötekijät arvioitiin soveltamalla epälineaarista regressio- ja korrelaatioanalyysiä empiirisiin aineistoihin ja maaperän hiilimalleilla (Yasso07, Q ja CENTURY).

Metsä-suo-ekotonilla maaperän hiilidioksidipäästöjen hetkellistä vaihtelua selitti lähinnä maaperän lämpötila (eikä niinkään maaperän kosteus), mutta SOC-varastot korreloivat pitkäaikaisen kosteuden kanssa. Äärimmäisten sääilmiöiden aikana, kuten pitkittyneessä kesän kuivuudessa, maaperän CO₂-päästöt mineraalimailla ja CH₄-päästöt suoalueilla vähenivät merkittävästi. Siirtymässä metsästä suolle ei havaittu CO₂- ja CH₄-päästöjen erityistä aktiivisuutta. Hiilidioksidipäästöt olivat vertailukelpoisia metsä- ja suotyyppien välillä, mutta CH₄-päästöt muuttuivat metsien pienistä nieluista suhteellisen suuriksi päästöiksi soilla. Soiden CH₄-päästöt eivät kuitenkaan kompensoineet niiden CO₂-nieluja. Ruotsalaisessa aineistossa metsien SOC-varastot kasvoivat selvästi kosteuden ja ravinnetilan ollessa korkeampia. Maaperän hiilimallit rekonstruoivat SOC-varastot hyvin mesotrofisille maaperille, mutta epäonnistuivat korkeamman hedelmällisyyden maaperille sekä kosteille maaperille, joissa oli turpeista humusta. Mitattujen ja mallinnettujen SOC-varastojen ja maaperän kausiluonteisten CO₂-päästöjen vertailu osoitti, että arvioiden tarkkuus vaihteli suuresti riippuen siitä, millaiset hajoamiseen vaikuttavien ympäristötekijöiden matemaattiset muotoilut mallissa oli ja miten ne oli kalibroitu.

Mallinnustulosten epätarkkuudet osoittivat, että maaperän kosteuden ja ravinteikkuuden roolit boreaalisen metsämaaperän pitkäaikaisessa hiilen sitomisessa ovat matemaattisesti puutteellisesti edustettuina prosessipohjaisissa malleissa. Tämä johtaa sekä SOC-varastojen että kausiluonteisten CO₂-päästöjen epäsuhtaan. Näiden vaikutusten uudelleenmuotoilu malleissa niin, että mikrobien ja entsyymien dynamiikka hajoamisen katalysaattoreina otettaisiin paremmin huomioon, parantaisi maaperän hiilimallien luotettavuutta ennustettaessa ilmastonmuutoksen vaikutuksia maaperään hiileen.

• Ťupek, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: boris.tupek@luke.fi

Puun johtosolukot yhdistävät puun fysiologiset prosessit ja puun kasvun kasvupaikan resurssien saatavuuteen. Vettä liikkuu maasta pitkin mantopuuta, eli ksyleemisolukkoa, jopa 100-metristen puiden latvukseen. Kuoressa sijaitsevaa sokereita ja muita tärkeitä yhdisteitä kuljettavaa nilasolukkoa pitkin yhteyttämistuotteet liikkuvat lehdistä puun aineenvaihdunnallisiin prosesseihin, varastoihin, kasvuun ja puun puolustukseen. Veden saatavuuden heikentymisen seurauksena puu sulkee lehtien ilmarakoja. Tämä samalla laskee puun yhteytystuotosta, koska yhteyttämisessä tarvittavat vesi ja hiilidioksidi siirtyvät molemmat ilmarakojen kautta lehtien ja ympäröivän ilman välillä. Nilakuljetuksen saa aikaiseksi hydrostaattiset paine-erot, turgorpaine-erot, mitkä muodostuvat kuljetussolukkoihin, esimerkiksi puun latvuston ja juuriston välille. Turgorpaine-erot muodostuvat nilan osmolalisuuden, eli osmoottisesti aktiivisten yhdisteiden pitoisuuden, ja ksyleemin vesipotentiaalin yhteisvaikutuksesta. Puut ovat sopeutuneet paikallisiin olosuhteisiin perinnöllisten tekijöiden avulla sekä mukautuen rakenteellisesti kasvun avulla. Nopeisiin ympäristön muutoksiin puut sopeutuvat fysiologisilla vasteilla. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan puun fysiologisia vasteita, kuten nilasolukon osmolalisuutta, puun vesipotentiaalia ja lehtien ilmarakojen aukioloastetta eli ilmarakokonduktanssia, ja kuinka ne ovat kytköksissä muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Väitöskirjan tutkimukset keskittyvät metsämäntyyn ja –kuuseen, ja ne ovat pääosin kenttäolosuhteissa tehtyjä tutkimuksia.
Tämän väitöskirjan tulosten mukaan vuodenaikaiset vaihtelut maan lämpötilassa ja vesipitoisuudessa välittyvät puun vedenkuljetuskykyyn maan ja latvuston välillä. Myös lehtien ilmarakokonduktanssi, ja siten myös puun hiilensidonta, ovat kytköksissä näihin vedenkuljetuskyvyn muutoksiin kasvukauden aikana. Väitöskirjan tutkimukset tukevat vallitsevaa käsitystä nilakuljetuksen toiminnasta, ns. Münchin nilakuljetusteoriaa, missä osmoottiset pitoisuuserot muodostavat riittävän turgorpaine-eron sokereita tuottavien, tai varastoivien, ja sokereita kuluttavien solukkojen välille. Nilakuljetukselle tarvittava osmoottinen gradientti solukkojen välillä sekä painovoiman edistävä vaikutus puun juuristoa kohti tapahtuvassa nilakuljetuksessa ovat molemmat havaittavissa näissä tutkimuksissa kenttäolosuhteissa. Vettä kuljettavan ksyleemisolukon vesipotentiaali ohjailee puun nilasolukon osmolalisuutta ja turgorpainetta päivittäin, veden saatavuutta ja puun haihdutusta mukaillen. Nilakuljetusta ajavat turgorpaine-erot näyttäisivät myös määrittävän puun päivittäistä ja vuodenaikaista yhteytystuotteiden allokointia vedensaatavuuden mukaan. Kaarnakuoriaisten mukana puihin kulkeutuvat sinistäjäsienet kykenevät aiheuttamaan puun vedenkuljetuksessa häiriöitä, mitkä voivat heikentää puun elinvoimaisuutta. Äkilliset heikentymiset puun vedenkuljetuksessa voivat olla seurausta veden pintajännityksen laskusta ksyleemisolukossa intensiivisen patogeeni-infektion seurauksena.

• Paljakka, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Institute for Atmospheric and Earth System Research / Forest Sciences Sähköposti: teemu.paljakka@helsinki.fi

Juurikäävät (Heterobasidion annosum sensu lato (s.l.) aiheuttavat havupuiden juuri- ja tyvilahoa. Sienivirukset eivät yleensä vaikuta isäntäänsä, mutta niillä saattaa olla haitallisia tai hyödyllisiä vaikutuksia isäntäänsä. Tässä työssä tutkimme uusia juurikääpäviruksia sekä selvitimme niiden taksonomiaa ja vaikutuksia sieni-isäntiinsä. Virukset olivat peräisin luonnonvarakeskuksen (Luke) kantakokoelmasta tai eristämistämme viljelmistä.

Väitöskirja käsitteli juurikääpävirusten taksonomiasta, vaikutuksista isäntänsä fenotyyppiin sekä levinneisyydestä. Uusi juurikäävän dsRNA-virus, Heterobasidion RNA virus 6 (HetRV6), on taksonomisesti etäällä muista juurikääpäviruksista, mutta sukua symbionttiselle Curvularia thermal tolerance -virukselle. Lajin populaatioiden väillä esiintyi paljon maantieteellistä ja isäntään liittyvää erilaistumista. Virukset HetRV6-ab6 ja Heterobasidion partitivirus 3 (kanta HetPV3-ec1) vaikuttivat eri tavoin alkuperäisiin isäntäkantoihinsa mutta molemmat aiheuttivat myös erilaisia vaikutuksia eri isännille. Neljä uutta partitivirusta, HetPV12, HetPV13, HetPV14 and HetPV15, sijoittuivat Alphapartitivirus-suvun samaan haaraan, johon kuuluvat myös HetPV3 ja Helicobasidium mompa partitivirus V70. HetPV13-lajin kannoilla oli hyvä maantieteellinen leviämiskyky. Pahasti juurikääpäisessä metsässä havaittiin neljän partitiviruksen tartuttaneen tehokkaasti juurikääpiä. Kaksi näistä lajeista oli tieteelle uusia (HetPV16 ja HetPV20). Kolme sieni-isolaattia oli infektoitunut kahdella eri partitiviruksella (HetPV13-an2 ja HetPV7-an1 sekä HetPV16-an1 ja HetPV20-an1), mikä tukee käsitystä, jonka mukaan moninkertaiset sienivirusinfektiot ovat yleisiä.

Kaiken kaikkiaan juurikäävän virusten maailmanlaajuinen levinneisyys on huomattavan laajaa, ja ne voivat siirtyä kasvullisesti yhteensopimattomien isäntien välillä. Ne voivat myös esiintyä samassa sienikannassa, siirtyä yli lajirajojen sekä aiheuttaa erilaisia fenotyyppisiä vaikutuksia isännälleen. Juurikäävän virusten biologisen torjunnan potentiaalin selvittämiseksi tarvitaan edelleen lisätutkimuksia.

• Hyder, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Plant Production Sciences Sähköposti: ext.rafiqul.hyder@luke.fi

Metsien ja maaperän merkitys hiilen sidonnassa ja varastoina korostuu jatkuvasti. Luontaiset häiriötekijät, kuten myrskyt ja hyönteisten joukkoesiintymät, ovat metsän toiminnan oleellisia muokkaajia. Joidenkin puita tappavien häiriöiden on arvioitu yleistyvän ilmastonmuutoksen myötä, millä voi olla merkittäviä paikallisia vaikutuksia metsien hiilinieluun. Metsiä häiriöille altistavista ympäristötekijöistä, sekä häiriöiden monimutkaisista vaikutuksista metsän hiilen kiertoon ei kuitenkaan tiedetä tarpeeksi. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin maaperä-, puusto- ja pinnanmuototekijöitä, jotka altistavat metsiköitä pilkkumäntypistiäisen (Diprion pini L.) ja kirjanpainajan (Ips typographus L.) joukkoesiintymille ja niistä aiheutuville puustotuhoille Etelä- ja Itä-Suomessa sijaitsevissa metsissä. Lisäksi tutkimuksessa tarkasteltiin myrsky- ja kirjanpainajahäiriöiden vaikutusta maahengitykseen, puiden ja maaperän hiilivarastoihin sekä maaperän mikrobiyhteisöjen koostumukseen ja hiilen fraktioihin Etelä-Suomessa sijaitsevassa metsässä.

Pilkkumäntypistiäisen aiheuttaman metsämännyn (Pinus sylvestris L.) neulaskadon havaittiin olevan talousmetsissä pääosin voimakkaampaa alueilla, joiden maaperätekijät viittasivat korkeampaan ravinteikkuuteen (esim. pienempi hiili/typpi suhde ja suurempi hienojen maapartikkelien osuus). Suurimmat todennäköisyydet kirjanpainajan voimakkaalle esiintymiselle metsäkuusella (Picea abies (L.) Karst.) löydettiin kaupunkimetsissä puille, jotka kasvoivat itään viettävillä, ravinteikkailla kasvupaikoilla (lehto tai lehtomainen kangas) ja joihin liittyi joko kaltevimpia pinnanmuotoja, ohut moreenimaa tai maaperän korkea hiili/typpi suhde.

Myrskyn (5–7 vuoden jälkeen) ja kirjanpainajan (noin 1–4 vuotta puustokuoleman jälkeen) vaikutuksia metsän hiileen ja maaperän mikrobeihin tarkasteltiin metsäkuusivaltaisessa myrskyn jälkeen suojellussa metsässä. Kokonaismaahengitys, heterotrofinen maahengitys ja pintamaan hiilivarastot eivät juuri eronneet

myrskyn tappamien puiden, kirjanpainajan tappamien puiden ja häiriöttömien (elävät puut) alueiden välillä, vaikka molemmilla häiriöalueilla puuston hiilivarastot koostuivat pääosin kuolleista puista ja kirjanpainajan tappamien puiden alueilla oli suurimmat pintakarikkeen hiilivarastot. Autotrofinen maahengitys oli pääosin vähäisempää häiriöalueilla kuin elävien puiden alueilla. Selkeimmät erot humuskerroksen mikrobiologiassa olivat pienempi ektomykorritsasienten hyyfistön kasvu, sienibiomassa ja mikrobibiomassahiili myrskyn sekä kirjanpainajan tappamien puiden alueilla verrattuna elävien puiden alueisiin. Kuolleiden puiden joukossa sekä lähialueilla olevat elävät puut todennäköisesti hieman lievensivät häiriöiden aiheuttamia muutoksia metsämaassa.

Tämän tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että tietyt maaperän ja kasvupaikan ominaisuudet ja pinnanmuodot voivat altistaa metsiköitä pilkkumäntypistiäis- ja kirjanpainajahäiriöille, mikä voi tarvittaessa auttaa kyseisten hyönteisten joukkoesiintymille alttiiden metsäalueiden tunnistamisessa. Lisäksi tutkimus tarjoaa uutta tietoa myrsky- ja kirjanpainajahäiriöiden lyhytaikaisista vaikutuksista boreaalisen metsän hiilen kiertoon ja maaperän mikrobiologiaan, mikä on oleellista, jotta ilmastonmuutoksen mahdollisia monimutkaisia vaikutuksia metsien hiilensidontaan voidaan ymmärtää paremmin.

• Kosunen, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: maiju.kosunen@helsinki.fi

Ilmastonmuutosta voidaan hillitä vähentämällä ilmakehän kasvihuonekaasuja. Metsät lieventävät ilmastonmuutosta sitomalla ilmakehän hiilidioksidia biomassaan. Tätä biomassaa voidaan käyttää useisiin tuotteisiin, jotka toimivat siten hiilivarastoina. Hiilen sitominen on päinvastainen tapahtuma hiilidioksidipäästölle, mutta ei täysin. Hiilivarastot ovat epävarmoja ja ajallisesti rajattuja toisin kuin päästöt. Silti näillä väliaikaisilla hiilivarastoilla, kuten metsillä, on edelleen arvoa myös ilmastonmuutoksen hillinnässä. Ilmastopolitiikassa ja hiilinielujen laskennassa on kuitenkin otettava huomioon metsien hiilivarastojen epävarmuus ja ajallinen rajallisuus.

Tämä väitöskirja koostuu neljästä artikkelista ja tiivistelmästä. Artikkelit käsittelevät metsäsektoria eri näkökulmista painottuen metsien ja puutuotteiden käyttöön ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi. Ne kattavat metsien käytön puiden kasvusta puutuotteiden kulutukseen.

Ensimmäisessä artikkelissa analysaan ikäluokkamallilla, kuinka metsänomistajat muuttavat metsänhoitoa, jos he saavat lisäansiona vuokraa puustoon hiilestä. Tulokset osoittavat, että investoinnit puuston kasvuun lisääntyvät ja metsien kiertoaika pitenee. Lisäksi tutkittiin investointitukien vaikutusta metsien hiilivarastoon. Investointituki näyttäisi soveltuvan nuoriin metsiin. On kuitenkin mahdollista, että nämä investointituet johtavat hiilinielun pienenemiseen.

Toisessa artikkelissa analysoidaan puun kulutusta ja puutuotteiden hiilivarastoa Suomessa vuoteen 2050 saakka. Tärkein puutuotteiden hiilivarasto on sahatavarasta valmistetut tuotteet. Puutuotteiden hiilivarasto näyttää lisääntyvän vuoteen 2050 saakka, myös tilanteessa, jossa kulutus vähenee.

Kolmas artikkeli käsittelee optimaalista metsänhoitoa, jossa metsän kasvua kuvataan matriisimallilla. Tulokset osoittavat kokoluokiteltujen matriisimallien ominaisuuden, joka vähentää merkittävästi näiden mallien metsätalouden tulosten vertailukelpoisuutta. Metsän optimaalinen harvennusintensiteetti ja kiertoaika ovat erittäin riippuvaisia mallin määrittelyistä.

Neljännessä artikkelissa analysoidaan nykyistä metsiä koskevaa ilmastopolitiikkaa EU:ssa. Koska politiikka koskee vain yhtä jaksoa, voimme käyttää yksinkertaista kahden periodin mallia kuvaamaan politiikan vaikutuksia. Tulokset osoittavat, että nykyisen ilmastopolitiikan rajoitukset vähentävät metsien käytön mahdollisuuksia hillitä ilmastonmuutosta.

Tiivistelmä täydentää artikkelien johtopäätöksiä ja rakentaa kattavan kokonaisnäkemyksen metsien käytöstä ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi.

• Laturi, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Economics and Management Sähköposti: jani.laturi@luke.fi

Puun lämpökäsittely on laajalti käytetty menetelmä, jolla vähennetään puuaineen muodonmuutoksia ja parannetaan sen biologista kestävyyttä. Lämpökäsitellyn puun käyttäytymistä muuttuvissa sää- ja kosteusolosuhteissa ei kuitenkaan täysin tunneta. Tässä väitöskirjassa tutkittiin lämpökäsiteltyjen kuusi-, mänty-, saarnikoekappaleiden kemiallisia, rakenteellisia ja fysikaalisia muutoksia lämpötila- ja kosteusaltistuksessa sekä pitkäaikaisessa säärasituksessa.

Tulokset osoittavat, että korkeampi käsittelylämpötila alentaa puun tasapainokosteutta ja parantaa sen mittapysyvyyttä erityisesti tangentiaalisuunnassa. Lämpökäsittely ei vaikuttanut puulajien Brinell-kovuuteen, mutta tasapainokosteuden kohoaminen alensi kovuutta. Pitkäaikainen kosteusrasitus muutti erityisesti hemiselluloosien ja selluloosan rakennetta ja lisäsi puun hygroskooppisuutta sekä lämpökäsitellyissä että -käsittelemättömissä koekappaleissa. Lämpökäsitellyn puun happamuus nopeutti soluseinämän hajoamista, kun koekappale upotettiin veteen lämpökäsittelyn jälkeen.

Säärasituksessa ligniinin pilkkoutuminen ja hajoamistuotteiden huuhtoutuminen aiheuttavat koekappaleen pinnan harmaantumisen ja pintaosan suhteellisen selluloosa- ja hemiselluloosapitoisuuden kohoamisen. Koska lämpökäsitellyn puun hygroskooppisuus on alhaisempi kuin käsittelemättömän, muuttuivat lämpökäsiteltyjen koekappaleiden ligniinin rakenne ja pinnan väri säärasituksen aikana vähemmän kuin käsittelemättömien verrokkien. Lämpökäsitellyn puun alhaisempi tasapainokosteus ja puun syiden kyllästymispiste aiheuttavat sen, että lämpökäsitelty puu pysyy säärasituksessa käsittelemätöntä puuta kuivempana. Niinpä lämpökäsitelty puu myös kupertuu kastuessaan vähemmän kuin käsittelemätön puu. Säärasituskokeen seurauksena puun pinnan Brinell-kovuus aleni kaikilla puulajeilla hieman soluseinämien rapautumisen ja tasapainokosteuden kohoamisen vuoksi. Korkeammassa lämpötilassa käsiteltyjen koekappaleiden kemialliset muutokset säärasituksen seurauksena olivat vähäisempiä kuin käsittelemättömien ja alemmassa lämpötilassa käsiteltyjen koekappaleiden. Korkeampi käsittelylämpötila alentaa puun huokoisuutta ja veden pääsyä puuhun, mikä selittää parantunutta säänkestoa.

• Cai, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: chenyc@uef.fi

Nykyaikaiset kaukokartoitusperusteiset metsäinventointimenetelmät hyödyntävät laserkeilausta ja ilmakuvia puulajeittaisten puustotunnusten ennustamisessa. Kyseiset menetelmät perustuvat oletukseen, että kolmiulotteista laserkeilausaineistoa voidaan käyttää ennustamaan puuston määrää, kun taas ilmakuvapiirteet ovat hyödyllisiä puulajien erottelussa. Suomessa ilmakuvat ovat osoittautuneet soveltuviksi yleisimpien puulajien, kuten männyn (Pinus sylvestris), kuusen (Picea abies) ja lehtipuiden (pääosin Betula pendula and Betula pubescens) erotteluun. Kahden erilaisen kaukokartoitusaineiston käyttö inventointiprosessissa voi kuitenkin johtaa lukuisiin ongelmiin, kuten virheisiin aineistojen yhdistämisessä sekä korkeisiin kustannuksiin aineiston keruussa ja käsittelyssä.

Instrumenttien ja algoritmien kehityksen tuloksena on noussut esiin kaksi potentiaalista yhden instrumentin aineistolähdettä puulajeittaista metsäinventointia varten: ilmakuvista tuotetut fotogrammetriset pistepilvet ja monikanavainen laserkeilaus. Molempien aineistolähteiden voidaan ajatella soveltuvan puulajeittaiseen ennustamiseen, sillä ne sisältävät sekä kolmiulotteista että optista tietoa. Monikanavaisessa laserkeilauksessa havainnoidaan instrumentin lähettämää säteilyä esimerkiksi kolmelta eri aallonpituusalueelta, kun taas ilmakuvauksessa havainnoidaan kohteesta heijastunutta tai sen lähettämää auringon säteilyä. Optisen tiedon tulkinta ja hyödyllisyys voivat täten olla erilaisia ilmakuvauksen ja monikanavaisen laserkeilauksen välillä. Tällöin keskeinen tutkimusaihe on, kuinka aineistolähteiden ominaispiirteet vaikuttavat puulajeittaisen metsäinventoinnin luotettavuuteen. 

Tämän työn tavoitteena oli arvioida fotogrammetristen pistepilvien ja monikanavaisen laserkeilauksen soveltuvuutta kaukokartoitusperusteiseen puulajeittaiseen metsäinventointiin. Tuloksista nähdään, kuinka nämä uudet yhden sensorin aineistolähteet ovat verrattavissa nykyiseen operationaaliseen menetelmään, jossa käytetään sekä laserkeilausta että ilmakuvausta. Työn tuloksia voidaan hyödyntää tulevien metsäinventointien aineistolähteiden valinnassa. 

• Kukkonen, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: mikko.kukkonen@uef.fi

Väitöskirja tutkii yhteiskunnallisesti optimaalista metsänhoitoa ottaen samanaikaisesti huomioon metsätalouden aiheuttaman vesistökuormituksen negatiivisena ulkoisvaikutuksena. Faustmannin kiertoaikamallia laajennetaan sisältämään huuhtoumafunktio, joka kuvaa metsätalouden aiheuttaman ravinne- ja kiintoainekuormituksen vaikutuksia veden laatuun.

Väitöskirja koostuu yhteenvedosta ja neljästä artikkelista, jotka analysoivat eri metsänhoitotoimenpiteitä ja niiden yhteydessä käytettäviä vesiensuojelumenetelmiä. Tarkasteltavat hoitotoimenpiteet ovat päätehakkuut sekä kivennäismailla että turvemailla, runko- ja kokopuukorjuu turvemailla ja kunnostusojitus. Tarkasteltavat vesiensuojelumenetelmät kattavat kivennäismaiden päätehakkuiden yhteydessä käytettävät suojakaistat sekä ojitetuilla turvemailla käytettävät pintavalutuskentät ja laskeutusaltaat.

Väitöskirjan tärkein tieteellinen kontribuutio on yhteiskunnallisesti optimaalisen viitekehyksen luominen metsätalouden vesistövaikutusten analysointiin. Väitöskirja osoittaa, että metsätalouden aiheuttaman vesistökuormituksen yhteiskunnalliset haitat riippuvat merkittävästi kyseessä olevasta metsänhoitotoimenpiteestä. Kivennäismaiden päätehakkuiden aiheuttama typpikuormitus vesistöön aiheuttaa melko alhaiset typpikuormituksen haitat. Kunnostusojituksen aiheuttaman kiintoainekuormituksen haitat päinvastoin ovat hyvin suuret erityisesti herkillä purokohteilla latvavesistöalueilla. Lisäksi tulokset osoittavat, että metsätaloudessa käytettävien eri vesiensuojelumenetelmien kustannustehokkuus vaihtelee merkittävästi. Yhteiskunnan näkökulmasta kivennäismailla päätehakkuiden yhteydessä käytettävät suojakaistat eivät ole kustannustehokas vesiensuojelumenetelmä. Niiden tuottamat monimuotoisuushyödyt huomioiden ne ovat kuitenkin yhteiskunnallisesti optimaalinen valinta. Toisaalta turvemailla käytettävät pintavalutuskentät ovat erittäin kustannustehokas vesiensuojelumenetelmä. Väitöskirjassa vertaillaan myös metsätalouden ja maatalouden vesiensuojelun kustannuksia valuma-aluetason mallin avulla. Yhteiskunnallisesti kustannustehokas ratkaisu edellyttää suurimpia päästövähennyksiä ravinnekuormituksen suhteen maataloudessa, sisältäen kuitenkin metsätalouden vesiensuojelumenetelmien käytön erityisesti ojitetuilla turvemailla.

• Miettinen, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Economics and Management Sähköposti: jenni.miettinen@helsinki.fi

Hoidetuilla metsillä on useita tärkeitä rooleja muuttuvassa ilmastossa ja ympäristössä. Puu sitoo ja varastoi hiiltä niin kasvaessaan, kuin pitkäikäisiksi puutuotteiksi jalostettuna. Näiden vaikutusten huomioiminen metsänhoidossa vaatii tarkkaa suunnittelua, jolla varmistetaan metsänhoidon ja puunkäytön kestävyys. Tieto puuaineen ominaisuuksista on keskeisessä osassa, sillä ne vaikuttavat hiilivarastojen suuruuteen metsissä, sekä puun käytettävyyteen pitkäikäisenä rakennesahatavarana. Puunmuodostuksen teoreettisen taustan mukaisesti, runko, latvus ja oksarakenne ovat potentiaalisia selittäviä muuttujia (eli puun laatuindikaattoreita), kun mallinnetaan puuaineen ominaisuuksia, puubiomassaa ja puun laatua. Puunmuodostuksen monimutkaisuudesta ja moniulotteisesta vaihtelusta johtuen, tarvittavien laatuidikaattorien mittaaminen osana metsävarojen inventointia ja riittävällä yksityiskohtaisuudella on ollut aiemmin mahdotonta. Monialustaisen laserkeilauksen kehittyminen kuitenkin tukee aiempaa monipuolisempien kartoitus- ja mallinnusjärjestelmien rakentamista, jotka perustuvat tiheisiin kolmiulotteisiin pistepilviin.

Tämän työn tavoitteena oli määritellä, kuinka puuaineen ominaisuuksia voidaan arvioida kaukokartoitusta hyödyntävässä metsävarojen inventoinnissa. Tätä tarkoitusta varten kehitettiin menetelmiä puun laatuindikaattorien mittaamiseksi hoidetuissa männiköissä (Pinus sylvestris L.) lento- ja maastolaserkeilauksen avulla, ja arvioitiin niiden toimivuutta. Ensin arvioitiin laatuindikaattorien mittatarkkuus pistepilvissä. Toiseksi verrattiin pistepilvimittauksia röntgentomografiamittauksiin teollisilla sahoilla. Kolmanneksi arvioitiin lentolaserkeilauksella tuotettujen latvuspiirteiden tarkkuutta laatuindikaattorien ennustamisessa.

Tuloksien perusteella pistepilvien laatu ja pistetiheys vaikuttivat merkittävästi mitattujen laatuindikaattorien tarkkuuteen. Puuaineen ominaisuuksien arvioimisessa, maastolaserkeilausta tulisi käyttää työkaluna mahdollisimman yksityiskohtaisten runko- ja oksikkuustietojen keräämiseen tarkkaan valikoiduista näytepuista. Tarkasti mitatut laatuindikaattorit voivat selittää puuaineen ominaisuuksia mallinnuksessa. Käytettyjen mallien tulisi perustua laatuindikaattoreille, jotka voidaan ennustaa lentolaserkeilausaineistosta (esim. puun pituus ja latvuksen mittasuhteet), jotta ennusteet ovat yleistettävissä laajoille alueille.

Tulevaisuudessa, maasta ja ilmasta tehtävällä kaukokartoituksella voi olla tärkeä rooli puuaineen ominaisuuksien aikaan ja paikkaan sidotun vaihtelun tutkimuksessa. Lisää poikkitieteellistä työtä tarvitaan, jotta kaukokartoitusta ja puuaineen ominaisuuksia ennustavia spatiaalisia malleja voidaan täysimittaisesti hyödyntää kiihtyvän ilmastonmuutoksen, muuttuvan metsänhoidon ja lisääntyvän puunkäytön tuomien haasteiden kohtaamisessa.

• Pyörälä, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jiri.pyorala@helsinki.fi

Metsikön puuston läpimittajakaumaa kuvataan usein teoreettisten todennäköisyysjakaumien avulla. Tyypillisesti todennäköisyysjakauman parametrit johdetaan joko ennustetuista tai arvioiduista puustotunnuksista. Kaukokartoitukseen perustuvissa metsäinventoinneissa todennäköisyysjakaumien käyttäminen ei ole kuitenkaan välttämätöntä, koska läpimittajakaumat voidaan ennustaa hyödyntämällä mitattua koeala-aineistoa (puulistat) ja epäparametrista lähimmän naapurin (NN) menetelmää. Tämän väitöstutkimuksen tavoitteena oli tarkastella NN-menetelmään ja kaukokartoitusaineistoihin perustuvaa läpimittajakaumien ennustamista boreaalisissa metsissä. Ensimmäisessä osatutkimuksessa tarkasteltiin NN-menetelmässä käytettyjä vastemuuttujakokoonpanoja, kun läpimittajakaumia ennustetaan puulajikohtaisesti. Toisessa osajulkaisussa hyödynnettiin erilaisia kaukokartoitusaineistoja tukkikokoisten puiden läpimittajakaumien ennustamisessa. Esimerkiksi monikanavaisen sekä kahdenaikaisen lentolaserkeilausaineiston käyttökelpoisuuttaa verrattiin operationaaliseen standardiin, jossa lentolaserkeilausaineistoa ja ilmakuvia hyödynnetään yhdenaikaisesti. Kolmannessa osajulkaisussa tarkasteltiin mahdollisuuksia ennustaa läpimittajakaumia yhdistäen aluepohjaista puustotulkintaa ja yksinpuintulkintaa. Tulokset osoittivat, että NN-menetelmän vastemuuttujakokoonpanolla on merkitystä puulajikohtaisten jakaumaennusteiden hyvyyteen. Tulosten perusteella voidaan todeta, että operationaalisesti käytössä oleva vastemuuttujakokoonpano ei ole optimaalisin vaihtoehto läpimittajakaumia ennustettaessa. Toisen osajulkaisun tulokset osoittivat, että puulajikohtaisten tukkitilavuusennusteiden virheet ovat suurempia, kun käytetään monikanavaista lentolaserkeilausaineistoa perinteisen yksikanavaisen lentolaserkeilausaineiston ja ilmakuvien yhdistelmän asemesta. Sen sijaan, kahdenaikaisen lentolaserkeilausaineiston (lehdettömään ja lehdelliseen aikaan kerätty) avulla tuotetut puulajikohtaiset tukkitilavuusennusteet saavuttivat lähes saman virhetason verrattuna perinteiseen lentolaserkeilausaineiston ja ilmakuvien yhdistelmään. Kolmannen osajulkaisun tulokset osoittivat, että aluepohjaisen puustotulkinnan ja yksinpuintulkinnan yhdistäminen on hyödyllistä puuston läpimittajakaumia ennustettaessa. Inventointimenetelmien yhdistelmällä saavutettiin yleisesti pienemmät virhetasot verrattuna siihen, että hyödynnettäisiin ainoastaan joko aluepohjaista puustotulkintaa tai yksinpuintulkintaa. On syytä huomata, että yksinpuintulkinnan havaittiin olevan aluepohjaista puustotulkintaa herkempi virheille metsäkuvioilla, joissa läpimittajakauma on muodoltaan kaksihuippuinen tai laskeva. Muodoltaan normaalijakaumaa muistuttaville läpimittajakaumille yksinpuintulkinta tuotti usein aluepohjaista puustotulkintaa pienemmät jakaumaennusteiden virheet. Metsärakenteen analyysia tiheäpulssisen lentolaserkeilausaineiston avulla voidaan hyödyntää indikaattorina, joka auttaa valitsemaan optimaalisen menetelmän läpimittajakaumaennusteiden tuottamiseksi.

• Räty, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: janne.raty@uef.fi

Typen ja hiilen kiertoa tutkittiin typpiköyhässä mäntymetsässä (Pinus sylvestris L.), joka sijaitsee Juupajoella Pirkanmaalla. Sitä verrattiin kahteen lauhkean vyöhykkeen metsään, joista toinen on Speulderbosin douglaskuusimetsä (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) Alankomaissa ja toinen Sorøn pyökkimetsä (Fagus sylvatica L.) Tanskassa.

Typen ja hiilen kierto mäntymetsässä mallinnettiin. Mallinnettuja tuloksia verrattiin jatkuviin ympärivuotisiin mittauksiin metsän ravinnekierron kokonaisuuden ymmärtämiseksi. Mäntymetsän typpitase laskettiin suoria mittauksia, mittauksiin perustuvia arvioita sekä mallinnusta hyödyntäen. Typen otto ja retranslokaatio arvioitiin jatkuvien mittausten avulla. Mäntymetsän ja douglaskuusimetsän kariketuotannon dynamiikkaa verrattiin keskenään. Neulasten typpidynamiikkaa verrattiin kaikkien kolmen tutkimusmetsän välillä.

Mäntymetsässä maa oli suurin typen varasto, ja suurin osa tästä typestä oli vaikeasti hajoavassa muodossa. Männyt olivat erittäin tehokkaita säästämään ja kierrättämään typpeä. Tämä sekä typpilaskuema, mahdollinen typenotto latvustossa sekä typen otto orgaanisessa muodossa viittaavat siihen että mineralisaation merkitystä typen kiertoa ajavana voimana on yliarvioitu.

Suurin osa typestä allokoitiin korvaamaan kuollutta solukkoa mäntymetsässä. Tästä seuraa että typpilaskeuman lisätyppi voi merkittävästi kasvattaa sitä typen määrää, jolla voidaan saada aikaan nettokasvua. Koska männyt todettiin riippuvaisiksi typen säästämisestä ja kierrättämisestä, voivat pienetkin lumi- ja myrskytuhot aiheuttaa latvuston neulasbiomassan pienemistä alentuneen typen kierrätyksen takia suorien neulaskuolemien lisäksi. Tämä voi pienentää metsän kasvua ja kykyä sitoa ilmakehän hiiltä.

• Korhonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: janne.fj.korhonen@helsinki.fi

Sosiaaliset-, taloudelliset-, sekä ympäristövaikutukset riippuvat puuvirtojen ohjautumisesta erilaisiin loppukäyttöihin. Kansallisten strategioiden tulisikin huomioida alueelliset tarpeet ja prioriteetit kestävyysvaikutuksissa, sekä peilata puuvirtojen käyttöä näihin. Tässä työssä tutkittiin erilaisista lähtökohdista muodostettuja tulevaisuuden puunkäytön skenaarioita Suomessa, näiden mahdollisia hyötyjä ja negatiivisia vaikutuksia sosiaalisessa-, taloudellisessa-, ja ekologisessa kestävyydessä, sekä rakenteellisia muutoksia, jotka mahdollistaisivat nämä skenaariot. Tavoitteena oli selvittää, millaisilla muutoksilla tavoiteltuja kestävyysvaikutuksia voi saavuttaa Suomessa. Tutkimus toteutettiin käyttämällä mallipohjaisia kestävyyden arviointityökaluja, materiaalivirta-analyysiin pohjautuvaa ToSIA-työkalua sekä elinkaarianalyysia (LCA). Lisäksi skenaariomuodostuksessa käytettiin eksploratiivisia osallistavia menetelmiä, joihin yhdistettiin kvantitatiivista aineistoa skenaarioiden ja niiden vaikutusten visualisoimiseksi. Osallistavissa menetelmissä sidosryhmät koostuivat toimijoista ja tutkijoista teollisuuden, politiikan ja useiden tutkimuksen ja kehityksen osa-alueilla. Skenaarioanalyysien tulokset osoittivat, että sivuvirtojen ja jätepuun käyttö materiaalituotantoon lisää ilmastohyötyjä sekä taloudellista kilpailukykyä enemmän kuin suora energiakäyttö. Tämä on kaskadikäyttöä, jossa ensisijaisesti puuvirrat uudelleenkäytetään tai kierrätetään mahdollisuuksien mukaan ensisijaisesti takaisin materiaaleiksi energiaksi polton sijasta. Yleisesti ottaen energiakäytöllä on matalammat työllisyys- ja substituutiovaikutukset, lyhyempi hiilen varastointiaika, sekä pienempi lisäarvo lyhyemmästä arvoketjusta johtuen. Tästä syystä tuotteiden, kuten nykyaikaisten puurakentamistuotteiden, puupohjaisten kemikaalien, -tekstiilien ja komposiittien tulisi kasvattaa osuuttaan puunkäytön tuoteportfoliossa. Kansallisessa politiikassa toimet voivat tukea tätä kehitystä vain osittain, sillä maailmanlaajuiset markkinavoimat ohjaavat puunkäyttöä. Jotta kyseiset tuoteryhmät olisivat maailmanlaajuisilla markkinoilla kilpailukykyisiä, kansainvälisen politiikan tulisi aktiivisesti rajoittaa fossiilisten käyttöä. Kaskadikäytön ja kiertotalouden tukemiseksi, EU politiikassa tulisi myös ottaa käyttöön toimia, jotka tukisivat integroituja, neitseellisiä puuresursseja säästäviä teknologiaratkaisuja. Julkisella rahoituksella tulisi myös olla suurempi osuus uusien tuotteiden investointien riskinhallinnassa. Teollisuus sekä muut yksityiset sijoittajat voivat taas parhaiten tukea kestävää puunkäytön kehitystä investoimalla jo olemassa oleviin tuotantoteknologioihin ja parantamalla niiden resurssi- ja energiatehokkuutta. Kuitenkin yksi tärkeimmistä toimista on lisätä vaihtoehtoisten puhtaiden energiamuotojen osuutta Suomessa, jotta puuta olisi mahdollista ohjata energiakäytöstä enemmän materiaalikäyttöihin. Tähän tarvittaisiin silti maailmanlaajuista poliittista panostusta vaihtoehtoisten energiateknologioiden kehityksessä ja käyttöönotossa.

• Kunttu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: janni.kunttu@efi.int

Kauppasienten käytön ennustetaan kasvavan maailmanlaajuisesti. Tällä hetkellä valtaosa kauppasienten sadoista jää käyttämättä, ja metsänhoito tähtää pääosin puuntuotantoon. Tässä väitöskirjassa tutkitaan kauppasienten saatavuutta ja raaka-ainetuotannon rajoituksia sekä sienten kauppaantuloa Itä-Suomessa. Tärkeimmille kuusikoissa kasvaville kauppasienilajeille: herkkutatille (Boletus edulis), rouskuille (Lactarius spp.) ja kaikille kauppasienille, laadittiin emipiiriset satomallit. Mallien avulla määritettiin optimaalinen metsänhoito sienten ja puun yhteistuotannolle. Yksityismetsissä tapahtuvan sienten poiminnan sosiaalisesti hyväksyttäviä rajoja selvitettiin metsänomistajakyselyn avulla ja sienten kauppaantuloa mallinnettiin, jotta voitiin selvittää mitkä asiat kauppaantulomääriin vaikuttavat.

Tulokset osoittivat, että itäsuomalaisten kuusikoiden kauppasienisadot ovat korkeimmillaan juuri ennen ensiharvennusta ja että satokauden aikana tapahtuva sadanta edesauttaa sienisatoja. Puun- ja siententuotanto oli pääosion synergiassa, ja jos sieniä poimittiin myyntiin, yhteenlaskettu paljaan maan tuottoarvo (SEV) hyvässä sienikuusikossa oli huomattava. Metsänomistajat halusivat rajoittaa organisoitua kaupallista poimintaa, mutta olivat muutoin pääosin tyytyväisiä jokamiehenoikeuksiin sienestyksen osalta. Sienten kauppaantuloon vaikuttivat biologiset sekä ekonomiset tekijät; sateella oli positiivinen vaikutus herkkutattien ja rouskujen kauppaantulomääriin ja hinnalla negatiivinen vaikutus herkkutattien ja kantarellien kauppaantulomääriin. 

Tulokset edistävät vakaata ja kestävää raaka-ainehankintaa kauppasienten arvoketjuihin tarjoamalla uutta tietoa sienten kauppantulosta ja kestävän poiminnan rajoista sekä kehittämällä konkreettisia keinoja siententuotannon kytkemiseksi metsäsuunnitteluun ja sienten suunnitelmalliseen poimintaan.   

• Tahvanainen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: veera.tahvanainen@uef.fi

Välimeren alueella maaperän eroosioprosessit ovat yleisiä johtuen alueen ilmastosta, vaihtelevasta topografiasta sekä ihmisten pitkästä historiallisesta vaikutuksesta sekä intensiivisestä maankäytöstä. Metsillä on tärkeä suojaava rooli kamppailussa eroosiota sekä maaperän köyhtymistä vastaan. Tutkimus keskittyi i) arvioimaan metsätunnusten yhteyttä maaperän eroosioon metsissä, ja ii) sisällyttämään eroosioriski osaksi metsäsuunnittelua. Ensimmäinen tavoite keskittyi eroosion esiintymiseen mahdollisesti vaikuttavien tekijöiden, kuten metsän rakenteen ja koostumukseen, kasvupaikan sekä maankäytön tunnuksiin. Toinen tavoite oli sisällyttää eroosioriskin osaksi monitavoitteista metsäsuunnittelua. Aineistona käytettiin Espanjan kansallista metsä inventointi tietoa, joka sisälsi perinteisten puu ja koeala tietojen lisäksi maaperän eroosion havaintoja. Mallintamismenetelminä käytettiin luokittelupuu sekä logistisen regression analyyseja. Eroosioriskimallit kehitettiin sekä metsikkö että maisematasolle, lisäksi mallien avulla tuotettiin alueellisia todennäköisyyskarttoja. Lopuksi mallit integroitiin simulointi optimointi järjestelmään, jonka avulla eri metsänkäsittely vaihtoehtoja arvioitiin.

Tulosten mukaan eroosion esiintyminen metsikkötasolla oli yhteydessä metsätyyppiin sekä metsän rakenteeseen. Esimerkiksi eroosio riski oli kohonnut semiarid alueiden harvapuustoisilla rinteillä sekä toisaalta tiheissä Abies alba ja Facus sylvatica metsissä. Maisematasolla eroosioriskiä kasvattivat metsikön matala pohjapinta-ala, maaperätyyppien andisol ja cambisol esiintyminen, valuma-alueen suuri pinta-ala sekä kaltevuus, päällystämättömien teiden esiintyminen sekä kaupunkimaisen maankäyttömuodon kasvu. Kehitettyjen mallien avulla eroosioriski integroitiin metsikkötasolla monitavoitteisen metsäsuunnittelun tavoitteeksi yhdessä puuntuotannon ja rakenteellisen monimuotoisuuden kanssa. Tulokset osoittivat, että tarkasteltujen kolmen ekosysteemipalveluiden välillä on riippuvuuksia, jotka vaihtelevat rinteen kaltevuuden sekä kiertoajan mukaan. Tutkimuksen tulokset voivat auttaa eroosiolle alttiiden metsien tunnistamisessa Välimeren alueilla, jolloin eroosioriski ja sen pienentäminen voidaan ottaa huomioon metsäsuunnittelussa.

• Selkimäki, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: mari.selkimaki@uef.fi

Väitöskirja tutkii metsänomistajien näkemyksiä metsiin liittyvistä päätöksenteon tukipalveluista ja tiedon käyttöä niissä. Päätöstukipalveluita ovat esimerkiksi metsäsuunnittelu ja metsänomistajien neuvonta metsien käytöstä. Metsien käyttöön liittyvät päätökset tehdään ja toimeenpannaan monitoimijaisessa verkostossa, joka tuottaa, jakaa ja hyödyntää tietoa teknisissä ja sosiaalisissa tietämysjärjestelmissä. Tutkimus käsittelee yksityisomistuksessa olevia metsiä Suomessa. Ilmiötä tarkastellaan sekä metsänomistajien että metsäpalvelujen tarjoajien näkökulmasta. Monimenetelmäinen väitöskirja koostuu kolmesta tutkimusartikkelista ja yhteenvedosta. Tutkimuksessa käytetään kahta kyselyaineistoa metsänomistajille, toimijaverkoston ryhmäkeskusteluja sekä muistiinpanoja metsäammattilaisten koulutuspäivistä.  

Tulokset osoittavat, että puuntuotantoa painottavat metsänomistajat pitivät nykyisiä päätöksenteon tukipalveluja hyödyllisimpinä, kun taas luontotavoitteiset tai monitavoitteiset metsänomistajat olivat tyytymättömämpiä saamiensa tietopalveluiden ja neuvojen monipuolisuuteen. Metsänomistajien metsänhoitomieltymykset ovat monipuolisempia kuin pelkkien yleisten metsänomistamisen tavoitteiden perusteella vaikuttaa. Suurin osa metsänomistajista on kiinnostunut puuntuotannon ohella monipuolistamaan metsiensä hoitoa muiden metsänkäyttötapojen edistämiseksi. Kaksi tietämysjärjestelmää, tekninen ja sosiaalinen, vaikuttavat tiedon käyttöön metsien käyttöön liittyvässä päätöksenteossa ja päätösten toimeenpanossa. Metsiin liittyvien toimijoiden ja organisaatioiden sisällä ja niiden välillä on useita tiedonkulun epäjatkuvuuskohtia. Tekninen tietämysjärjestelmä ja siten koodattu tieto hallitsevat tiedon tuottamista ja käyttöä. Metsätalouden organisaatiot eivät ole täysin tunnistaneet sosiaalisen tietojärjestelmän roolia ja sen toiminnan merkitystä. Riippumattomuus ajasta ja paikasta, palvelun ilmaisuus ja helppokäyttöisyys tekevät sähköisestä Metsään.fi - päätöstukipalvelusta houkuttelevamman metsänomistajille. Metsävaratiedon puute tai sen heikoksi koettu laatu ja yhteensopimattomuus metsänomistajien arvojen tai tavoitteiden kanssa vähentävät metsänomistajien kiinnostusta käyttää verkkopalvelua.

Metsänomistajat odottavat päätöksenteon tukipalveluiden tunnistavan heidän moninaiset tavoitteensa metsien omistamisessa ja hoidossa. Luontoarvojen huomiointiin ja erilaisten tavoitteiden integrointiin tarvitaan tietopalveluita. Tieto- ja neuvontapalvelujen puute liittyen muuhun kuin tasaikäisrakenteiseen puuntuotantoon havaittiin ongelmaksi kaikissa kolmessa tutkimuksessa. Koodatun, metsävaroihin liittyvän tiedon dominointi, sosiaaliset rakenteet ja käytänteet, jotka heikentävät hiljaisen tiedon liikkumista organisaatiossa ja taloudellisten tavoitteiden korostuminen heikentävät tiedonkulkua. Metsäsektorin organisaatiot ovat avainasemassa vallitsevien päätöksenteon tukikäytäntöjen muuttamisessa, mutta toistaiseksi uusien käytäntöjen kehitys on ollut hidasta.

• Pynnönen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: sari.pynnonen@helsinki.fi

Pohjoisen pallonpuoliskon ikiroudan alueet varastoivat noin 50 % maapallon maaperän hiilivaroista. Noin neljänneksen ikiroudasta on ennustettu sulavan vuosisadan loppuun mennessä ja sulaminen altistaa jäätyneet hiilivarat hajoamiselle, jolloin nämä varastot muuttuvat hiilen nieluista kasvihuonekaasulähteiksi. Suuri osa ikiroudan alueesta sijaitsee boreaalisella metsävyöhykkeellä, joka tällä hetkellä toimii merkittävänä hiilinieluna. Ilmastonmuutoksen myötä metsäpalot voivat kuitenkin yleistyä. Metsäpalot edesauttavat ikiroudan sulamista, jolloin nämä metsämaat muuttuvat hiilinieluista lähteiksi. 

Tässä väitöskirjassa tutkitaan, kuinka metsäpalot vaikuttavat maan orgaanisen aineksen laatuun ja kasvihuonekaasupäästöihin ikiroudan alueella. Tutkimustapoina on käytetty orgaanisen aineksen kemiallista fraktiointia, maainkubointeja ja kasvihuonekaasujen manuaalisia kammiomittauksia.

Tutkimuksissa havaittiin, että metsäpalot kasvattivat aktiivisen kerroksen (kausittaisesti sulava ja jäätyvä kerros) paksuutta ikiroudan päällä, muuttivat kasvillisuussuhteita, maan orgaanisen aineksen paksuutta ja hiilivarastoja. Palot huononsivat maan orgaanisen aineksen laatua, joka ilmeni helppoliukoisen orgaanisen aineksen suhteellisena vähentymisenä, ja nostivat orgaanisen aineksen lämpötilaherkkyyttä. Myös raskaampien isotooppien (¹³C ja ¹⁵N) suhteellinen osuus oli suurempi palon jälkeen. Kammiomittaukset osoittivat, että palo aluksi pienensi hiilidioksidipäästöjä ja nämä päästöt palasivat alkuperäiselle tasolleen noin 50 vuotta palon jälkeen. Sen sijaan metsäpaloilla ei ollut merkittävää vaikutusta metaani- ja dityppimonoksidivoihin.

Metsäpalot vaikuttavat kasvihuonekaasujen vapautumiseen ikiroudan maista. Tulevaisuudessa ikiroudan varastoiman orgaanisen aineksen kohtalo on riippuvainen sen hajoamisherkkyydestä, metsäpalojen esiintyvyydestä ja metsien uudistumiskyvystä, joka mahdollistaa ikiroudan uusiutumisen muuttuvassa ilmastossa. Kokonaisvaltaisen käsityksen muodostaminen ikiroudan ekosysteemien tulevista päästöistä vaatii lisätutkimuksia, jotka ottavat huomioon kunkin ekosysteemin erityispiirteet.

• Aaltonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: heidi.m.aaltonen@helsinki.fi

Kantojen korjuu bioenergian tuotantoa varten on vaihtoehto, jolla Suomen metsäsektori voi kiihdyttää biotaloutenakin tunnetun vihreän talouden kehitystä. Lisäksi se osallistuu keskusteluun siitä, kuinka kantojen korjuu vaikuttaa tuhon aiheuttajien hallintaan. Tämä väitöskirja analysoi ja tekee synteesin bioenergian tuotantoa varten tapahtuvan kantojen korjuun kestävyydestä, erityisesti metsien terveyden ja yhteiskunnallisen hyväksynnän kannalta. Tämän vuoksi tutkimuksessa käytettiin monitieteistä lähestymistapaa. Ihmistoiminnan vaikutuksia, kannonkorjuun muodossa, tukkimiehentäin (Hylobius abietis) lisääntymiseen, syöntiin ja taimivaurioihin tutkittiin kenttäkokeilla. Sidosryhmien käsitystä kantojen korjuusta ja sen hyväksyttävyydestä tutkittiin kyselyllä ja kirjallisuuskatsauksella. Kenttäkokeet osoittivat, että kantojen korjuulla on toissijainen vaikutus tukkimiehentäin lisääntymisen ja syönnin säätelyn kannalta. Kyselyly osoitti vastaajien jakaantuvan siinä, miten kantojen korjaamisen koettiin vaikuttavan tukkimiehentäin torjuntaan, istutuspaikan valmisteluun ja bioenergian tuotantoon. Lisäksi sosiaalista hyväksyttävyyttä käsittelevässä tutkimuksessa todettiin, että tältä osin tutkimustulokset ovat olleet ristiriitaisia viime vuosikymmeninä. Tämän seurauksena yleisön ajatukset kantojen korjuusta bioenergian tuottamiseksi ovat edelleen hämmentyneitä. Kyselyn tulosten mukaan ylemmät virkamiehet suhtautuivat erityisen kriittisesti kantojen korjuuseen, kun taas viljelijät ja metsäammattilaiset olivat sen kannalla. Koska Suomen tavoitteena on olla biotalouden edelläkävijä, pitää tietämystä ja kantojen korjuun sosiaalista hyväksymistä bioenergian tuotannossa päivittää. Lisäksi teknologinen investointi ja kantojen korjuun hyväksyttävyys markkinoilla edistävät biotaloutta. Siksi tulevan tutkimuksen on syytä keskittyä kantojen korjuun vaikutuksiin suhteessa metsäpolitiikan tavoitteisiin päivittämällä ohjeistusta siten, että niissä otetaan huomioon sidosryhmien näkemykset.

• Rahman, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: abul.rahman@uef.fi

Globaalimuutos muuttaa jäljellä olevien luonnontilaisten boreaalisten metsien rakennetta ja dynamiikkaa. Näiden metsäekosysteemien muutoksilla on suuria vaikutuksia esimerkiksi luonnon monimuotoisuuteen ja hiilen kiertoon. Siksi on keskeistä ymmärtää miten luonnontilaisten metsien rakenne ja dynamiikka muuttuvat.

Väitöskirjassani tarkastelen luonnontilaisten boreaalisten metsien rakenteen vaihtelua tilassa ja muutosta ajassa kolmella Pohjois-Fennoskandiassa ja kahdella itäisessä Pohjois-Amerikassa sijaitsevalla tutkimusalueella. Hyödynnän ilmakuvilta visuaalisesti tulkittua latvuspeittävyyttä, maastomittauksia sekä puiden vuosilustoista saatavia kasvuhistoriatietoja metsärakenteen vaihtelun ja muutoksen tarkastelussa. Kolmelta ajanhetkeltä vuosien 1959 ja 2011 väliltä tehdystä visuaalisesta tulkinnasta laskettiin systemaattinen ja satunnainen tulkintavirhe, ja niitä hyödynnettiin Bayes-päättelyssä erotettaessa uskottavaa ekologista vaihtelua tai muutosta ilmakuvatulkinnan virheestä.

Väitöskirjassani kuvaan uuden menetelmän ja käytän sitä metsärakenteen spatiaalisen vaihtelun ja muutoksen tarkasteluun. Menetelmää hyödyntäen havaitsimme uskottavaa spatiaalista vaihtelua ja muutosta jokaisen tutkimusalueen metsien rakenteessa. Sekä muutos, että vaihtelu ilmenivät useilla mittakaavatasoilla, jotka olivat samankaltaisia eri tutkimusalueilla. Vaikka eri prosessien havaittiin aiheuttavan metsärakenteen vaihtelua eri mittakaavatasoilla, vaihtelun mittakaavatasojen samankaltaisuus tutkimusalueiden välillä osoittaa, että boreaalisista luonnonmetsistä saatetaan tunnistaa luonteenomaisia metsärakenteen vaihtelun mittakaavatasoja, jotka ovat riippumattomia esimerkiksi erilaisista valtapuulajeista tai häiriökierroista. Metsärakenteen muutoksen monimittakaavainen tarkastelu osoitti huomattavimpien muutosten tapahtuneen suurilla, neliökilometrien mittakaavatasoilla.

Väitöskirjani osoittaa historiallisten kaukokartoitusaineistojen käyttökelpoisuuden sekä käytön haasteet metsätutkimuksessa. Havaintoni luonnonmetsien rakenteen monimittakaavaisesta vaihtelusta ja muutoksesta, näiden mittakaavatasojen tunnistettavuudesta, erotettavuudesta ja laskennallisesta määrityksestä sopivat hierarkiateorian ja hierakkisen laikkudynamiikan viitekehykseen. Toisaalta havaitsemani laaja-alainen muutos on ristiriidassa vallitsevan boreaalisten luonnonmetsien muutosta kuvaavan teorian, pienaukkodynamiikan, kanssa. Väitöskirjani tuloksista voidaan päätellä tutkimieni metsien muuttuneen ensisijaisesti laaja-alaisten kasvuympäristön muutosten, esimerkiksi häiriökierron tai kasvuolosuhteiden muutosten, vuoksi. Nämä laaja-alaiset muutokset ovat kasvattaneet tutkimieni metsien puuston biomassaa viimeisten vuosikymmenten aikana.

• Kulha, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: niko.kulha@helsinki.fi

Venäjällä on noin 43 miljoonaa hehtaaria FSC (Forest Stewardship Council) -järjestelmän mukaisesti sertifioituja metsiä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin sertifioinnin piiriin kuuluvien ja kuulumattomien metsäyhtiöiden suhtautumista metsäsertifiointiin ja niiden näkemyksiä sertifioinnin hyödyistä sekä perusteista olla ottamatta käyttöön sertifiointijärjestelmää. Tutkimuksessa selvitettiin myös yhtiöiden puunhankinnassaan käyttämien laittomien hakkuiden seuranta- ja estämiskäytäntöjen tehokkuutta. Lisäksi analysoitiin lievät ja vakavat poikkeamat FSC:n vaatimuksista vuosina 2011-2015 FSC:n periaatteittain, alueittain ja erikokoisilla vuokrametsäalueilla.

Tutkimus osoitti, että sekä metsäsertifiointiin sitoutuneet että sitä soveltamattomat yhtiöt näkevät metsäsertifioinnin mahdollisuutena saada taloudellista hyötyä ja laajentaa tuotteiden markkinoita. Metsäsertifiointi nähdään keinona päästä uusille markkinoille ja sitä kautta lisätä tuotteiden myyntiä sekä lisäksi varmistaa puun laillisuus ja parantaa yhtiön mainetta ja kilpailukykyä kansainvälisillä markkinoilla (tutkimus I). Yhtiöiden omat puun alkuperän seurantasysteemit ja Due Diligence -käytännöt osoittautuivat käyttökelpoisiksi, mutta kaipaavat edelleen kehittämistä täyttääkseen EU:n puutavara-asetuksen vaatimukset (tutkimus II). Tutkimuksessa kävi ilmi, että sekä Luoteis-Venäjällä että koko Venäjän federaatiossa lievät poikkeamat sertifiointikriteereistä olivat lisääntyneet vuoden 2011 jälkeen: vuonna 2011 niitä oli 221 ja vuonna 2015 363. Tämä kehitys oli yhdenmukainen metsäsertifioinnin piirissä olevien metsien kokonaispinta-alan kasvun kanssa. Eniten lieviä ja vakavia poikkeamia havaittiin sekä Luoteis-Venäjällä että koko Venäjän federaatiossa FSC:n periaate 6:n kohdalla. Tutkimuksen tulosten mukaan Luoteis-Venäjällä poikkeamia oli eniten suurten metsäalueiden vuokraajilla (tutkimukset III ja IV). Koko Venäjän federaatiossa lieviä ja vakavia poikkeamia oli kuitenkin eniten pienten metsäalueiden vuokraajilla (tutkimukset III ja IV).

• Trishkin, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences http://orcid.org/0000-0001-5398-2544 Sähköposti: maxim.trishkin@uef.fi

Tässä työssä tutkittiin kasvun sekä puuaineksen tiheyden ja anatomian fenotyyppistä vaihtelua ja niiden välisiä korrelaatioita 41-vuotiailla kuusen (Picea abies (L.) Karst.) klooneilla ja provenanssihybridi-klooneilla. Lisäksi tutkittiin pituuden kehitystä yhden kasvukauden ajan ja pakkaskestävyyden kehitystä ensimmäisen kasvukauden lopussa niiden siemensyntyisillä jälkeläisillä erilaissa ilmastokäsittelyissä (lämpötilan ja/tai hiilidioksidin nousu) kasvihuoneolosuhteissa.

Yhdellä suomalaisella kloonilla (V43) ja kahdella suomalais-saksalaisella hybridillä (V449 ja V381) oli keskimääräistä suurempi runkotilavuus verrattaessa 25 tutkimuksessa mukana ollutta alkuperää keskenään (Artikkeli I). Niillä oli myös selvästi suurempi puuaineksen tiheys verrattuna kaikkien alkuperien keskimääräiseen puuaineksen tiheyteen. Lisäksi kloonin isän havaittiin vaikuttavan puuaineksen tiheyteen.

Viidellä alkuperällä, joiden puuaineksen anatomiaa tutkittiin, havaittiin eroja trakeidien pituudessa, niiden soluseinien (mitattiin kaksinkertaisena) paksuudessa, kevät- ja kesäpuun leveydessä sekä kesäpuun trakeidien ontelon läpimitassa (Artikkeli II). Edellä mainitut muuttujat, kuten myös ydinsäteiden lukumäärä, korreloivat kevät- ja kesäpuun leveyden ja tiheyden kanssa. Lisäksi pihkatiehyeiden vieressä sijaitsevien trakeidien soluseinän paksuus erosi muiden trakeidien soluseinien paksuudesta (Artikkeli II). Alkuperien maantieteellinen kotiseutu voi vaikuttaa näihin eroihin.

Kasvihuonekokeessa kohotettu lämpötila lisäsi taimien pituuskasvua sekä viivästytti ja lyhensi syksyistä pakkaskestävyyden kehitystä  kaikilla alkuperillä (Artikkeli III). Hiilidioksidipitoisuuden kohotus ei vaikuttanut pituuskasvuun eikä pakkaskestävyyden kehittymiseen. 

Tulevaisuudessa tämän työn tulokset eri genotyyppien ja alkuperien puuaineksen ominaisuuksien vaihtelusta voivat olla hyödyksi metsänjalostustyön tukena. Lisäksi jatkossa vaikuttaisi olevan tarpeen selvittää alkuperän vaikutusta myös puuaineksen kemialliseen koostumukseen.

• Levkoev, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: eino.levkoev@uef.fi

Puut pyrkivät välttämään ja vähentämään bioottisia ja abioottisia stressitekijöitä eri keinoilla, havupuut mm. pihkan avulla. Pihka varastoi myös suuria määriä monoterpeenejä, jotka samoin kuin muut kasvien tuottamat haihtuvat hiiliyhdisteet (BVOC, biogenic volatile organic compounds), esimerkiksi metanoli, asetaldehydi ja asetoni, ovat tärkeä osa puiden viestintää ja ilmakehän kemiaa haihtuessaan puusta ilmaan. BVOC yhdisteiden emissioihin ja pihkan toimintaan vaikuttavat eri ympäristötekijät, jotka edelleen vaikuttavat puiden puolustautumiskykyyn.

Tämän väitöskirjan tavoitteena on selvittää mikä rooli eri ympäristötekijöillä ja puun fysiologisilla prosesseilla on metsämännyn (Pinus sylvestris) pihkan toiminnassa ja rungon ja neulasten BVOC emissioissa, keskittyen erityisesti puun vesitalouden ja vedenkuljetuksen vaikutuksiin. Pihkan painetta mitattiin painemittareilla ja BVOC emissioita käyttäen jatkuvatoimisella massaspektrometriä ja dynaamista kammiosysteemiä. Lisäksi sekä pihkan että BVOC emissioiden koostumusta tutkittiin kaasukromatografialla.

Lyhyellä aikajänteellä pihkan painetta ja BVOC emissioita sekä rungolta että neulasista selitti parhaiten lämpötila. Pidemmällä aikajänteellä pihkan paine ja rungon monoterpeeniemissiot laskivat maan vesipitoisuuden ja puun vesipotentiaalin laskiessa. Myös vesiliukoisten yhdisteiden – metanolin, asetonin ja asetaldehydin – emissiot rungolta ja neulasista olivat yhteydessä maan vesipitoisuuteen ja puun vedenkuljetukseen, viitaten siihen, että näiden aineiden kuljetus veteen liuenneena voi vaikuttaa olennaisesti niiden emissioihin.  

Tulokset osoittavat, että puun runko voi olla tärkeä BVOC emissioiden lähde, ja että suhteellisen pienet muutokset veden saatavuudessa voivat vaikuttaa puun BVOC emissioihin ja pihkan paineeseen, vaikka lämpötila onkin tärkein niitä selittävä tekijä. Tämä tieto voi auttaa ymmärtämään eri ympäristötekijöiden mahdollisesti aiheuttamia muutoksia mäntyjen puolustuskyvyssä, sekä parantamaan BVOC emissioiden mallinnusta liittämällä myös puun runko mallien BVOC lähteisiin. 

• Rissanen, University of Helsinki, Insitute for Atmospheric and Earth System Research / Forest Sciences Sähköposti: kaisa.rissanen@helsinki.fi

Tässä väitöskirjassa tarkastellaan yhteisöpohjaisen metsien hallinnan toteutusta ja ilmaston muutoksen hillitsemiseen liittyviä interventioita. Niiden vaikutuksista on erityisesti tarkasteltu hyötyjen oikeudenmukaisen jakautumisen, heikoimmassa asemassa olevien ryhmien osallistumisen sekä REDD+ ohjelmien sosiaalisten vaikutusten näkökulmasta Nepalin Terai-alueella. REDD+ (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation + forest conservation, sustainable management of forests and enhancement of carbon stocks) tarkoittaa kansainvälistä rahoitusmallia metsäkadosta ja metsien köyhtymisestä aiheutuvien hiilidioksidipäästöjen ehkäisemiseksi. Nepalissa varsinkin heikoimmassa asemassa olevien henkilöiden mukanaolo päätöksenteossa ja oikeuden mukainen hyötyjen jakaminen ovat osa luonnonvarahallinnan tavoitteita. Samanaikaisesti sekä kansainvälisellä että kansallisella tasolla on epäselvyyttä siitä, millaisia metsien hallinnan järjestelmiä voidaan toteuttaa paikallistasolla, kun pyritään tehokkaaseen metsien suojeluun ja hoitoon. Metsien hallintaan liittyvien toimien, kuten REDD+ interventioiden, tarkempi tarkastelu on kuitenkin tarpeen, jotta voidaan ymmärtää niiden yhteiskunnallisia vaikutuksia ja arvioida luonnonvarahallinnan vuorovaikutteisuutta.

Tämä tapaustutkimus perustuu laadulliseen haastatteluaineistoon, joka on kerätty kolmelta metsätalousalueelta, joissa on toteutettu REDD+ interventioita. Tutkimusmenetelminä on käytetty ryhmäkeskusteluja, syvähaasteluja ja osallistuvaa havainnointia. Tutkimuksen teoreettisen viitekehyksen avulla tarkastellaan poliittisten tavoitteiden ja metsän hallinnan sosiaalisten vaikutusten samankaltaisuuksia ja eroja. Tutkimuksessa pyrittiin tunnistamaan tekijät, jotka vaikuttavat interventioista saatujen hyötyjen tasa-arvoiseen jakautumiseen. Lisäksi tutkimus arvioi, miten nykyiset vuorovaikutteiset politiikkaprosessit ja käytännössä vallitseva Dalits-järjestelmä vaikuttavat yhteisöjen asukkaiden yhdenvertaisuuteen REDD+ interventioiden hyötyjä jaettaessa.  

Terai-alueella yhteisömetsien köyhät käyttäjät olivat erittäin riippuvaisia metsävaroista mutta rikkaat käyttäjät hyötyvät enemmän REDD+ interventioista. Yhteisöpohjaisessa metsätaloudessa heikommassa asemassa olevien ryhmien osallistumisen muodolliset rakenteet eivät tarjoa riittävästi tilaa yhdenvertaisuudelle. Ja näin REDD+ interventioiden hyödyt eivät ole jakautuneet tasaisesti. REDD+ ohjelman täytäntöönpano on kuitenkin myös tukenut myönteisesti yhteisöjen metsäalueiden hallintaa. Epäedullisessa asemassa olevien ryhmien suhteellinen edustus on saavutettu ja vuorovaikutteisuus on lisääntynyt. Jatkossa uudenlaisia kriteerejä tulee kehittää, jotta metsistä erittäin riippuvaisten käyttäjien sisällyttäminen yhteisömetsien hallintaa olisi etusijalla.

• Devkota, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: bishnu.devkota@uef.fi

Väitöskirja Lapin ympäristökiistojen kulttuuriset tekijät tarkastelee millaisia kulttuurisia merkityksiä Lapin luonto ja sen käyttö saa paikallisten ihmisten ja maankäyttöä ohjaavan hallinnon parissa. Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä konfliktinhallinta ovat väitöskirjan läpäiseviä peruskäsitteitä ja teemoja, joiden toteutumista tarkastellaan useiden eri tapaustutkimusten kautta. Tutkimuksen maantieteellinen pääpaino on saamelaisten kotiseutualueella Ylä-Lapissa, ei kuitenkaan tiukasti sinne rajautuen.

Väitöskirja koostuu seitsemästä erillisartikkelista, jotka on julkaistu kotimaisissa ja ulkomaisissa tieteellisissä sarjoissa. Artikkeleiden teoreettinen viitekehys ankkuroituu luonnonvarojen ja ympäristökiistojen hallintaa koskeviin sekä kulttuurintutkimuksen jaettujen merkitysten teorioihin. Käytetyt aineistot ovat kysely- ja haastattelututkimusaineistoja – aineistot sekä analyysimenetelmät ovat siten määrällisiä ja laadullisia. Tutkimus asettuu yhteiskuntatieteellisen ympäristötutkimuksen kenttään.

Tutkimuksen keskeisiä havaintoja on, että Lappiin sijoittuvia ympäristökiistoja ja niiden hallintaa luonnehtii toimijoiden moninaisuus ja kohtaamattomuus. Osapuolten roolit ja motiivit ympäristökiistojen käsittelyssä ovat usein epäselvät tai ongelmalliset, eikä jaettua ymmärrystä kiistan luonteesta, syistä ja mahdollisista seurauksista useinkaan synny. Suomalaiselta yhteiskunnalta ja valtion maita hallinnoivalta Metsähallitukselta on puuttunut sellaisia institutionaalisia rakenteita ja toimintatapoja, jotka ovat kulttuurisensitiivisiä ja kykenevät sosiaalisesti kestävästi hallinnoimaan Lapin luonnonvaroja ja niitä koskevia kiistoja. Uusia aiempaa parempia toimintatapoja on kuitenkin viime vuosina otettu käyttöön.

Lapissa korostuu perinteisten elinkeinojen kuten poronhoidon ja luonnonvarojen kotitarvekäytön merkitys ja arvostus, mutta niiden saamia kulttuurisia sisältöjä ei aina tunnisteta. Väitöskirjan teesi on, että luonnonkäytön ja ympäristökiistojen hallinnassa tarvitaan kulttuurisensitiivistä otetta. Nopean kulttuurimuutoksen läpikäyneessä Ylä-Lapissa menneisyys on vahvasti läsnä ja selittää paikallisten ihmisten luonnonkäyttöön liittämiä arvostuksia ja merkityksiä. Luonnonsuojelu on varsinkin Ylä-Lapissa merkittävä maankäyttömuoto, jonka toteuttaminen kaipaa kulttuuriset tekijät tunnistavia ja avoimempia lähestymistapoja saavuttaakseen paikallisväestön hyväksynnän ja tuen. Luonnonsuojeluhankkeissa kannattaa jatkossa hyödyntää luontoon ja sen käyttöön liittyvää kulttuurista tietoa yhdessä ekologisen tiedon kanssa, jotta hankkeet saavat myönteisen vastaanoton.

• Jokinen, Helsingin yliopisto, Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta Sähköposti: mikko.jokinen@luke.fi

Yksityismetsänomistajat ovat tärkeitä metsien ekosysteemipalveluiden tarjoajia ja käyttäjiä. Metsänomistajien rakenteellisten ja yleisten elämäntyylin muutosten myötä metsänomistuksen tavoitteet ovat tulleet monipuolisemmaksi ja he korostavat metsien aineettomia arvoja puuntuotannon ohella. Näin ollen metsänomistajat ja heidän monipuoliset metsänomistuksen tavoitteensa ovat mahdollinen tiedonlähde, kun tarkastellaan metsien hyödyntämättömiä mahdollisuuksia, jotka voisivat edesauttaa metsäsektoria säilyttämään kannattavuuden tulevaisuudessa matkalla kohti biotaloutta.

Tämä väitöskirja selvittää uusien metsätalouspalveluiden kysynnän ajureita ja metsiin perustuvan liiketoiminnan mahdollisuuksia metsänomistajien tavoitteiden ja heidän metsään liittämiensä merkitysten näkökulmasta. Metsään ja sen omistamiseen liittyviä tavoitteita ja merkityksiä tutkitaan sosiodemografisesta ja metsänomistajan kestävän elämäntyylin näkökulmasta, jotka johtavat yleisempään tutkimukseen metsänomistajien näkemyksistä metsien käytöstä ja metsäsektorin näkymistä tulevaisuudessa. Väitöskirjan ensimmäisessä artikkelissa tuodaan esille myös metsänomistajien tavoitteiden tutkimisen menetelmiin liittyviä uusia näkökulmia. Väitöskirjan tavoitteena on saavuttaa syvällisempi ymmärrys metsänomistajien tavoitteista ja tutkia kuinka tätä tietoa voitaisiin käyttää metsätalouden ja muiden metsään perustuvien tuotteiden ja palveluiden kehittämisessä ja markkinoinnissa.

Tulokset näyttävät kuinka metsänomistuksen tavoitteita voidaan analysoida järjestelmällisesti. Tutkimus havainnollistaa myös kuinka tietyt metsänomistajasegmentit arvostavat metsien kauneutta ja luonnon monimuotoisuuden suojelua enemmän kuin perinteistä rahallista arvoa. Metsänomistajat, jotka ovat enemmän kestävään kulutukseen suuntautuneita korostavat enemmän metsien moninaisia hyötyjä, kun heitä verrataan vähemmän kestävään kulutukseen suuntautuneisiin metsänomistajiin. Tämän väitöskirjan johtopäätöksissä todetaan, että metsien tulevaisuuden arvon luominen perustuu monipuolisuuteen, ja on tärkeää laajentaa näkökulmaa raaka-aineen hallitsevuudesta kohti monipuolisempaa metsien käyttöä.  Siten on välttämätöntä tunnistaa asiakkaiden vaatimukset monipuolisemmista metsätalouspalveluista, jotta täytetään metsänomistajien moninaiset tarpeet, mutta vaatimusten tunnistaminen on tärkeää myös uusien metsään perustuvien liiketoimintamahdollisuuksien näkökulmasta.

• Häyrinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: liina.hayrinen@helsinki.fi

Suomen metsiä on laajasti avohakattu ja harvennettu, soita on ojitettu ja lannoitettu. Tällaiset toimenpiteet ovat muuttaneet metsien elinympäristöjä, mutta toimenpiteiden vaikutukset suursieniin tunnetaan huonosti. Tässä väitöskirjassa on tutkittu sieniyhteisöjä boreaalisissa metsissä ja turvemailla. Erityistä huomiota on kiinnitetty mykorritsa- (puitten kanssa symbioosissa elävät sienet) ja lahottajasieniin (kuollutta orgaanista ainetta lahottavat helttasienet, kotelosienet, tatit, kupusienet, käävät ja kääväkkäät) metsäpalo- ja kulotusalueilla sekä säästöpuuryhmien merkitykseen sienikunnan kahdessa suuressa ryhmässä, kanta- ja kotelosienissä. Väitöskirjan tulokset perustuvat maastossa kerättyihin laajoihin ja monivuotisiin sieniaineistoihin. Kitsin metsäpaloalueelta sieniä kerättiin 12 vuotta ja muilta tutkimusalueilta 4 vuotta. Tutkimusalueilta määritettiin yli 550 sienilajia.

Tuoreissa kangasmetsissä esiintyi enemmän mykorritsa- ja lahottajalajeja kuin kuivahkoilla ja kuivilla metsätyypeillä. Ojittamattomilla rämetyypeillä esiintyi vähemmän makrosienilajeja kuin ojitetuilla korpi- ja rämetyypeillä. Harvinaisia ja uhanalaisia helttasieniä, kääpiä ja kääväkkäitä havaittiin vain harvoin talousmetsissä.

Metsäpalot lisäsivät sienten itiöemien määrää ja muuttivat sieniyhteisöjen koostumusta. Mykorritsalajien monimuotoisuus oli suurinta sellaisilla paloalueilla, joissa tulen voimakkuus oli vähäistä tai se oli keskinkertaista. Tällaisilla paloalueilla lajimäärä oli kolme kertaa suurempi kuin voimakkaan palon alueilla. Sieniyhteisöjen muutos palaneilla alueilla oli nopeaa palonjälkeisinä vuosina.

Kulotuksella ja säästöpuuryhmillä (jätetyn puuston määrä) oli suurin merkitys makrosienikasvustoihin. Nämä vaikutukset olivat kuitenkin hyvin riippuvaisia sienten toiminnallisesta ryhmästä. Avohakkuilla oli kaiken kaikkiaan haitallinen vaikutus makrosieniin; erityisesti mykorritsasienet hävisivät avohakkuun jälkeen. Monet lahottajalajit kasvoivat ainoastaan palaneilla alueilla ja säästöpuuryhmillä oli lievä positiivinen vaikutus makrosienten esiintymiseen, mukaan lukien mykorritsasienet.

Tutkimustulokset osoittavat, että makrosieniyhteisöt ovat monimuotoisia ja ne eroavat toisistaan eri metsä- ja suotyypeillä. Tehokkaalla metsänhoidolla, erityisesti avohakkuulla on yleensä negatiivinen vaikutus makrosieniin, mukaan lukien ruokasienet. Metsäpaloja jäljittelevillä metsien kulotuksella ja säästöpuuryhmillä voidaan säilyttää sieniyhteisöjen monimuotoisuutta myös talousmetsissä.

• Salo, Natural Resources Institute Finland (Luke), Bioeconomy and environment Sähköposti: kauko.salo@luke.fi

Hyönteisten aiheuttamat metsätuhot lisääntyvät ilmaston muuttuessa. Kotoperäisten hyönteislajien lisäksi vieraslajit uhkaavat metsien terveyttä. Saman aikaisesti tuhojen lisääntyessä, lisääntyy myös niiden ennustamiseen liittyvä epävarmuus. Tehokkaita menetelmiä metsien terveyden seurantaan tarvitaan kiireellisesti, jotta tuhoista aiheutuvia negatiivisia vaikutuksia voitaisiin ehkäistä tai vähentää. Tehokkaan metsien terveyden seurannan tueksi tarvitaan valtava määrä tarkkaa tietoa laajoilta alueilta. Tietoja on myös pystyttävä päivittämään usein. Tarvittavaa tietoa ei voida tuottaa ainoastaan perinteisiin menetelmiin tukeutuen. Viime aikojen nopea kehitys kaukokartoitus- ja paikkatietomenetelmissä, kuten myös spatiaalisten mallien ja algoritmien kehitys, on tuottanut uusia tehokkaita keinoja metsävarojen seurantaan. Näiden menetelmien mukauttaminen metsätuhojen kartoitukseen ja metsien terveyden seurantaan on vaativaa. Metsänterveyden seurantaan liittyvä epävarmuus vaikuttaa myös menetelmien soveltamiseen.

 Väitöskirja koostuu yhteenvedosta ja kuudesta osajulkaisusta, joissa tutkitaan hyönteistuhojen seurantaa ja arviointia monella eri mittakaavalla. Tutkimuksissa on hyödynnetty useita eri kaukokartoitus- ja mallinnusmenetelmiä. Tarkastelun mittakaava vaihtelee yksittäisen puun tasolta mannertason malleihin. Työssä vertaillaan myös hyönteistuhojen seurantaa erityyppisillä metsäalueilla Fennoskandiasta Pohjois-Amerikkaan. Tuhon laajuus, intensiteetti ja jakautuminen maastossa vaihtelevat huomattavasti, riippuen muun muassa hyönteislajista ja alueesta. Tästä vaihtelevuudesta johtuen kaukokartoitus ja mallinnusmenetelmät tulee tarkasti valita niin, että ne sopeutuvat kyseisen tuhon havaitsemiseen ja seurantaan. Myös käytettävä tieto ja aineistot vaikuttavat sopivien menetelmien ja mittakaavan valintaan. Spatiaalinen resoluutio, sekä mittakaava, jolla tuhoa tarkastellaan ovat tärkeässä asemassa seurannan onnistumisen kannalta. Seurannan ajoitus ja temporaalinen resoluutio vaikuttavat huomattavasti siihen, voidaanko kyseessä oleva tuho havaita ilmasta käsin. Oikea ajoitus vaikuttaa myös hyönteistuhojen negatiivisia seurauksia vähentävien toimenpiteiden oikea-aikaiseen toteutukseen.

 Metsien terveyden kattava seuranta olisi saatava osaksi metsäalueitten monitorointijärjestelmiä. Tämä seuranta sisältäisi parhaimmillaan yhdistelmän korkean ja matalan resoluution kaukokartoitusta ja spatiaalisia malleja, joita yhdistelemällä voitaisiin taata joustava ja kustannustehokas metsien terveyden monitorointijärjestelmä, joka toimisi erilaisissa ympäristöissä yli ilmasto- ja kasvillisuusgradienttien. Nopeasti kehittyvä satelliittiteknologia, sekä vapaasti käytettävät aineistot saattavat olla tärkeä osa järjestelmiä. Viime aikaisesta kehityksestä huolimatta, runsaasti uutta tutkimusta on vielä tehtävä, ennen kuin metsien terveyden tehokas seuranta voidaan mukauttaa käytännön tasolle.  

• Kantola, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: tuula.kantola@helsinki.fi

Maailman metsät altistuvat uudenlaiselle stressille ilmastonmuutoksen myötä. Tuhohyönteiset sekä patogeenit siirtyvät uusille leveysasteille ja kuumuuden aiheuttama stressi lisääntyy, mikä johtaa lisääntyneeseen puiden kuolleisuuteen sekä kasvaneeseen metsäpalojen määrään maailmanlaajuisesti. On vaikeaa arvioida, kuinka voimakasta metsien heikentyminen ilmastonmuutoksen myötä on minkä vuoksi tarvitaan uusia harhattomia menetelmiä metsien kunnon arviointiin. Kaukokartoitusmenetelmillä voidaan mitata useita eri muuttujia metsistä, mutta stressin havaitseminen aikaisessa vaiheessa on ollut haastavaa muutoksien hienovaraisuudesta johtuen. Monikanavalaserkeilausteknologialla on potentiaalia havaita aikaisia puun heikentymisen merkkejä tarjoamalla tarkkaa kolmiulotteista tietoa sekä informaatiota puun heijastuvuudesta useilla eri aallonpituuksilla samanaikaisesti.

Tämän väitöskirjan päätavoitteena oli tutkia monikanavalaserkeilauksen kykyä havaita ja arvioida useiden eri stressitekijöiden aiheuttamaa puun heikentymistä. Tämä tehtiin tutkimalla kaukokartoituksen avulla havaittavaa puiden heikentymisen indikaattoria, lehtien vesipitoisuutta. Väitöskirjassa kehitettiin uusia menetelmiä lehtien vesipitoisuuden arviointiin monikanavalaserkeilauksen avulla useilla eri mittakaavoilla yksittäisistä lehdistä kokonaisiin latvuksiin. Myös lehtien vesipitoisuuden ja erilaisten puun heikentymistä aiheuttavien stressitekijöiden välistä suhdetta tutkittiin, jotta stressin ja vesipitoisuuden välistä riippuvuutta voitaisiin ymmärtää paremmin.

Osatutkimukset I-III keskittyivät tutkimaan lehtien vesipitoisuuden sekä laserintensiteetin, eli laserin heijastaman valon, välistä yhteyttä usealla aallonpituudella. Ensin, hyperspektrilaserkeilainta, joka havaitsee kahdeksaa eri aallonpituutta, käytettiin muutosten havaitsemiseen tuoreiden sekä kuivuuskäsiteltyjen mäntyjen sekä kuusten välillä (osatutkimus I). Sitten tehtiin tutkimus yksittäisillä lehdillä sekä neulasryhmillä (osatutkimus II) käyttäen mäntyä, kuusta, metsälehmusta, vaahteraa sekä rauduskoivua ja havaittiin vahva riippuvuus lehtien vesipitoisuuden sekä 1550 nm ja 690 nm aallonpituuksista lasketun indeksin välillä. Tämän jälkeen osatutkimuksessa III tutkittiin neulasten kosteuspitoisuuden arviointia monikanavalaserkeilauksen avulla sekä patogeenin ja kuivuuden aiheuttamaa lehtien vesipitoisuuden vaihtelua kuusen taimilla. Sinistäjäsienellä infektoitujen taimien neulasten vesipitoisuus vähentyi nopeasti, kun taas kuivuuskäsiteltyjen taimien vesipitoisuus pysyi tasaisempana erittäin voimakkaaseen kuivuuteen asti. Neulasten kosteuspitoisuus sekä heikentyneet taimet pystyttiin ennustamaan hyvällä tarkkuudella käyttäen indeksiä, joka oli laskettu 1550 nm ja 905 nm aallonpituuksista.

Kehitettyä menetelmää sekä neulasten kosteuspitoisuuden ja puun heikentymisen välistä yhteyttä tutkittiin osatutkimuksessa IV kirjanpainajan (Ips typographus L.) heikentämässä metsässä. Monikanavalaserkeilauksen avulla pystyttiin erottamaan hyvällä tarkkuudella (90% yleistarkkuus) kirjanpainajan saastuttamat puut jo silloin kun latvus ei vielä osoittanut visuaalisia heikentymisen merkkejä. Laserintensiteetin avulla pystyttiin havainnoimaan pihkavuotoja rungossa, mikä auttoi terveiden puiden luokittelussa. Huomattiin myös, että neulasten kosteuspitoisuus laskee jo pian kirjanpainajan iskeytymisen jälkeen.

Tämä väitöskirja edistää sekä objektiivisen ja automatisoitavan menetelmän kehitystä, jolla voidaan havaita ja mitata puiden heikentymistä, että lehtien vesipitoisuuden ja puiden heikentymisen välisen yhteyden ymmärtämistä. Väitöskirjan tuloksista julkaistaan myös populääri musiikki- ja videoteos nimellä: Idän Proffa feat. Linda Ilves – Keilaa puita. Video julkaistaan täällä: http://bit.ly/keilaapuita.

• Junttila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: samuli.junttila@helsinki.fi

Väitöskirjassa esitetään yhteenveto neljästä tapaustutkimuksesta, joissa keskityttiin metsähakkeen toimitusketjun uudelleenmuotoiluun erityisesti terminaaliratkaisujen osalta ja toimitusketjun suorituskyvyn parantamiseen koneiden parannetun teknologian ja säädön avulla. Työn tavoitteena oli analysoida ja parantaa metsähakkeen toimitusketjun polttoainetaloutta ja energiatehokkuutta muuttamalla harvesterin asetuksia, tutkia uuden innovaation, hybridihakkurin, suorituskykyä ja kehittää vaihtoehtoisia tapoja hyödyntää syöttöterminaaleja hakkeen toimitusketjussa. Työssä käytettiin kahta tutkimusmenetelmää: työntutkimusta ja diskreettiä tapahtumasimulointia (DES). Työntutkimus keskittyi yksittäisten koneiden suorituskyvyn ja niiden muutosten tutkimiseen, DES-menetelmää käytettiin metsähakkeen koko tuotantoketjun organisointivaihtoehtojen tutkimiseen. Tutkimuksen tuloksena saatiin seuraavat havainnot ja päätelmät: 1) yksioteharvesterin asetuksilla on tilastollisesti merkittävä vaikutus polttoainetalouteen; 2) hybridihakkuri parantaa haketuksen energiatehokkuutta, vaikka analysoidun prototyypin tuottavuus olikin alhaisempi kuin perinteisten hakkureiden; 3) syöttöterminaalit metsähakkeen toimitusketjussa tehostavat koneiden käyttöastetta ja mahdollistavat toimitusten tehostamisen erityisesti korkean kysynnän talvikuukausina ja siten alentavat tukipolttoaineiden tarvetta ja 4) erilaisilla hakkuri- ja kuorma-autoyhdistelmillä voidaan parantaa kustannuskilpailukykyä. Nykyisen metsähakkeen toimitusketjun suorituskykyä ja energiatehokkuutta voidaan parantaa integroidulla lähestymistavalla, jossa huomioidaan fysikaalisen tason, teknologisen tason, yritystason ja teollisuustason energiatehokkuuksia.

• Prinz, Natural Resources Institute Finland (Luke), Production systems Sähköposti: robert.prinz@luke.fi

• Mäki, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: mari.maki@helsinki.fi

Maankäyttö vaikuttaa ilmastoon useaa eri kautta. Väitöskirjassa tarkastellaan, kuinka maankäytön ilmastovaikutuksia voidaan ohjata optimaalisesti (eli hyvinvoinnin maksimoivalla tavalla) markkinapohjaisia välineitä (kuten tukia ja veroja) hyödyntäen. Väitöskirja koostuu neljästä osajulkaisusta ja yhteenvedosta. Kukin osajulkaisuista käsittelee erillistä maankäyttösektorin ilmasto-ohjaukseen liittyvää aihetta.

Ensimmäisessä osajulkaisussa kuvataan kattava biomassan, maaperän ja tuotteiden hiilivarastoja ohjaava politiikka. Erityistä huomiota kiinnitetään maaperän hiilivarastoihin kohdistuvaan ohjaukseen.

Toinen osajulkaisu koskee hakkuutähteiden energiakäytöstä aiheutuvien hiilidioksidipäästöjen ohjausta. Näiden päästöjen haitallisuutta verrataan fossiilisten päästöjen haitallisuuteen. Vertailuun perustuen esitetään, kuinka hakkuutähteiden ja fossiilisten polttoaineiden hiilidioksidiverot voitaisiin yhdenmukaistaa.

Kolmannessa osajulkaisussa tarkastellaan lisäisyysperiaatteen soveltamista metsien hiilitukiin. Ainoastaan lisäisen hiilenvarastoinnin tukeminen vaikuttaa metsikkötason tarkastelussa onnistuvan kiertoaikaa vääristämättä, jos ohjaus toteutetaan hinnoittelemalla kaikki hiilivuot ja keräämällä ylimääräiset (ei-lisäiset) hiilituet pois verottamalla metsämaata tuottavuuden mukaan. Markkinatasolla näin muotoiltu ohjaus kuitenkin vääristää kiertoaikoja ja maan jakautumista eri käyttöihin. Vääristymät voidaan välttää, jos maan verotus kohdistetaan kaikkeen muuhunkin maankäyttöön metsien ohella.

Neljännessä osajulkaisussa esitellään uusi käsite: säteilypakotteen yhteiskunnallinen rajakustannus (engl. Social Cost of Forcing (SCF)). SCF on säteilypakotteen voimistamisesta aiheutuvan yhteiskunnallisen rajahaitan rahallinen arvo. Se on säteilypakotteen perushinta, jonka avulla voidaan arvottaa erilaisia ilmastoa lämmittäviä tekijöitä (kuten kasvihuonekaasupäästöjä tai metsän albedon lämmittävää tehoa). SCF:iin perustuvat hinnat ovat keskenään johdonmukaisia, joten ne soveltuvat käytettäväksi kustannus-hyötyanalyysissa hiilidioksidinpäästöjen yhteiskunnalliseen kustannukseen perustuvan hinnan rinnalla. Niitä voidaan myös hyödyntää erilaisiin ilmastoa lämmittäviin tekijöihin kohdistuvan ohjauksen yhdenmukaistamiseen.

Yhdessä väitöskirjan neljä osajulkaisua tukevat maankäyttösektorin ilmastopolitiikan suunnittelua.

• Rautiainen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: aapo.rautiainen@luke.fi

Metsä uusiutuvana luonnonvarana tarjoaa mahdollisuuksia edistää biotaloutta, energiaturvallisuutta ja ympäristöhyötyjä. Väitöskirjan tavoitteena on analysoida metsäbiomassaan perustuvan bioenergiatuotannon kasvavaa potentiaalia (metanoli, Fischer Tropsch biodieseli, CHP) Suomessa. Tutkimuksessa sovellettiin spatiaalisesti täsmällistä, teknillis-taloudellista Mixed Integer Linear Programming (MILP) -mallia, jolla optimoitiin uusien bioenergian jalostusyksiköiden sijoituspaikkakuntia minimoimalla tuotantoketjun kokonaiskustannuksia. Samalla otettiin huomioon metsäresurssin tarjonta, teollisuuden kilpailutekijät ja energian kysyntä. Optimointimallin soveltamisen lisäksi toteutettiin Puolassa 210 maanviljelijän kyselytutkimus, jolla tunnistettiin keskeisiä yhteiskunnallisia parametrejä, joiden hyödyntäminen auttaa tulevaisuudessa optimoimaan tuotantoyksiköiden sijaintia, kun otetaan huomioon bioenergiatuotannon arvoketjun taloudelliset, ympäristöön liittyvät sekä yhteiskunnalliset näkökohdat.

Tutkimuksen tulokset tarjoavat investoijille ja päätöksentekijöille arvokasta tietoa, kun hahmotellaan energiaa koskevaa maantieteellistä suunnittelustrategiaa, ja kohdataan samalla nestemäisten liikennepolttoaineiden ja metsähakkeen osalta Suomen 2020 -luvun energiatuotannon tavoitteet. Mallin tulokset sisältävät kustannusperusteisesti optimaalisen laitospaikkakunnan, teknologiavalinnan, raaka-ainevarannon allokoinnin mukaan lukien tuontimahdollisuus, raaka-aineen tarjontaketjun, sivutuotteiden myyntitulot ja hiilidioksidipäästöjen vähenemisen. Malliparametrien herkkyystarkastelu osoitti, että investointikustannukset, konversiotehokkuus ja lämmön hintavaihtelut olivat yksikkövaikutuksien osalta merkittävimpiä parametrejä. Seuraavia vaikutusten merkittävyyden suhteen olivat raaka-aineen hinta, sähkön hinta, tuet ja kuljetuskustannukset. Havaitut parametrimuutokset epävarmoissa markkinaolosuhteissa, joita epävakaat politiikkatoimet ruokkivat, aiheuttaisivat tulevaisuudessa biopolttoaineisiin ja CHP-tuotantoon perustuvalle teollisuudelle merkittäviä haasteita niiden edistäessä metsäbiomassan käyttöä. Kyselytutkimus osoitti, että maanviljelijöiden halukkuus tarjota biomassaa saattaisi olla saatavuuden suhteen olennainen tuotannollinen varmuustekijä nestemäisten biopolttoaineiden tuotannolle ja CHP-teollisuudelle. Sosiaalisesti kattavien politiikkatoimien aikaan saaminen on siksi välttämätöntä pitkän aikavälin markkinavakautta ja tulevaisuuden menestymistä tavoittelevalle bioenergiateollisuudelle.

• Natarajan, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: karthikeyan.natarajan@uef.fi

Tietotarpeista metsien seurantaan liittyen on tullut entistä monitahoisempia. Jotta näihin tietotarpeisiin voidaan vastata, aineistojen tulee olla systemaattisesti tuotettuja, spatiaalisesti kattavia ja yksiselitteisiä, sekä niiden avulla tulee olla mahdollista havaita muutokset spatiaalisella ja temporaalisella resoluutiolla, jotka ovat yhteismitallisia sekä luonnon että ihmisen vaikutusten kanssa. Lisäksi raportointivelvollisuudet asettavat edelleen vaatimuksia läpinäkyvyyden, toistettavuuden ja aineistojen alkuperän suhteen. Väitöskirjan tavoitteena oli keskittyä näihin tarpeisiin sekä parantaa metsissä tapahtuvien häiriöiden ja niistä palautumisen seurannan mahdollisuuksia laajoilla alueilla.

Landsat-aikasarja tehostaa metsien seurannan mahdollisuuksia, erityisesti metsissä tapahtuvien häiriöiden jälkeisen palautumisen arviointia, kun taas komposiittikuvien tuottamisen lähestymistapa, jossa hyödynnetään parhaita saatavilla olevia pikseleitä, mahdollistaa Landsat-aikasarjan hyödyntämisen laajoilla metsäalueilla. Osajulkaisuissa I ja IV tunnistettiin metsien seurannan tietotarpeita ja liitettiin niitä komposiittikuvan tuottamisen kriteereihin sekä aineistojen saatavuuteen Kanadassa ja Suomessa. Osajulkaisussa II kehitettiin menetelmiä ja havainnollistettiin niitä tuottamalla laajan alueen yhtenäiset Landsat-komposiittikuvat, joista tunnistettiin muutokset, laskettiin jatkuvat muutospiirteet sekä tuotettiin vuosittaiset tiedot, jotka ovat olennaisen tärkeitä metsien seurannan kannalta. Osajulkaisussa III kansallista seurantamenetelmää testattiin Kanadan yli 650 Mha metsäekosysteemien alueella ja se mahdollisti yksityiskohtaiset analyysit kohteissa, joissa oli tapahtunut metsäpalo tai päätehakkuu edellisen 25 vuoden aikana (1985-2010). Lisäksi metsien lyhyen ja pitkän ajan palautumista pystytiin arvioimaan. Palautumista kuvaavista sävyarvopiirteistä tuotettiin lisätietoa osajulkaisuissa V ja VI. Osajulkaisussa V metsien palautumista kuvaavien sävyarvojen hyödyllisyyttä arvioitiin ja vahvistettiin vertaamalla niitä metsien peitteisyyden ja pituuden kriteereihin, jotka saatiin lentolaserkeilausaineistosta. Osajulkaisussa VI tutkittiin ja määrällistettiin maastossa mitattujen metsän rakenteen ja puulajisuhteiden vaikutusta palautumista kuvaaviin sävyarvoihin.

Keskittymällä metsien seurantajärjestelmien neljään tärkeimpään näkökulmaan, tietotarpeeseen, aineistojen saatavuuteen, menetelmäkehitykseen, ja tuotettuun tietoon, väitöskirjatutkimukset osoittivat, että yhdistämällä lähestymistapa, jossa komposiittikuvat tuotetiin hyödyntämällä parhaita saatavilla olevia pikseleitä, ja Landsat-aikasarja on mahdollista tuottaa sellaista tietoa ja aineistoja, joissa on tarvittavat ominaisuudet laajojen alueiden metsien seurantaa varten, samalla kun mahdollistetaan myös kokonaisvaltaisempi arviointi metsissä tapahtuvista häiriöistä ja metsien palautumisesta niiden jälkeen.

• White, University of Helsinki, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0003-4674-0373 Sähköposti: joanne.white@canada.ca

Useat patogeeniset sienet aiheuttavat havupuiden terveydelle haasteen. Juurikääpien lajikompleksi (Heterobasidion annosum sensu lato) on yksi merkittävimmistä havupuiden tuhonaiheuttajista boreaalisissa metsissä. Nämä patogeenit aiheuttavat eurooppalaisissa metsissä juuri- ja tyvilahoa, joiden seurauksen syntyvät vuosittaiset 800 miljoonan euron taloudelliset tappiot. Juurikääpiä torjutaan useilla erilaisilla menetelmillä, mutta siitä huolimatta taloudelliset tappiot ovat huomattavia. Siten on edelleen tarpeen kehittää vaihtoehtoisia torjuntamenetelmiä, jotta metsiä voidaan suojella juurikäävän aiheuttamilta tuhoilta.

Juurikäävillä elää monimuotoinen virusyhteisö, joka koostuu lähinnä partitiviruksista. Tässä työssä tutkittiin näitä viruksia tarkoituksena löytää sellaisia viruksia, joiden vaikutus isäntäsieneen on haitallinen. Kuvasimme kuusi uutta partitiviruslajia (HetPV), jotka infektoivat neljää juurikääpälajia. Nämä virukset ovat sukua Helicobasidium mompa partitivirus V70:lle. Tutkimuksemme osoitti, että HetPV13-an1 aiheutti vakavan fenotyyppisen heikennyksen sekä luontaiselle että eksoottiselle (viruksen ei-luontainen isäntä) isäntäsienikannalle. Viruksella tartutetun ja viruksettoman sienirihmaston vertailu RNA-sekvensoinnin avulla osoitti, että HetPV13-an1 vaikutti 683 männynjuurikäävän geeniin, joista 40% ilmentyi korkeammalla ja 60% matalammalla tasolla. RT-qPCR-analyysi osoitti, että männyn- ja kuusenjuurikäävän vaste HetPV13-an1-virukselle oli erilainen. Lisäksi kuusenjuurikäävän kykyä kasvaa puussa testattiin 46 elävällä kuusella, jolloin ilmeni että viruksella tartutetun sienen kasvu oli merkittävästi heikompaa kuin virusvapaalla verrokilla.

Tässä tutkimuksessa analysoitiin myös kahdeksan partitiviruskannan genomisegmenttien tai RNA-transkriptien määriä. Sienet olivat peräisin eri maantieteellisiltä alueilta: Kreikasta, Puolasta, Suomesta, Venäjältä ja Bhutanista. Kunkin viruskannan RNA-transkriptien määrät olivat johdonmukaiset suhteessa kasvatuslämpötiloihin.

Lisäksi rihmastojen kasvunopeutta mittaava testi osoitti että HetPV13:n ja HetPV15:n yhteisinfektio vähensi isännän kasvua jopa 95% verrattuna viruksesta puhdistettuun sienikantaan, mutta kaksoisinfektiot, joissa oli mukana HetPV11, johtivat vaihteleviin lopputuloksiin. Sienivirusten siirtymistehokkuutta selvittävässä kokeessa selvisi, että HetPV15-pa1:n siirtyminen rihmastojen välillä nousi nollasta 50%:iin jos vastaanottavassa rihmastossa oli HetPV13-an1 virus. Molemmilla viruksilla infektoidusta rihmastosta nämä virukset siirtyivät vastaanottavaan virusvapaaseen rihmastoon 90% tehokkuudella. Kaikkiaan tutkimuksen tulokset osoittavat, että samaa rihmastoa infektoivien virusten ja niiden isäntien välinen vuorovaikutus on erittäin monimutkainen ja ennakoimaton. Tästä huolimatta partitivirusinfektioit vaikuttavat erittäin lupaavalta keinolta rajoittaa juurikääpätuhoja havumetsissä.

• Kashif, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: muhammad.kashif@luke.fi

Euroopan energia- ja ympäristöpolitiikalla on laaja vaikutus pohjoismaisiin metsätuotemarkkinoihin. Opinnäytetyössä keskitytään neljään pääkysymykseen. Ensinnäkin Suomen ja Ruotsin metsätuotteiden markkinoiden kulutuksen, tuotannon ja kaupan maailmanlaajuisten muutosten vaikutukset. Toiseksi tutkitaan fossiilisten polttoaineiden (hiili) korvaamista metsäpohjaisen biopolttoaineen avulla edistävien toimenpiteiden tehokkuutta. Kolmanneksi verrataan ja arvioidaan pohjoismaiden tutkimustietoa Euroopan unionin muiden alueiden kanssa, mikä perustuu asiantuntijoiden käsityksiin Euroopan unionin 2020-tavoitteiden saavuttamisesta. Neljänneksi ennustetaan Ruotsin, Suomen, Tanskan ja Norjan uusiutuvan energian ja puupolttoaineen energian tuotannon keskinäistä vuorovaikutusta. Ensimmäisessä ja neljännessä tutkimuksessa tehtiin ekonometrinen analyysi, toinen tutkimus suoritettiin kehittämällä teoreettinen malli, ja kolmannessa tutkimuksessa analysoitiin kyselylomakkeella kerättyä dataa.

Tulokset osoittavat, että vuosina 1981–2012 rakennemuutosvuodet olivat 1991 ja 1992 suomalaisen mallin osalta ja 2004, 2005 ja 2006 Ruotsin mallin osalta. Fossiilisten polttoaineiden korvaava tutkimus osoitti, että verojen ja tukien yhdistäminen lisää biopolttoaineiden kokonaiskysyntää ja lisää fossiilisten polttoaineiden korvaamista noin 19% ja 31%. Alueellinen arviointi osoitti, että Pohjoismaiden asiantuntijoiden mielestä, joita oli valtaosa (82–93%) Euroopan unionin asiantuntijoista, vakaita ja riittäviä kannustimia ehdotettiin uusiutuvan energian tavoitteiden saavuttamiseksi biomassalle. Yleinen mielipide oli, että 2020-tavoitteita ei saavuteta. Lopuksi uusiutuvan energian ja puupolttoaineen välinen arvio osoittaa, että uusiutuvien energialähteiden saannilla oli aina positiivinen reaktio ja puupolttoaineella oli aina negatiivinen reaktio omiin ja keskinäisiin positiivisiin impulsseihin. Opinnäytetyössä todetaan, että verot ja tuet vaikuttavat yhdessä voimakkaasti fossiilisten polttoaineiden korvaamiseen metsäpohjaisilla biopolttoaineilla. Odottamattomat impulssit voivat lisätä uusiutuvan energian tuotantoa ja vähentää puupolttoaineiden tuotantoa, ja johdonmukaiset ja riittävät poliittiset välineet ovat välttämättömiä Euroopan unionin tavoitteiden saavuttamiseksi.

• Khanam, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: tahakh@student.uef.fi

Sahateollisuuden liiketoimintastrategiat perustuvat perinteiseen (tuotelähtöiseen) liiketoimintalogiikkaan. Perinteiset kilpailukyvun lähteet, kuten alhaisemmat hinnat tai tuotannon tehokkuus, eivät ole enää riittäviä turvaamaan sahateollisuuden kannattavuutta. Siirtyminen valmistusyrityksestä palveluliiketoimintaan sisältää merkittävää potentiaalia asiakkaan kokeman arvon kasvattamiseen ja siten sahateollisuuden kilpailukyvyn parantamiseen. Palveluliiketoiminnan perusajatuksena on arvonluonti yhteistyössä palvelun tuottajan, asiakkaan ja muiden osapuolten kanssa. Näin ollen asiakas on liiketoiminnan keskiössä, haastaen perinteistä tuotelähtöistä ajattelutapaa.

Työn tavoitteena on selvittää sahateollisuuden liiketoimintamallin muutosta kohti asiakasläjtöisyyttä ja palveluliiketoimintaa. Koska arvoketjun toimijat ovat kytköksissä toisiinsa, tutkimuksessa tarkastellaan koko puutuoteteollisuutta. Muutosta kuvataan palvelulogiikan avulla (service logic), joka korostaa yrityksen ja  asiakkaan välistä vuorovaikutusta. Työn uutuusarvo on asiakaslähtöisyyden ja palvelulogiikan soveltaminen sahateollisuuden kontekstissa. Lisäksi siinä tarkastellaan innovaation ja digitalisaation merkitystä alan kilpailukyvyn lähteenä. Tulokset perustuvat sekä tapaus- että haastattelututkimuksiin (n = 36).

Tulosten perusteella saha- ja puutuoteteollisuudella on paljon hyödyntämätöntä potentiaalia kilpailukykyvyn kasvattamiseksi, jonka se voi savuttaa siirtymällä kohti asiakaslähtöisyyttä ja palveluiliikeotimintaa. Siirtyminen vaatii merkittäviä strategisia muutoksia, kyseenalaistaen nykyiset toimintatavta ja periaatteet. Muutos alkaa ymmärryksellä siitä, mitä asiakaslähtöisyys merkitsee. Tarvitaan lisää ymmärrystä asiakkaiden tarpeista ja prosesseista, joiden perusteella yritykset voivat arvioida ja kehittää omaa tarjoomaansa. Keskeistä palveluliiketoiminnan onnistumisessa on asenteiden muutos kohti asiakaslähtöisyyttä – ei pelkästään omassa organisaatiossa, vaan läpi arvoketjujen. 

• Makkonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: marika.makkonen@gmail.com

Metsän kasvu on tärkeimpiä tunnuksia metsävarojen suunnittelussa ja eri käyttötarpeisiin tehdyissä metsäympäristön kehitystä kuvaavissa simulointimalleissa. Perinteisesti puulajeittaiset kasvumallit on tehty laajojen alueiden koeala-aineistosta mallintamalla, jolloin paikallisten olosuhteiden vaihtelu ei tule kovin tarkkaan huomioiduksi. Paikallisen kartta- ja muun paikkatiedon avulla on mahdollista kalibroida ja tarkentaa kasvuennusteita.Tässä tutkimuksessa käytettiin paikkatietopohjaisia maaston pintamallista johdettuja kosteustunnuksia, lentokone gamma-säteilyn mittauksia ja latvuspeiton estimaatteja. Käytetyssä aineistossa oli yhteensä 9987 lukupuuta, 1118 koepuuta ja 197 koealaa. Tilastollisessa analyysissä käytettiin sekamallinnusta ja koneoppimisen menetelmiä. Näiden paikkatieto aineistojen avulla puulajeittaisia paikallisia ennusteita onnistuttiin parantamaan 6-18 % puun läpimitan kasvun ennusteita. Parannus oli suurinta karuilla mailla.

• Mohamedou, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: cheikh.mohamedou@uef.fi

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

Työssä kehitettiin kuusen (Picea abies (L.) Karst.) alkiomonistusmenetelmää ja sen lisäystehokkuutta, tavoitteena yhdistää alkiomonistus käytännön metsänjalostukseen ja käytössä oleviin taimituotantomenetelmiin. Työssä tutkittiin erityisesti i) alkioiden kypsytys- eli maturaatiovaiheen, kylmävarastoinnin, solukkoviljelyalustalla tapahtuvan idätyksen ja taimitarhakasvatuksen olosuhteiden (laboratorio-taimitarha rajapinta) vaikutusta solukkotaimien elävyyteen ja kasvuun (Artikkelit I ja II); ii) mahdollisuuksia parantaa alkiomonistukseen perustuvan taimituotannon tehokkuutta säilyttäen samalla lisäysaineiston perinnöllinen monimuotoisuus (Artikkelit I ja II); sekä iii) mahdollisuutta kasvattaa lisäystehokkuutta käyttämällä solukkotaimia pistokasemoina (Artikkeli III). Tavoitteiden saavuttamiseksi toteutettiin sarja solukkoviljely- ja taimikasvatuskokeita. Lisäksi arvioitiin alkiomonistuksen kustannusrakenne sekä menetelmäkehityksen vaikutus kustannuksiin.

Menetelmäkehityksen tuloksena tuotettujen alkioiden määrä kaksinkertaistui tuotantoyksikköä kohden, solukkotaimien elävyys lähes kaksinkertaistui ja pituuskasvu taimitarhalla lisääntyi siinä määrin, että solukkotaimien kasvatusaika taimitarhalla lyheni yhdellä vuodella aiempaan verrattuna. Solukkotaimia pystyttiin tuottamaan 356 eri genotyypistä, mikä oli 50 % testatuista, syväjäädytettynä säilötyistä ja sulatetuista genotyypeistä. Menetelmäkehitys alensi solukkotaimien tuotantokustannuksia 75 %. Työn tulokset osoittavat, että yhden viikon ajan laboratoriossa solukkoviljelyalustalla idätettyjä solukkotaimia voidaan kasvattaa kasvihuoneeseen koulinnan jälkeen siementaimien kanssa samoissa olosuhteissa ilman ylimääräisiä toimenpiteitä. Solukkotaimia on mahdollista lisätä edelleen pistokkaina: solukkotaimipistokkaat juurtuivat hyvin samoissa olosuhteissa, joita käytetään siementaimista leikatuille pistokkaille. Genotyyppien laajamittaisen kenttätestauksen aloittaminen on mahdollista käyttäen 5-12 solukkotaimea pistokasemoina.

• Tikkinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: mikko.tikkinen@luke.fi

Tässä tutkimuksessa analysoitiin metsänhoidon ja ilmastonmuutoksen voimakkuuden vaikutusta metsien ainespuuntuotantoon ja hiilivarastoon Suomessa, käyttäen metsikkötason (I)  ja metsäaluetason (II, III) metsäekosysteemimallilaskelmissa 28 maailmanlaajuisen ilmastonmuutosmallin tuloksia (CMIP5 tietokanta, RCP4.5 ja RCP8.5, vuodet 2010-2099.  Eri osatöissä selvitettiin ilmastonmuutoksen voimakkuuden ja puuston harvennusohjelmien (I, III) ja eri puulajien suosimisen (II) sekä hakkuiden ulkopuolelle jätettävän metsäpinta-alan (I) vaikutusta metsien tilavuuskasvuun, hiilenvarastoihin, ainespuutuotantoon ja sen taloudelliseen kannattavuuteen (I) sekä lahopuun määrään metsissä (III).  

Ilmastonmuutoksen vaikutus  metsien tilavuuskasvuun, hiilenvarastoihin, ainespuutuotantoon ja sen taloudelliseen kannattavuuteen sekä metsien lahopuun määrään vaihteli suuresti, riippuen maantieteellisestä alueesta, puulajista ja ilmastonmuutoksen voimakkuudesta. Eri puulajien ja alueiden vaste-erot kasvoivat myös ilmastonmuutoksen voimakkuuden lisääntyessä. Ilmastonmuutoksen kasvuvaikutukset olivat puulajista riippumatta Pohjois-Suomessa positiivisempia kuin Etelä-Suomessa. Koivun kasvu hyötyi eniten ilmastonmuutoksesta Etelä-Suomessa ja sen kasvu lisääntyi myös hyvin voimakkaan ilmastonmuutoksen vallitessa, toisin kuin kuusella ja osin myös männyllä. Hakkuiden ulkopuolelle jätettävän metsäpinta-alan määrän kasvu lisäsi metsien tilavuuskasvua, hiilenvarastoja ja lahopuun määrää, mutta alensi ainespuutuotantoa. Riippuen maantieteellisestä alueesta, puulajista ja ilmastonmuutoksen voimakkuudesta, hyvin erilaisia metsien hoidon sopeuttamiskeinoja voidaan tarvita, tulevaisuudessa jotta voidaan hyödyntää ilmastonmuutoksen positiiviset vaikutukset ja vähentää sen haitallisia vaikutuksia.

• ALRahahleh, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: laith.alrahahleh@uef.fi

Kaakkois-Aasian trooppiset suot ovat merkittäviä hiilen varastoja ja luonnon monimuotoisuuden keskittymiä. Pääasiallinen turvetta muodostava ja varastoiva ekosysteemi Kaakkois-Aasiassa on paksuturpeinen trooppinen suosademetsä. Hakkuut ja maankäytön muutos plantaaseiksi ja maanviljelyyn on aiheuttanut laaja-alaista suosademetsien tuhoa, ja samalla niiden suojelu ja ennallistaminen on tullut ajankohtaiseksi. Tämä väitöskirja keskittyy ensin luonnontilaisen suosademetsän pintaturpeen ominaisuuksiin, metsän pohjan pinnanmuotojen mikrotopografiaan ja kasvillisuuden esiintymiseen suhteessa pinnanmuotoihin. Näitä tietoja on käytetty hyväksi väitöskirjan toisen osan muodostavissa palaneiden ja kuivatettujen entisten suosademetsäalueiden ennallistamiskokeissa.

Tutkitussa luonnontilaisessa suosademetsätyypissä metsän pohjaa voidaan kuvata pinta-alaltaan vähäisempien mättäiden ja laajempien matalammalla sijaitsevien välipintojen jatkumoksi, jossa suurin osa maanpinnasta on pohjavedenpinnantason yläpuolella suurimman osan vuodesta. Toisin kuin boreaalisilla ja temperaattisilla soilla, metsän pohjan mikrotopografialla ei havaittu selkeää suuntautuneisuutta tai järjestäytyneisyyttä. Pintaturpeen rakenne ja kemia vaihtelivat suhteessa turpeen mikrotopografiseen sijaintiin niin, että useimpien kasviravinteiden pitoisuudet olivat korkeampia korkeammilla pinnoilla. Myös puut ja suuremmat puun taimet olivat keskittyneet korkeammille pinnoille, kun taas pienempiä taimia esiintyi kaikilla maanpinnantasoilla.

Ensimmäisessä taimi-istutuskokeessa testasimme 21 paikallisen puulajin soveltuvuutta palaneiden ja kuivatettujen alueiden uudelleenmetsittämiseen. Kokeen tuloksena saimme tietoa eri lajien taimien tulvan- ja kuivuudensiedosta, lajien soveltuvuudesta erilaisille alueille ja taimien sopivasta istutuskoosta. Toisessa taimi-istutuskokeessa kokeilimme pintakasvillisuuden perkauksen, lannoituksen ja mätästyksen vaikutusta taimien menestykseen viidellä jo aiemmissa ennallistusprojekteissa käytetyllä lajilla. Selvitimme myös alueella kaksi vuotta istutuksen jälkeen riehuneiden maastopalojen vaikutusta taimien selviämiseen.

Luonnontilaisesta suosademetsästä ja taimikokeista saamiemme tulosten avulla pystyimme lisäämään tietoa useiden lajien soveltuvuudesta suosademetsän ennallistamiseen.

• Lampela, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: maija.lampela@helsinki.fi

Kuusi (Picea abies (L.) Karst.) on metsänviljelyn pääpuulaji pohjoismaissa. Suomessa tuotetaan vuosittain noin 100 miljoonaa kuusen tainta. Kuusen siementuotanto on sidoksissa lajin lisääntymisbiologiaan: hyvät siemenvuodet toistuvat harvoin ja merkittävä osa siemenistä on tavallisesti tyhjiä tai hyönteisten vaurioittamia. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan siementen laadun eri osa-alueiden vaikutusta paakkutaimituotantoon sekä mahdollisuuksia parantaa siementen ja taimien laatua siementen esikäsittelyillä. Lisäksi tarkastellaan siementen laadun ja painon vaihtelua metsiköstä ja siemenviljelykseltä kerätyssä aineistossa ja vaihtelun merkitystä siemensaantoon.

Väitöskirjan ensimmäisessä osajulkaisussa eristettiin kaupallisista siemeneristä niissä esiintyvät sienet ja tutkittiin siementen liotuskäsittelyiden vaikutusta näiden runsauteen. Tutkituissa kolmessa siemenerässä esiintyi patogeenisiä sienilajeja, mutta suurin osa lajistosta oli saprofyyttistä. Taimipolteoireiden esiintyvyyttä tutkittiin agar-alustalla ja turpeessa tehdyissä orastumiskokeissa. Taimipoltteen yleisyys vaihteli siemenerittäin agar-alustalla, muttei turpeessa, mikä korostaa kasvatusolosuhteiden merkitystä siementen mukana leviävien sienitautien ehkäisemisessä.

Siementen liotuskäsittelyt aikaistivat itämistä laboratoriossa sekä orastumista taimitarhakokeissa. Liotuskäsittelyn avulla voitiin lajitella siemeneristä pois tyhjät ja hyönteisten vaurioittamat siemenet. Työn toisessa osajulkaisussa tarkasteltiin yksivuotiaaksi kasvatetuilla taimilla orastumisajankohdan ja taimien laadun yhteyttä. Mitä myöhemmin taimi orastui, sitä todennäköisemmin siitä kehittyi huonolaatuinen, ns. raakkitaimi. Siementen liotuskäsittelystä oli hyötyä 1,5-vuotiaaksi kasvatettujen taimien kehitykselle. Tulosten mukaan raakkitaimien osuus pieneni ja taimien koko kasvoi liotuskäsittelyn seurauksena. Tulosten perusteella esikäsittelyn vaikutus riippuu itämisen ja taimien alkukehityksen aikaisista olosuhteista.

Väitöskirjan neljännessä osajulkaisussa havaittiin täysien siementen osuuksien vaihtelevan yksittäisten puiden, tai siemenviljelyksillä kloonien, välillä. Metsikköaineistossa myös hyönteistuhojen osuus vaihteli puittain. Siementen keskipainot vaihtelivat niin ikään puiden tai kloonien välillä, mutta varianssikomponenttianalyysin mukaan kävyn sisäinen siementen painon varianssi on käpyjen ja puiden tai kloonien välistä painovaihtelua suurempaa. Siementen painolajittelu vaikuttaa näin ollen vähemmän siemenerän geneettiseen kokoonpanoon kuin aiemmin on ajateltu.

Siementen laatu ei ole siementuottajien, taimitarhatuotannon ja yhteiskunnan näkökulmista yhtenäinen käsite vaan laadun eri osa-alueet ovat niille eri tavoin merkityksellisiä, ja niiden keinot laadun ohjailuun ovat erilaisia.

• Himanen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: katri.himanen@luke.fi

Maaperä on metsäekosysteemin rakenteen ja toiminnan perusta. Maaperän biologiset, kemialliset ja fysikaaliset prosessit säätelevät koko metsän hiilen, ravinteiden ja veden kiertoa. Ihmisen toimenpiteet muuttavat suomalaisten metsämaiden rakennetta ja toimintaa ja edelleen metsäekosysteemin häiriödynamiikkaa.

Tässä väitöskirjassa määritettiin kahden maaperän rakenteeseen ja kemialliseen koostumukseen vaikuttavan toimenpiteen − kantojen korjuun ja tekopohjaveden muodostamisen – pitkäaikaisvaikutuksia metsämaaperän ja -kasvillisuuden rakenteeseen, toimintaan ja toipumiseen. Kantojen korjuussa maaperän pintakerros häiriintyy ja siitä poistuu hiiltä ja ravinteita korjattavien juurten ja kantojen mukana. Tekopohjaveden muodostaminen sadettamalla ravinnerikasta järvivettä harjualueille puolestaan lisää maaperään hiiltä ja ravinteita, ja käsittelyn tuloksena maaperän kemiallinen koostumus muuttuu ja metsäekosysteemi rehevöityy. Aiemmat kotimaiset tutkimukset näiden toimenpiteiden vaikutuksista on tehty korkeintaan muutamia vuosia toimenpiteiden päättymisen jälkeen eikä vaikutusten kestoa ja ekosysteemien toipumisnopeutta tunneta.

Kantojen korjuun vaikutuksia tutkittiin Keski- ja Etelä-Suomessa sijaitsevilla metsäalueilla ja tekopohjaveden ekosysteemivaikutuksia Keski-Suomessa sadetusimeytystä käyttävällä tekopohjavesilaitoksella. Tutkimuksissa tarkasteltiin metsäekosysteemin toipumista toimenpiteistä, jotka olivat päättyneet yli 10 vuotta aiemmin. Tulokset osoittavat, että kantojen korjuun ja sen jälkeen tehtävän maanmuokkauksen seurauksena kuusikoiden maaperän pintakerros häiriintyy laajalti rakenteeltaan ainakin yli 10 vuoden ajaksi. Orgaanisen aineen jakauman muuttuminen heijastuu maaperän hiilen ja typen dynamiikkaan. Suomalaisten havupuiden kannot ja paksujuuret ovat huomattava hiilen ja ravinteiden pitkäaikaisvarasto maaperässä, ja kantojen korjuun merkittävin ekologinen vaikutus on lahopuun ja sen hiilivaraston määrän väheneminen.

Tekopohjaveden muodostaminen sadettamalla muutti maaperän happamuuden ja ravinteisuuden sekä edelleen kasvilajiston, ja muutokset kestivät pitkään imeytyksen lopettamisen jälkeen. Tekopohjavesialueilla maaperän pH ja ravinteiden pitoisuudet olivat 12−15 vuoden jälkeen sadetuksen päättymisestä edelleen huomattavasti korkeampia sadetetuilla koealoilla kuin vertailualoilla. Myös aluskasvillisuuden lajien runsaussuhteet ja dynamiikka olivat edelleen muuttuneita.

Tulokset osoittavat, että maan pintakerroksen rakenne ja toiminta häiriintyy pitkäaikaisesti molempien käsittelyjen seurauksena. Ympäristövaikutusten keston ja niistä toipumisen tunteminen on ensiarvoisen tärkeää, jotta toimenpiteitä, kuten metsäenergian korjuuta ja sen päätöksentekoa ja vastaavasti tekopohjavesilaitosten toimintaa voidaan suunnitella mahdollisimman pienin ympäristöhaitoin.

• Kaarakka, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: lilli.kaarakka@helsinki.fi

Luonnontilansa menettäneitä metsäekosysteemeitä voidaan palauttaa lähemmäs luonnontilaa ennallistamalla. Ennallistaminen voidaan tehdä joko aktiivisesti palauttamalla luontaisia rakennepiirteitä tai passiivisesti jättämällä alue kehittymään itsekseen. Erityyppisten ennallistamiskeinojen vaikutukset metsien rakenteeseen ja ekologisiin prosesseihin, esimerkiksi maaperän tai kasvillisuuden ominaispiirteisiin, tunnetaan huonosti. Tässä tutkimuksessa selvitetään metsien erityyppisten ennallistamiskeinojen vaikutuksia maaperän orgaanisen aineen määriin sekä kasvillisuuteen itäsuomalaisissa havupuuvaltaisissa metsissä.

Tutkimuksen aineisto kerättiin suojelualueilta ja talouskäytössä olevista metsistä Pohjois-Karjalassa. Tutkimusalueilta mitattiin useita maaperän ja kasvillisuuden rakennetta kuvaavia tunnuksia. Lisäksi tutkittiin erityisesti lahoavien puunrunkojen vaikutuksia maaperän orgaanisen aineen hajotukseen ennallistamistoimien jälkeen.

Aktiivisessa ennallistamisessa sovellettiin metsän polttoa yhtenä ennallistamismenetelmänä, yhdessä erilaisten puuston hakkuiden kanssa. Osittain hakattujen, poltettujen metsien maaperän humus ja orgaanisen aineen määrä olivat alhaisempia kuin hakatuissa, mutta polttamattomissa vastaavissa metsissä. Myös kasvillisuuden biomassa väheni poltetuilla alueilla selvemmin kuin muilla alueilla. Metsän polton jälkeen monet kasvilajit vähenivät tai hävisivät alueellisesti yhdenmukaisesti, eikä kasvillisuuden rakenne vielä 10 vuoden kuluessa palautunut ennalleen. Säästöpuiden jättäminen käsitellyille alueille lievensi osittain palon vaikutuksia kasvillisuuden monimuotoisuuteen. Maaperän orgaanisen aineen hajotusta lisäsi läheisyys maassa makaavaan puunrunkoon, mutta tämä vaikutus näkyi vain polttamattomien runkojen lähellä. Poltettujen ja hiiltyneiden runkojen lähellä vastaavaa lisäystä hajotusnopeudessa ei havaittu, mikä viittaa aiemmin tuntemattomaan mekanismiin, joka kytkee metsäpalon maaperän hajotusprosesseihin hiiltyneen puuaineksen välityksellä. 

Passiivista ennallistamista tutkittiin yli sata vuotta sitten kaskiviljelyä varten poltettujen alueiden, mutta sen jälkeen luonnontilaan jätettyjen alueiden maaperän ja kasvillisuuden palautumisena. Kaskiviljelyn ja metsänpolttojen vaikutukset olivat havaittavissa metsän kasvillisuuden ja maaperän rakenteessa vielä yli sadan vuoden kuluttua. Kaskiviljelyyn käytetyillä alueilla koivujen määrä (tilavuus) oli edelleen suurempi ja maaperän orgaanisen aineen määrä alhaisempi kuin kontrollimetsissä. Tulosten mukaan pohjoisissa havumetsissä metsän passiivinen palautuminen voi siten kestää yli 100 vuotta, ennen kuin ekosysteemin ominaispiirteet palautuvat samaan tilaan, jossa ne olivat ennen häiriöitä. Erityisesti maaperän palautuminen ennalleen kestää pitkään ja ilmeisesti pitempään kuin kasvillisuuden palautuminen.

Tulokseni viittaavat siihen, että aktiivinen ja passiivinen ennallistaminen voivat johtaa hyvinkin erilaisiin ekosysteemin ominaispiirteisiin. Ennallistaminen esimerkiksi metsää polttamalla toteutetaan melko alhaisella palon voimakkuudella. Tällaiset palot eivät näytä aiheuttavan suuria tai pitkäkestoisia haitallisia muutoksia metsien maaperässä. Etenkään syvemmällä oleva kivennäismaa ei näiden polttojen yhteydessä muokkaudu, minkä vuoksi ekosysteemin toipuminen on mahdollista. Tutkimuksessani ei kuitenkaan ollut mahdollista koota tai pystytty kattavasti analysoimaan pitkiä aikasarjoja, jotka liittyvät metsien aktiiviseen ja passiivisen ennallistamiseen. Tällaisiin tutkimuksiin jää ilmeinen tarve jatkossa. Tulokseni kuitenkin merkitsevät sitä, että erilaiset ennallistamistavat voivat tuottaa ekologisesti erilaisia tuloksia: passiivisessa ennallistamisessa tavoitellaan koko ekosysteemin palautumista kokonaisuutena, kun taas aktiivisessa ennallistamisessa voidaan palauttaa tiettyjä yksittäisiä ekosysteemin piirteitä tai lajeja. Näiden ennallistamismenetelmien ero tulisi jatkossa tunnistaa aiempaa paremmin.

• Čugunovs, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: mihails.cugunovs@uef.fi

Luonnolliset häiriötekijät voivat nopeasti muuttaa metsien rakennetta sekä lajien välisiä suhteita. Niiden vaikutukset voivat myös vaarantaa metsäekosysteemin tuottamien palveluiden ja tuotteiden hankintaa. Sen vuoksi metsänhoidon suunnitelmien laadinnassa on hyvin tärkeää ottaa huomioon luonnolliset häiriötekijät. Tämä tutkimus esittää yleiset puitteet riskien sisällyttämiseksi pitkän aikavälin metsähoitoon kahden päävaiheen avulla: 1) riskien arviointi (tuhojen tunnistaminen ja mallintaminen) ja 2) riskien hallinta (simulointi ja optimointi). Tutkimus luonnehtii Norjassa esiintyviä pääasiallisia metsäluonnon häiriöitä sekä merkittävimpien häiriötekijöiden osalta tutkitaan niiden esiintyvyys- ja tuhomalleja. Tulokset osoittavat, että Norjassa tärkeimmät luonnolliset häiriöt ovat lumi, tuuli sekä sorkkaeläinten laidunnus. Malli tunnistaa mitkä metsikkö- ja kasvupaikkamuuttujista vaikuttavat eniten metsätuhojen ennustettavuuteen. Laidunnuksen tuhojen esiintyvyyteen vaikuttaa mallin mukaan metsikön ikä, koko sekä tiheys. Lumi- ja tuulituhojen mallintamisessa tärkeimmiksi muuttujiksi nousi metsikön tiheys, rakenne, keskiläpimitta ja korkeus mutta myös kasvupaikkatekijöistä leveysaste ja kasvupaikan korkeus merenpinnasta. Lumi- ja tuulituhomallit käyttävät kovariaatteja kuten pohjapinta-ala, korkeus, läpimitta ja hoikkuus. Näitä malleja käytettiin metsikön dynaamisessa simulaatiossa jossa optimointiin metsänhoidon riskienhallintaohjeita. Optimaalinen metsänhoitosuunnitelma kuusivaltaisille kuvioille lyhensi kiertoaikaa sekä jätti pienempiä tilavuuksia kiertoajan loppupuolelle. Väitöskirja antaa merkityksellistä tietoa luonnollisista häiriötekijöistä joita metsäsuunnittelijat voivat käyttää metsänhoidonsuunnittelussa riskienarvioinnissa. jne.

• Díaz-Yáñez, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences http://orcid.org/0000-0003-3829-5759 Sähköposti: olalla.diaz@gmail.com

Ilmasta tehtävä laserkeilaus on tehostanut metsänarviointia viime vuosikymmenten aikana, koska sen avulla voidaan tuottaa 3D-tietoa metsien rakenteesta. Tämä tutkimus keskittyy laserkeilauspohjaisen metsänarvioinnin ja metsäsuunnittelun integrointiin kun tavoitteena on luoda dynaamisia käsittelykuvioita (DTU, dynamic treatment units). Käsittelykuviot eivät ole kiinteitä ja ennalta määrättyjä, vaan ne muodostetaan yhdistämällä pienempiä laskentayksiköitä. Yhdistely suoritetaan metsänhoitotavoitteiden ja metsien dynamiikan perusteella. Tutkimus suoritettiin kahdessa mäntymetsässä Kastilian ja Leónin alueella Espanjassa, joilta kerättiin sekä maastomittauksia että laserkeilausaineistoa. Tämä väitöskirja sisältää neljä artikkelia jotka käsittelevät dynaamisten käsittelykuvioiden muodostamista (artikkelit I ja III), vaihtoehtoisten inventointiyksiköiden (FIU, forest inventory unit) vaikutuksia kun ongelma muotoillaan kahdella eri tavalla (artikkelit I, II ja IV), ja koealojen paikannusvirheiden vaikutuksia aina otantavaiheesta päätöksentekoon asti (artikkeli II). Puustotunnukset estimoitiin kaikissa artikkeleissa laserkeilauksen perusteella, ja läpimittajakaumia sekä metsikön dynamiikkaa kuvaavia malleja sovellettiin pysyvillä koealoilla havaittujen puustotunnusten muutoksen ennustamiseen. Simulointien lopputuloksena saatiin käsittelyketjuja, jotka pyrkivät maksimoimaan ei-spatiaalisia (artikkeli III) ja spatiaalisia (kaikki artikkelit) vastemuuttujia sisältävien hyötyfunktioiden arvoja. Tulokset osoittavat epäsäännöllisten inventointiyksiköiden tuottavan hyviä tuloksia ja korostavat segmentointimenetelmien avulla saatavia hyötyjä, kun tavoitteena on luoda kompakteja käsittelykuvioita. Spatiaalinen optimointi paransi metsäsuunnitelmissa tarvittavaa kuviointia ja lisäsi suunnittelun kustannuksia vain vähän verrattuna ilman spatiaalista optimointia laadittuihin suunnitelmiin. Spatiaaliset tavoitteet ja spatiaalisuuden huomioivat korjuukustannusfunktiot helpottavat inventointiyksiköiden koostamista kuvioiksi. Heuristiset optimointimenetelmät toimivat tehokkaasti kombinatoristen ongelmien ratkaisemisessa. Väitöskirja osoittaa kuinka laajasti käytettyjen laserkeilauspohjaisten menetelmien ja spatiaalisen optimoinnin yhdistäminen auttaa parempien metsäsuunnittelumenetelmien kehittämisessä.

• Pascual Arranz, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: adrian.pascual.arranz@uef.fi

Työn tavoitteena oli soveltaa ja edelleen kehittää satelliittikuvatietoon perustuvia metsien inventoinnin laskennan menetelmiä ja komponentteja boreaalisen ja trooppisen metsän olosuhteissa. Tässä työssä esitettävät sovellukset perustuvat optisen alueen kaukokartoitustietoon, pääosin satelliittikuvatietoon, sekä epäparametriseen k:n lähimmän naapurin estimointimenetelmään, jotka molemmat ovat yleisesti käytettyjä komponentteja monilähteisessä metsien inventoinnissa.

Variogrammia tekstuuri-informaation lähteenä metsikkökuvion puuston keskitilavuuden estimoinnissa kokeiltiin digitaalisen ilmakuvan avulla Hyytiälässä. Ristiinvalidoinnin mukaan keskitilavuuden estimoinnin tarkkuus parani, kun semivarianssin arvot olivat mukana hakumuuttujien joukossa.

Metsäpeitteen ja tilavuuden kartoittamisessa Terain alueella Nepalissa hyödynnettiin. Landsat TM -satelliittikuvia. Monilähteisen metsien inventoinnin laskentaa sovellettiin tilavuuden kartoitukseen myös Kon Tumin provinssin alueella Vietnamissa. Näissä kahdessa tutkimuksessa käytettiin MODIS -satelliittikuvatietoa referenssinä Landsat TM kuvien suhteellisessa kalibroinnissa.

Satelliittikaukokartoitus on edesauttanut myös metsähakkeen teknisen korjuumahdollisuusarvion laskentamenetelmien kehitystyötä. Työssä esitetään esimerkkisovellus Keski-Suomessa ja lähtötietona laskentaproseduurissa käytetään monilähdeinventoinnin tuottamaa rasterimuotoista biomassakartoitusta. Metsähakkeen korjuumahdollisuusarvio perustui hakkuutähteiden ja kantojen korjuuseen päätehakkuukohteilla.

Trooppisen metsän alueita koskevissa sovelluksissa laskennan toteutus tehtiin Open Source -laskentaohjelmistoilla. Tehty työ on osaltaan myös REDD+ ohjelmaan liittyvää metsien inventoinnin ja kaukokartoituksen kapasiteetin kehitystyötä. Metsähakkeen korjuumahdollisuusarviot toimivat puolestaan tukena metsäbioenergian tuotantoon liittyvässä päätöksenteossa.

• Muinonen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: eerom7@gmail.com

Työn tavoitteena oli tutkia metsien hiilen sidonnan ja metsäbiomassan (kuitu- ja tukkipuu) käytön ilmastovaikutuksia sen korvatessa fossiilista energiaa (esim. kivihiili ja öljy) ja fossiilispohjaisia tuotteita (esim. betoni, teräs ja muovi) boreaalisissa olosuhteissa. Työssä käytettiin ekosysteemimallinnusta ja elinkaarityökalua yhdistettynä, jolloin voitiin tarkastella metsäbiosysteemin nettohiilenvaihtoa. Ilmastovaikutuksia ja biomassan tuotannon taloudellista kannattavuutta tutkittiin käyttämällä puuston eri harvennustiheyksiä, typpilannoitusta, erilaisia kiertoaikoja ja biomassan korjuun voimakkuutta päätehakkuulla (ainespuu, hakkuutähteet ja/tai kannot ja juuret). Nykyiset harvennussuositukset, jotka tähtäävät ainespuun tuotantoon, toimivat työssä verrokkikäsittelynä. Näiden lisäksi tutkittiin ilmastovaikutuksien herkkyyttä laskennassa käytetyille substituutiokertoimille ja puun käytön tehokkuuksille. Työssä käytettiin simulointiaineistoja, jotka oli tehty kuviotasolla (alkutilana uudistuskypsä metsikkö), maisematasolla (alkutiloina erilaiset metsäalueen ikärakenteet) ja aluetasolla (alkutilana valtakunnan metsien inventointiaineisto Etelä-Suomessa)

Työn tulokset osoittivat, että suurimmat metsäbiomassan tuotannon ja käytön ilmastohyödyt saavutettiin käyttämällä 20% suosituksia suurempaa puuston tiheyttä, typpilannoitusta ja 80-100 vuotta pitkiä kiertoaikoja. Nämä lisäsivät sekä hiilen sitoutumista metsiin että korjattavan aines- ja energiabiomassan määrää. Tulosten perusteella suurinta ilmastohyötyä ja biomassan tuotannon taloudellista kannattavuutta ei kuitenkaan pystytty saavuttamaan yhtä aikaa. Tukkipuusta valmistetuilla tuotteilla saavutettiin parhaat korvaushyödyt pitkällä aikavälillä ja niillä voitiin lisätä myös hiilen varastoja. Tämän lisäksi metsäbiomassan käytön korvaushyödyt ja puunkäytön tehokkuus vaikuttivat ilmastovaikutuksiin enemmän kuin työssä käytetyt harvennuskäsittelyt. Metsäbiomassan tuotannon ja käytön ilmastohyödyt olivat suurimmat kun ainespuun lisäksi käytettiin energiapuuta, ja hyötyjä voitiin lisätä erityisesti Suomen etelä- ja itäosissa 40-vuoden aikajänteellä. Tulosten perusteella ilmastovaikutuksien ajoittuminen oli herkkä valitusta tarkastelun aloitusajankohdasta, ja tämä vaikutti myös metsänhoitotoimenpiteiden keskinäiseen paremmuuteen. Tämän vuoksi metsien kokonaisvaltaisten ilmastovaikutuksien analysoinnissa tulee huomioida sekä metsänhoitotoimenpiteiden vaikutukset että tarkastelun aloitusajankohta, jotta voidaan arvioida tehokkaita keinoja lisätä metsien ja metsäbiomassan käytön ilmastohyötyjä.

• Baul, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-0805-0657 Sähköposti: tarit.baul@uef.fi

Väitöskirja tarkastelee paikallisyhteisöjen omistuksessa olevan uusiutuvan energiantuotannon hallintaa, erilaisia paikallistason vaikutuksia ja hankkeiden kustannustehokkuutta. Tavoitteena on ymmärtää kuinka ja minkälaisissa tilanteissa yhteisöllisessä omistuksessa oleva energiatuotanto on toteuttamiskelpoinen ja tehokas tapa pyrittäessä kohti yhteiskunnan kestävää kehitystä. Väitöskirjan julkaisujen tausta on monitieteinen vaihdellen energiapolitiikan analyysista projektitason hankkeiden toteutettavuuteen ja vaikutusten arviointiin. Tutkimusmenetelminä käytetään systemaattisia kirjallisuuskatsauksia, diskurssianalyysia, instituutioiden kehityksen historiallista tarkastelua sekä energiainvestointien riski- ja kannattavuusarviointia. Väitöskirja tuottaa uutta metatason tietoa paikallistason energiatuotannosta Iso-Britanniassa ja sen kehityksestä teknologia- ja instituutiomuutosten aikana. Lisäksi se arvioi ns. Quality of Evidence -ongelmia projektitasolla ja myös vaikutusarvioinnin kirjallisuuden ja menetelmien laajemmasta näkökulmasta.

Tulosten mukaan yhteisöllisen energiantuotannon omistusrakenteet ovat herkkiä politiikkaympäristön haasteille ja linjauksille sekä muille eksogeenisille muutoksille. Uusiutuvan energian projekteilla on kuitenkin edellytyksiä tuottaa monia myönteisiä paikallistason vaikutuksia, mutta nämä vaikutukset riippuvat projektien tavoitteenasetannasta ja tuottovaatimuksista. Uusiutuvan energian paikallistason tuotannon kautta voidaan vahvistaa paikallisyhteisöjen kykyä hallita sosioekonomisia ongelmiaan. Yhteisölliset energiantuotantohankkeet, joiden taustalla on uusia ruohonjuuritason toimijoita, ovat kuitenkin erityisen herkkiä erilaisille toimintaan liittyville riskeille, jotka voivat heikentää niiden kannattavuutta verrattuna markkinaehtoisiin hankkeisiin. Laajentuakseen merkittävästi nykyisestään paikallistason uusituvan energian investoinnit tarvitsevat niille räätälöityjä politiikan tukea, mikä olisi kuitenkin perustetavissa hankkeiden tuomilla sosiaalisilla, taloudellisilla ja ympäristöhyödyillä. Paikallistason uusituvan energian tukeminen vaatii kuitenkin myös erityistä valmiutta nivoa yhteen hyvinkin erilaisia energia- ja yhteiskuntapoliittisia tavoitteita.

• Berka, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: a.harnmeijer@auckland.ac.nz

Kasvit tuottavat osana sekundaarimetaboliaansa tuhansia erilaisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä eli VOC-yhdisteitä, joita ne hyödyntävät erityisesti puolustusyhdisteinä. Alhaisista pitoisuuksistaan huolimatta nämä yhdisteet osallistuvat ilmakehässä moninaisiin kemiallisiin prosesseihin, jolloin niiden vaikutus ulottuu paljon yksittäisen kasvin kasvuympäristöä laajemmalle. Mänty (Pinus sylvestris L.) tuottaa erityisesti mono- ja seskviterpeenejä, joista valtaosa varastoituu pihkaan. Pihka on tiehyissä paineenalaisena. Tässä tutkimuksessa paineen havaittiin korreloivan positiivisesti sekä ilman lämpötilan että versojen transpiraationopeuden kanssa. Lisäksi sekä korkean pihkanpaineen että ilman korkean lämpötilan havaittiin lisäävän monoterpeenien haihduntanopeutta rungosta.

Monoterpeenisyntaasiaktiivisuus kuvaa neulasten maksimaalista kykyä tuottaa monoterpeenejä. Ympäristötekijöiden vuodenaikaisvaihtelun ja neulasten iän todettiin selittävän suurimman osan neulasten monoterpeenisyntaasiaktiivisuuksien sekä monoterpeenivarastojen ja -päästöjen vaihtelusta. Männynneulasten monoterpeenipitoisuuden vaihtelu vuodenaikojen, eri-ikäisten neulasten ja eri puiden välillä oli puolestaan verrattain pientä. Monoterpeenisyntaasiaktiivisuus oli suurempaa alle vuoden ikäisillä neulasilla kuin tätä vanhemmilla. Saman puun neulasten monoterpeenisyntaasiaktiivisuuksien ja monoterpeenivarastojen yhdistekohtainen koostumus ei heijastunut päästöjen koostumukseen: esimerkiksi δ-3-kareenia oli päästöissä selvästi suurempi osuus kuin varastoissa ja syntaasiaktiivisuuksissa. 

VOC-yhdisteiden päästöjä on mitattu puiden yhteyttävistä osista jo pitkään, mutta tässä tutkimuksessa seurattiin ensikertaa puiden puuosien päästöjä usean vuoden ajan. Mittaukseen käytettiin automaattista kammiomittausjärjestelmää ja siihen liitettyä protoninvaihtoreaktiomassaspektrometriä.

Männyn rungosta havaittiin vapautuvan ilmaan monoterpeenejä ja metanolia. Kummankin aineen päästöissä näkyi vuodenaikaisvaihtelua: Metanolipäästöt olivat suurimmillaan keskellä kasvukautta. Monoterpeenipäästöt puolestaan olivat korkeimmillaan paitsi kesien kuumimpina päivinä, myös keväällä puiden yhteytyskapasiteetin palautuessa lepokauden jälkeen. Tutkittujen puiden monoterpeenipäästöjen enantiomeerikoostumuksessa esiintyi vuorokausivaihtelua. Puiden vapauttamien yhdisteiden määrän, yhdisteiden reaktiivisuuden, metsän puulajikoostumuksen ja puiden eri kemotyyppien runsauden havaittiin heijastuvan latvuskerroksen yläpuolisen ilman terpeenikoostumukseen.

• Vanhatalo, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Institute for Atmospheric and Earth System Research / Forest Sciences Sähköposti: anni.vanhatalo@alumni.helsinki.fi

Pohjoiset suot ovat tärkeitä hiilen nieluja sitoessaan sitä hitaasti kertyviin turvekerroksiin. Samalla ne vapauttavat kasvihuonekaasu metaania (CH₄), jota syntyy kasvimateriaalin hajotessa hapettomissa oloissa. Näiden soiden yleisin kasvi, rahkasammal (Sphagnum), on oleellinen paitsi turpeen kertymiselle, myös metaanipäästöjen torjunnalle: Se tarjoaa asuinympäristön metaania hapettaville bakteereille, metanotrofeille, jotka suodattavat osan metaanista rajoittaen sen vapautumista ilmakehään. Samalla metaanin hapetuksessa syntyvä hiilidioksidi (CO₂) siirtyy rahkasammalen käyttöön. Rahkasammalien ja metanotrofien muodostama ”metaanisuodin” on havaittu useammassa tutkimuksessa, mutta muun muassa sen herkkyys ympäristön muutoksille tunnetaan huonosti.

Tässä väitöstutkimuksessa selvitettiin rahkasammalien ja niissä elävien metanotrofien vuorovaikutuksen tarkempaa luonnetta. Metanotrofien yhteisörakennetta ja aktiivisuutta tarkasteltiin suhteessa suoekosysteemissä tapahtuviin muutoksiin. Vertailun vuoksi tutkittiin myös sammalten alapuolisten turvekerrosten metaaninhapetusta. Metanotrofien molekyylibiologisessa analysoinnissa hyödynnettiin erityisesti metaaninhapetuksen mahdollistavaa pmoA-geeniä sekä siihen perustuvaa koetinsirutekniikkaa.

Ensimmäisessä osatyössä metanotrofien ja niiden hapetusaktiivisuuden osoitettiin leviävän rahkasammalesta toiseen veden välityksellä. Työn perusteella nämä metanotrofit kykenevät elämään myös sammalien ulkopuolella eli niiden välillä näyttäisi olevan ns. fakultatiivinen symbioosi. Kahdessa muussa osatyössä rahkasammalten metanotrofien dynamiikan havaittiin olevan hyvin samankaltaista kahdella erilaisella suon kehitysgradientilla: sekä luonnontilaisilla soistuvilla aloilla, että eri-ikäisillä, uudelleen kasvittuneilla turvetuotantoaloilla. Metanotrofien yhteisöt olivat monimuotoisia kaikissa kehitysvaiheissa, mutta niiden valtaryhmät erosivat nuorten, vedenpinnaltaan epävakaiden alojen ja vanhojen, täysin sammalpeitteisten alojen välillä. Huolimatta yhteisöjen eroista metaaninhapetusaktiivisuus ei eronnut merkitsevästi eri kehitysvaiheissa, lukuun ottamatta aivan vanhimpien alojen heikompaa aktiivisuutta. Tämä viittaa ns. toiminnalliseen päällekkäisyyteen, jossa tietystä toiminnosta vastaa useampi, eri olosuhteisiin erikoistunut eliöryhmä. Toisin kuin elävässä sammalkerroksessa, sen alapuolisessa turpeessa hapetuspotentiaali kasvoi turpeentuotantoalojen kasvipeitteen kehityksen mukana.

Kyky levitä veden välityksellä sekä toiminnallinen päällekkäisyys viittaavat rahkasammalten metanotrofien pystyvän sekä sopeutumaan erilaisiin olosuhteisiin, että palautumaan suoekosysteemiä kohtaavista häiriöistä, kuten ilmastonmuutoksen mukana mahdollisesti lisääntyvistä kuivista jaksoista. Rahkasammalkerroksessa jo nuorimmalla turvetuotantoalalla havaittu metaaninhapetuspotentiaali tulisi huomioida näitä aloja ennallistettaessa: rahkasammal-istutusten avulla näyttäisi olevan mahdollista paitsi käynnistää hiilensidonta turpeeksi, myös torjua samanaikaisesti lisääntyviä metaanipäästöjä.

• Putkinen, University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences Sähköposti: anuliina.putkinen@helsinki.fi

Tämän väitöskirjan päätavoitteina oli tutkia kannettavien pudotuspainomittalaitteiden soveltuvuutta metsätien kantavuuden mittaamiseksi ja vertailla tuloksia raskaaseen pudotuspainolaitteeseen, muodostaa erilaitteilla mitattujen kantavuusarvojen pohjalta metsätien urautumista ennustava taulukko ja vertailla neljän erilaisen lentotuhkarakenteen teknistä onnistumista kantavuuden perusteella ja vertailla taloudellista kannattavuutta perinteiseen murskeen käyttöön.. Kantavuustieto olisi merkittävä apu metsäammattilaiselle arvioitaessa kelirikkoisen metsätien kulkukelpoisuutta ja vaurioitumisriskiä ja myös metsätien peruskunnostustarpeen arviointiin kesällä. Puu- ja turveperäisen lentotuhkan käyttökohteiden lisääminen vähentäisi kaatopaikalle päätyvän tuhkan määrää, mikä pienentäisi kaatopaikkamaksujen suuruutta ja edistäisi kiertotalouden periaatteita.

Molemmat kannettavat pudotuspainolaitteet (LFWD ja DCP) osoittautuivat tulostensa puolesta vertailukelpoisiksi raskaaseen pudotuspainolaitteeseen verrattuna (FWD) tietyin rajoituksin kevät- ja kesäolosuhteissa. Kaikkien kolmen laitteen kelirikkomittausten osalta löydettiin myös raja-arvot, joiden alittaminen aiheuttaa voimakasta urautumista metsätiellä raskaan ajoneuvon seurauksena. Bioperäisen lentotuhkan hyödyt metsätien kunnostamisessa olivat ilmeiset, kantavuus nousi keväällä samalle tasolle kuin kesämittauksessa ennen kunnostamista. Lentotuhka rakenteen korkeampi hinta puolestaan kompensoitui vähentyneinä kaatopaikkamaksuina.

• Kaakkurivaara, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: tomi.kaakkurivaara@gmail.com

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää tehokkaita metsähakkeen toimitusketjuja tienvarsivarastolta käyttöpaikalle. Tutkimusmenetelmänä käytettiin diskreettiä tapahtumapohjaista simulointia. Neljässä tutkimustapauksessa voitiin osoittaa seuraavat tulokset. 1) Voimalaitoksen polttoaineen vastaanottojärjestelmän uudelleenjärjestelyt sekä metsähake- ja turverekkojen saapumisen aikataulutus vähensi jonotusaikoja voimalaitoksella merkittävästi. 2) Metsäenergian tienvarsivarastojen tehokas sijainti- ja laatutiedon hyödyntäminen varastojen oikea-aikaisessa valinnassa toimituksiin lisäsi toimitettavan metsähakkeen energiasisältöä ja pienentää toimituskustannuksia. 3) Syöttöterminaalin käyttö osana metsähakkeen toimituksia käyttöpaikalle lisäsi hakkureiden ja hakeautojen käyttöastetta ja jakoi työmäärää tasaisemmin vuoden ympäri. 4) Metsähakkeen sisävesikuljetukset proomuilla tarjosi kilpailukykyisiä kuljetusratkaisuja pitkillä kuljetusetäisyyksillä, jos metsähakkeen käyttöpaikat sijaitsivat vesitiekuljetusreittien lähellä.

• Väätäinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: kari.vaatainen@luke.fi

Tässä väitöskirjassa kehitetään, parametrisoidaan ja validoidaan yksityiskohtainen taloudellis-ekologinen malli poropopulaatiosta, sen energiaresursseista ja käytöstä. Mallin avulla tutkitaan paliskunnan mahdollisimman suurta kestävää tulotasoa tavoittelevaa teurastusta, populaation ruokintaa ja laidunten käytön säätelyä. Erilaisiin lähtökohtiin perustuvia arvioita taloudellis-ekologisista optimiratkaisuista verrataan poronhoidon nykytilaan.

Poronhoito on merkittävä elinkeino erityisesti Ylä-Lapin alueella ja samalla kiinteä osa saamelaista kulttuuria. Poro (Rangifer tarandus L.) vaikuttaa arktiseen ympäristöön ja populaation omiin ravintoresursseihin erityisesti jäkälikköjä kuluttamalla. Poron riippuvuus jäkälän määrästä vastaakin ekologiassa paljon tutkittua dynaamista kuluttaja-resurssi – systeemiä. Taloudellinen tarkastelu lisää tähän klassiseen ekologiseen malliin ihmisen vaikutuksen luonnonvarojen hyödyntäjänä ja muokkaajana. Tämä lisäys on välttämätön, jotta poronhoidosta saataisiin kuva pohjoiseen arktiseen luontoon sopeutuneena tärkeänä ja kulttuurisesti omaleimaisena taloudellista ylijäämää tavoittelevana elinkeinona.

Väitöskirjan malli perustuu poro-jäkälä dynamiikkaan, mutta sisältää myös muut luontaiset ravintolähteet sekä lisärehun. Ekologinen malli nojaa laajasti käytettyihin teorioihin ja metodeihin, kuten eläinyksilöiden optimaalisen ravinnon valinnan teoriaan ja dynaamiseen ikä- ja sukupuoliluokkaiseen mallirakenteeseen. Optimointi ratkaistaan kehittyneillä matemaattisilla algoritmeilla. Malli sisältää yksityiskohtaisen kuvauksen tuloista, kustannuksista, poronhoidolle maksetuista tuista ja huomioi korkokannan vaikutukset. Tuloksena on aikaisempaa tutkimusta oleellisesti realistisempi monitieteinen kuvaus poro-laidun dynamiikasta ja porotaloudesta.

Vastoin luonnonvarataloustieteen klassista tulosta poropopulaation optimaalinen koko on realistisilla positiivisilla korkokannoilla suurempi kuin koron ollessa nolla. Vastaavasti jäkälämäärä on alhaisempi. Yksi tutkimuksen päätuloksista on, että, taloudellisesti optimaaliset teurastukset kohdistetaan vasoihin. Aikuiset naaraat on kannattavinta teurastaa yhdeksän ja koiraat viiden vuoden ikäisinä. Verrattuna aikaisempaan tutkimukseen yksi väitöskirjan mallien edistysaskel on joustavan poron polygamisen luonteen huomioivan pariutumismallin käyttäminen. Tämän seurauksena saadaan arvio optimaalisesta populaation sukupuolijakaumasta samoin kuin eri sukupuolta olevien eläinyksilöiden taloudellisesta arvosta. Sovelletussa pariutumismallissa sekä koiras-naaras suhde että koiraiden ja naaraiden ikäluokkarakenne vaikuttavat syntyvien vasojen määrään. Koiraiden määrä voidaan pitää pienenä niiden korkean lisääntymiskyvykkyyden seurauksena. Tästä seuraa, että marginaalisen koiraan taloudellinen arvo on naarasta korkeampi.

Väitöskirjan tulokset osoittavat, että tutkittaessa taloudellisesti kestävää poronhoitoa tulee sekä ekologiset että taloustieteelliset tekijät huomioida monipuolisesti. Yksi väitöskirjan päätuloksista on, että taloudellisesti optimaalinen jäkäläbiomassa on selvästi pienempi kuin aikaisemmissa tutkimuksissa. Tähän on sekä ekologisia ja taloudellisia että poronhoidollisia syitä: korkea korko, vähäinen vanhan metsän määrä, laidunkierron puuttuminen, runsas lupon määrä ja valtion suorat tulotuet alentavat kaikki jäkäläbiomassan määrää tasapainotilassa. Lisäksi joissain tapauksissa intensiiviseen lisäruokintaan pohjautuva poronhoito saattaa olla taloudellisesti kannattavinta. Tämä johtaa alhaisiin jäkälämääriin ja jäkälälaidunten kulumiseen.

Väitöskirjassa arvioitu talviaikainen jäkälän hukkaantuminen laidunnuksen seurauksena vastaa jo aikaisemmissa optimointimalleissa käytettyä, mutta kesäaikainen jäkälän hukkaantuminen on tallaantumisen vuoksi huomattavasti suurempaa. Tulos korostaa vuodenaikaisen laidunkierron merkitystä jäkälän kulumisen estämisessä. Validointitulokset osoittavat, että malli pystyy myös hyvin kuvamaan jäkälän määrän kehitystä. Validoidulla mallilla tehdyt arviot taloudellisesti optimaalisesta jäkälämäärästä ovat korkeampia verrattuna laidunten nykytilaan poronhoitoalueella. Jäkälän lisääminen tasolle, jossa taloudellisesti kannattava poronhoito voi perustua luonnonlaitumiin kestää mallilla saatavien arvioiden mukaan vuosikymmeniä ja vaatisi osin myös voimakkaita poromäärien leikkauksia. Myös lisäruokinnan käyttäminen on kannattavaa sopeutumisen alkuvuosina. Kuitenkaan välittömillä teurastuksilla toteutettu mahdollisimman nopea sopeutumisratkaisu jäkäliköiden elvyttämiseksi ei näytä taloudellisesti perustellulta. Hitaampi sopeuttaminen hyödyntää paremmin poropopulaation ikäluokkarakennetta ja huomioi poronomistajien tarpeen säilyttää riittävä tulotaso myös sopeuttamisjakson aikana.

Bioekonomisia malleja on metsä- ja kalataloudesta käytetty runsaasti käytännön kysymysten ja suositusten laatimiseen. Myös tässä väitöskirjassa kehitettyä porotalouden mallia voidaan käyttää monien empiiristen, soveltavien ja käytännön kysymysten tarkasteluun. Mallilla voidaan tutkia kilpailevien maankäyttömuotojen aiheuttamia kustannuksia ja esimerkiksi erilaisten geneettisten muutosten taloudellista potentiaalia. Lisäksi voidaan arvioida petoeläinten porotaloudelle aiheuttamia kustannuksia. Maa- ja metsätalousministeriö määrittää kymmenvuosittain suurimmat sallitut poroluvut eri paliskunnille. Kehitetyllä mallilla voidaan tuottaa erilaisiin lähtökohtiin perustuvia arvioita taloudellis-ekologisesti perustelluista poromääristä. Mallin dynaaminen rakenne huomioi ikäluokkarakenteesta syntyvät viiveet sopeutumisprosesseissa ja näin voidaan arvioida kannattavimpia sopeutumispolkuja nykytilanteesta kohti tavoiteltavia poromääriä.

• Pekkarinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: antti-juhani.pekkarinen@helsinki.fi

Fotosynteesin edellytyksenä on sen valoriippuvaisten ja -riippumattomien reaktioiden välinen tasapaino, jolloin valokemian kautta tapahtuva energian sisäänvirtaus vastaa kulutusta. Biokemialliset ja fysiologiset prosessit edesauttavat tasapainon muodostumista, sillä jotkut prosessit säätelevät valoriippuvaisten valokemialllisten reaktioiden aktiivisuutta, kun taas toiset säätelevät lämpötilariippuvaisten biokemiallisten reaktioiden aktiivisuutta. Biokemialliset ja fysiologiset prosessit mukauttavat myös fotosynteesiin käytettävissä olevaa absorboidun energian määrää ohjaamalla osan energiasta ei-valokemiallisille reaktiopoluille, jotka hajauttavat energiaa lämpönä ja fluoresenssina. On kiinnostavaa, että tietyt fotosynteesin dynamiikkaan vaikuttavat biokemialliset ja fysiologiset prosessit korreloivat fotosynteesin dynamiikkaa luonnehtivien lehden optisten ominaisuuksien (LOP) kanssa. Mutta kuinka tukevalla pohjalla näihin ominaisuuksiin vaikuttavia biokemiallisia ja fysiologisia prosesseja koskeva tietämyksemme on, ja miten hyvin lehtien optiset ominaisuudet ja fotosynteesin dynamiikan taustalla vaikuttavat biokemialliset ja fysiologiset prosessit korreloivat, kun niitä tarkastellaan erilaisilla spatiotemporaalisilla skaaloilla? Tässä väitöskirjassa tutkittiin, korreloivatko lehtien reflektanssiin ja fluoresenssiin perustuvat optiset ominaisuudet riittävän hyvin fotosynteesin dynamiikkaan vaikuttavien biokemiallisten ja fysiologisten prosessien kanssa, ja pätevätkö nämä korrelaatiot eri spatiotemporaalisilla skaaloilla.

Tässä väitöskirjassa osoitetaan lehtien reflektanssiin ja fluoresenssiin perustuvien optisten ominaisuuksien sopivuus fotosynteesin dynamiikan tutkimiseen sopiviksi optisiksi korvikemuuttujiksi. Työssä myös tunnistetaan vaihtelulähteitä, jotka voivat rikkoa fotosynteesin ja optisten ominaisuuksien välisen korrelaation. Vaihtelulähteet luokitellaan metodologisten (liiallinen yksinkertaistaminen ja tekniset/instrumentaaliset rajoitteet) ja spatiotemporaalisten rajoitteiden mukaan. Fotosynteesidynamiikan taustalla olevien prosessien ja lehtien optisten ominaisuuksien liiallista yksinkertaistamista tarkasteltiin tutkimalla PAR-säteilyn absorptiota männynneulasiin. PAR-absorptiota pidetään yleisesti klorofyllikonsentraatiosta riippuvaisena, mutta tässä väitöskirjassa osoitetaan, että absorptiota säätelee myös vahojen vaikutus neulasten PAR-reflektanssiin. Koska neulasten PAR-absorption suora mittaaminen on vaikeaa, PAR-reflektanssia käytettiin PAR-absorption korvikemuuttujana. Tämän teknisen/instrumentaalisen rajoitteen ratkaisemiseen  väitöskirja esittelee uuden metodologian, joka helpottaa PAR-absorption suoraa arviointia. Väitöskirjassa myös osoitetaan, että eräät optiset ominaisuudet näyttävät olevan tunnottomia, kun pyritään mittaamaan tiettyjen biokemiallisten ja fysiologisten prosessien dynamiikkaa. Tämä päti valokemialliseen reflektanssi-indeksiin (PRI), jonka avulla ei pystytty havaitsemaan zeaksantiinista riippumattomia, absorboidun PAR-säteilyn lämpöhajaantumisen taustalla olevia prosesseja. Lisäksi väitöskirjassa osoitetaan, että myös lehden morfologia voi vaikuttaa optisiin ominaisuuksiin, mikä saattaa vaikuttaa optiikkaan perustuvaan monitorointiin yksittäistä lehteä suuremmilla skaaloilla. Huolimatta väitöskirjassa esiin tuoduista varauksista optisten menetelmien potentiaali fotosynteesiaktiivisuuden dynamiikan seurannassa on kiistaton, ja tässä esitetyt tulokset voivat osaltaan pienentää epävarmuutta, joka liittyy fotosynteesin kuvaamiseen optisin menetelmin eri spatiotemporaalisilla kaaloilla.

• Olascoaga, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: benat.olascoagagracia@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

Tämä väitöskirja tutkii jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloutta. Tutkimuksessa yhdistetään jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellinen kuvaus metsien kasvua kuvaaviin empiirisesti estimoituihin kokoluokkarakenteisiin ja puukohtaisiin malleihin. Optimointiongelma ratkaistaan yleisessä muodossa käyttäen gradientteihin perustuvia sisäpistemenetelmiä. Tulosten riippuvuus ekologisista ja ekonomisista parametreista selvitetään herkkyysanalyysilla. Väitöskirja koostuu yhteenvedosta sekä neljästä artikkelista, joissa ratkaistaan taloudellisesti optimaalinen jatkuvapeitteinen metsänhoito yhden ja monen puulajin metsille. Tulokset esitetään optimaalisille harvennuksille ja puuston rakenteelle, sekä biodiversiteettirajoitteella että ilman. Lisäksi tutkitaan optimaalista transitiota eri alkutiloista kohti pitkän aikavälin tasapainotilaa, korkokannan ja harvennuskustannusten vaikutusta taloudellisesti optimaaliseen puuston rakenteeseen ja hakkuiden ajoitukseen, sekä kuinka tulokset vertautuvat Suomen ja Ruotsin lainsäädäntöihin. Tulosten mukaan hakkuut yleensä kohdistuvat suurimpiin puihin. Monen puulajin metsissä paremmilla kasvupaikoilla lajimonimuotoisuus kasvaa korkokannan noustessa, pitkän aikavälin tasapainotilan ollessa sekametsä. Lajimonimuotoisuus lisääntyy myös, kun biodiversiteetti huomioidaan metsänhoidon optimoinnissa. Hakkuiden ajoitus ja voimakkuus riippuvat sekä korkokannasta sekä kiinteistä hakkuukustannuksista, ja jos alkutila on kaukana pitkän aikavälin tasapainotilasta, laeista löytyvät rajat rikotaan etenkin transitiovaiheessa

• Rämö, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: janne.ramo@helsinki.fi

Luonnontilaisten ekosysteemien heikentyminen ja häviäminen ovat maailmanlaajuisesti merkittävimpiä syitä biologisen monimuotoisuuden heikkenemiselle. Koska suuri osa luonnon monimuotoisuudesta esiintyy metsäekosysteemeissä, on niiden ennallistamisesta tullut yksi tärkeimmistä keinoista hillitä maailmanlaajuista lajien häviämistä. Ennallistamisella tarkoitetaan yleisesti toimenpiteitä, joilla pyritään nopeuttamaan ekosysteemien palautumista lähemmäs niiden arvioitua luonnontilaa.

Tässä väitöskirjassa selvitettiin metsien ennallistamisen ekologisia vaikutuksia boreaalisissa metsissä. Käytetyt ennallistamismenetelmät (ennallistamispoltto, pienten latvusaukkojen tekeminen ja lahopuun lisäys) pyrkivät palauttamaan luonnonmetsien tyypillisiä rakennepiirteitä aikaisemmin talouskäytössä olleisiin metsiin. Ennallistamisen vaikutuksia tutkittiin suhteessa metsän ikärakenteen ja puulajisuhteiden muutoksiin sekä lahopuun määrään ja laatuun. Työssä selvitettiin myös muutoksia tutkittujen kohteiden lahottajasienilajistossa, erityisesti kääpäyhteisöissä. Tarkoituksena oli selvittää, voidaanko ennallistamisella parantaa myös harvinaisten ja uhanalaisten lajien asemaa metsissä.

Arvioiduista menetelmistä metsien ennallistamispoltto yhdistettynä pienten latvusaukkojen tekoon vaikutti lupaavimmalta menetelmältä kohteiden taimettumisen parantamiseksi sekä puulajiston monipuolistamisen kannalta. Lahopuun ennallistaminen - tuottamalla pysty- ja maalahopuuta - lisäsi kohteilla olleiden lahottajasienten määrää verrattuna ennallistamattomiin metsiin, mutta lahottajalajisto koostui pääosin tavanomaisista kääpälajeista. Syy lajiston yksipuolisuudelle arvioidaan olevan lahopuun laadussa, koska tuotetut lahopuut olivat vielä lahoamissukkessionsa alkuvaiheessa - suuri osa uhanalaisista kääpälajeista kykenee hyödyntämään ainoastaan pidemmälle lahonneiden puiden runkoja. Tulosten mukaan lahopuuta on syytä tuottaa tekemällä sekä pysty- että maalahopuita, koska niillä elää osin eri lahottajalajistoa.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että monia luonnonmetsille tyypillisiä rakennepiirteitä, kuten lahopuun määrää, voidaan palauttaa talouskäytön seurauksena yksipuolistuneisiin metsiin. Lahopuun ennallistaminen lisää myös useiden lahottajasienten elinmahdollisuuksia ennallistetuissa metsissä. Lyhyellä aikavälillä toimenpiteet eivät kuitenkin näytä hyödyttävän harvinaisia ja uhanlaisia kääpälajeja. Tulosten perusteella näyttää, että metsien kaikkien rakennepiirteiden palauttamiseen menee huomattavasti tässä työssä käytettyä aikaväliä (5-10 vuotta toimenpiteistä) pidempi aika johtuen pohjoisten havumetsien suhteellisen hitaasta kasvusta ja puiden lahoamisesta. Tämä työ pyrkii antamaan lisätietoa metsien ennallistamisen lyhyen aikavälin vaikutuksista, mutta kokonaisvaltainen kuva ennallistamisen vaikutusten ymmärtämiseksi edellyttää huomattavasti pidemmän aikavälin seurantatutkimuksia.

• Pasanen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: hpasanen@live.com

Valtakunnalliset ja alueelliset arviot metsien vaihtoehtoisista käyttömahdollisuuksista ja tulevista hakkuumahdollisuuksista perustuvat yleensä Valtakunnan metsien inventoinnin (VMI) tuottamaan koeala-aineistoon. Tarve vastaavanlaisille skenaariolaskelmille paikallisella tasolla on lisääntynyt kuten myös tarve sisällyttää laskelmiin paikkaan sidottua tietoa. VMI:n suhteellisen harvan otannan takia skenaariolaskelmia ei kuitenkaan voi tehdä pelkästään VMI-koealojen perusteella maakuntatasoa pienemmillä alueilla. Väitöskirjassa selvittiin mahdollisuutta tuottaa laskelmien lähtöaineisto VMI-koealoja, satelliittikuvia ja k:n lähimmän naapurin estimointimenetelmää käyttäen. Menetelmää hyödynnettiin ensin arvioitaessa metsien hallinnollisten ja teknisten käyttörajoitusten vaikutusta puuntuotantoon kahden kylän alueella Itä-Suomessa. Toisessa sovelluksessa arvioitiin liito-oravalle sopivien elinympäristöjen määrän kehittymistä kolmessa eri hakkuuskenaariossa metsäkeskusalueittain.

Skenaariolaskelmissa käytettiin MELA (Metsälaskelma) -ohjelmistoa. Laskentakuviot puuston kehitys- ja käsittelyvaihtoehtojen simulointia varten muodostettiin satelliittikuvien segmentoinnin ja puuntuotannon rajoitustietojen avulla. Laskentakuvioille haettiin satelliittikuvien avulla sävyarvoiltaan lähimmät VMI-koealat, joille estimoitiin uudet painot eli edustavuus kyseisellä laskentakuviolla. Työssä tarkasteltiin erilaisten segmentointimenetelmien ja sävyarvopiirteiden käyttöä estimoinnissa. Metsikkökuvioita mahdollisimman hyvin vastaavien segmenttien ansiosta liito-oravalle sopivien elinympäristöjen ennustamisessa voitiin käyttää kuvio- ja maisematason malleja.

Laskenta-aineiston tuottaminen satelliittikuviin perustuvalla koealapainojen estimoinnilla osoittautui käyttökelpoiseksi menetelmäksi, joka mahdollistaa skenaariolaskelmat pienemmillä alueilla kuin olisi mahdollista pelkän VMI-koeala-aineiston avulla, esimerkiksi kuntatasolla. Hyvän maantieteellisen kattavuuden ja jatkuvuuden ansiosta satelliittikuvat ja VMI ovat kustannustehokkaita tietolähteitä ja esitetyn menetelmän avulla VMI-aineistoa voidaan käyttää metsien käyttö- ja tuotantomahdollisuuksien arvioinnissa myös paikallistasolla.

• Haakana, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: helena.haakana@luke.fi

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, millainen metsä koetaan kauniina, ja miten metsänkäsittely vaikuttaa maisemaan. Kiinnostuksen kohteena olivat myös maisemavaikutuksiin liittyvät mielikuvat, mahdolliset arvioijaryhmien väliset erot ja vuodenajan vaikutus maisemaan. Tutkimus oli psykofyysinen preferenssitutkimus, jossa metsikkötason maisema-arvostuksia ja sen muutoksia selitettiin puustoa, käsittelyä ja vuodenaikaa kuvaavilla muuttujilla. Tutkimus oli käyttäjälähtöinen, eli siinä selvitettiin asiantuntijanäkemysten sijaan kansalaisten ja matkailijoiden yleisiä maisemamieltymyksiä.

Kaikissa osatutkimuksissa käytettiin metsästä otettuja valokuvia näkymien arviointiin. Käytetty kuva-aineisto sisälsi puulajikoostumukseltaan, metsänkäsittelyltään ja puuston kehitysvaiheeltaan tyypillisiä suomalaisia talousmetsiä. Kohteena olivat talousmetsien ohella kaupunkimetsät ja matkailualueet. Kuva-arviointeja kerättiin sekä suomalaisilta että Lappiin saapuneilta ulkomaalaisilta matkailijoilta.

 Tutkimuksen mukaan ihmiset pitävät eniten järeästä ja suhteellisen harvapuustoisesta metsästä. Metsän uudistamisen koettiinkin aina rumentavan maisemaa. Uudistamisen aiheuttama maisema-arvon romahtaminen jää kuitenkin verraten lyhytaikaiseksi, jos se suhteutetaan metsän koko kiertoaikaan. Luontainen uudistaminen siemenpuustolla on maisemallisesti selvästi parempi vaihtoehto kuin uudistaminen viljelemällä. Metsän maisema-arvoa voidaan myös lisätä metsänkäsittelyllä, etenkin jos se kohdistuu tiheään, hoitamattomaan puustoon. Puuston tiheys haittaa erityisesti suomalaisia. Muilta osin suomalaisten ja ulkomaalaisten matkailijoiden metsämaisema-arvostukset näyttäisivät olevan hyvin samansuuntaisia.

Mielikuvat metsänkäsittelyjen maisemavaikutuksista olivat pääpiirteissään hyvin yhtenevät koettujen vaikutusten kanssa – kaikki käsittelyt, joiden arveltiin lisäävän metsien kauneutta, lisäsivät sitä kuva-arviointien perusteella myös käytännössä.

Maisema-arvon ennustaminen ei ole yksiselitteistä, sillä ryhmien ja etenkin yksilöiden välillä on selkeitä eroja maisema-arvostuksissa. Ryhmistä esimerkiksi metsänomistajat ja metsäalan ammattilaiset kokevat metsänkäsittelyjen maisemavaikutukset myönteisempinä kuin muut. Suhtautuminen metsänkäsittelyyn näyttää siten vaikuttavan myös käsittelystä aiheutuvan maisemavaikutuksen kokemiseen.

Tutkimus osoittaa, kuinka ainutkertainen ja hetkeen sidottu kokemus maisema on. Sama metsikkö saatetaan kokea hyvin erilaisena kesä- ja talviasussaan. Keskimäärin talousmetsät näyttävät soveltuvan virkistys- ja matkailukäyttöön selvästi paremmin talvella lumen aikaan kuin kesällä sulanmaan aikaan. Ero on erityisen selvä maisemaa voimakkaasti muuttavien metsänkäsittelyjen, kuten metsän uudistamisen kohdalla.

• Silvennoinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: harri.silvennoinen@uef.fi

Abioottiset ja bioottiset häiriöt ovat ajallisesti hetkellisiä ja satunnaisia tapahtumia, jotka muuttavat ekosysteemiä vähentäen sen biomassaa. Ne ovat avainasemassa metsäekosysteemissä, mutta kasvatusmetsissä aiheuttavat riskin metsän tuottavuudelle. Ilmastonmuutos tullee lisäämään eri metsätuhojen riskiä boreaalisissa metsissä. Euroopassa merkittävimmän tuhoriskin kuusivaltaisille metsille (Picea abies) aiheuttavat juurikääpä (Heterobasidion annosum s.l.), tuuli ja kirjanpainaja (Ips typographus). Juurikääpä aiheuttaa metsiköissä kasvutappioita, kuolleisuutta sekä vähentää puutavaran arvoa. Lisäksi se vähentää puiden mekaanista vastustuskykyä tuulta vastaan ja lisää metsiköin alttiutta tuulituhoille. Kirjanpainajat hyötyvät heikoista puista, kuten tuulenkaadoista, silloin kun niiden kanta on pieni ja voivat hyvissä olosuhteissa aiheuttaa massiivisiakin tuhoja. Väitöskirja esittää uuden WINDROT-mallikonaisuuden, jonka avulla voidaan simuloida eri tuhoaiheuttajien välisiä yhdysvaikutuksia. WINDROT-mallikokonaisuus koostuu neljästä simulaatiomallista, joista jokainen vastaa joko metsikön tai tuhonaiheuttajan dynamiikasta. MOTTI-ohjelmisto simuloi metsikön kasvua ja dynamiikkaa ottaen huomioon metsänhoidon. Hmodel-, HWIND- ja BBDYN –mallit simuloivat kukin yhden tuhonaiheuttajan kehitystä metsikkötasolla. Mallikokonaisuuden tarkastelu puu- ja metsikkötasolla osoitti, että: i) juurikäävän dynamiikkan merkittävin tekijä ovat itiö- ja juuristotartunnat suuriin kantoihin, ii) juurikäävän lisääntyvä määrä metsikössä lisää metiskön alttiutta tuulituhoille; sekä iii) tuulituhojen määrä vaikutti niitä seuraaviin kirjanpainajatuhoihin. Mallikokonaisuutta voidaan jatkossa käyttää eri metsänkasvatusketjujen riskiarviointiin erilaisissa skenaarioissa.

• Honkaniemi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: juha.honkaniemi@helsinki.fi

Boreaaliset suot ovat merkittäviä hiilen varastoja ja nieluja. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli tutkia, miten suon sisäinen vaihtelu kasvillisuuden rakenteessa vaikuttaa suoekosysteemin hiilinieluun. Tutkimuksessa mitattiin kasvilajin, kasviyhteisön ja ekosysteemin mittakaavatasoilla suon hiilinielun prosesseja: Fotosynteesiä, respiraatiota, kasvibiomassan koostumusta ja tuottoa, sekä nettohiilidioksidinvaihtoa.

Suon sisäinen vedenpinnan tason vaihtelu aiheutti voimakasta vaihtelua kasvilajikoostumuksessa ja elävän kasvibiomassan määrässä. Vedenpintagradientin kuivassa päässä varpuvaltaisilla mättäillä kasvillisuuden elävä biomassa oli suurempi kuin saravaltaisissa märissä kuljuissa. Hiilidioksidinvaihdon osaprosessit, respiraatio ja bruttofotosynteesi, olivat korkeimmillaan kuivissa kasviyhteisöissä. Tästä huolimatta nettohiilidioksidinvaihto ja biomassan tuotto olivat saman suuruisia kaikissa rahkasammalten vallitsemissa kasviyhteisöissä läpi koko vedenpintagradientin. Tämä tasainen biomassatuotto on seurausta kasvilajien toiminnallisista eroista; märkien habitaattien kasvilajien biomassatuotto oli mätäslajeja tehokkaampaa. Nettohiilidioksidinvaihdon tasaisuus vedenpintagradientilla puolestaan johtui respiraation ja bruttofotosynteesin hyvin symmetrisestä vasteesta vedenpinnan tasoon. Vain sammalettomilla ruoppapinnoilla biomassatuotto oli pienempää kuin muissa kasviyhteisöissä, ja ne toimivat pääasiassa hiilen lähteenä. Rahkasammalten peittämien kuljujen ja ruoppapintojen välillä on vain pieni ero vedenpinnan tasossa. Siksi muutokset kosteusoloissa saattaisivat muuttaa näiden kasviyhteisöjen määrää ekosysteemissä, ja aiheuttaa muutoksen ekosysteemin hiilinieluun.

Tässä tutkimuksessa havaittu saman suuruinen hiilinielu läpi suon vedenpintagradientin on ristiriidassa aiemman tutkimuksen kanssa. Toisaalta hiilinielun osaprosessien vaste ympäristötekijöihin oli samankaltainen kuin aiemmissa tutkimuksissa. Toiminnallisesti erilaisten kasvilajien määräsuhteet vaihtelevat soiden välillä. Tulosten perusteella suon sisäinen hiilinielun vaihtelu näyttää olevan voimakkaasti riippuvainen kyseiselle suolle ominaisesta kasvillisuuden rakenteesta.

Suokasvilajien ympäristövasteet ja kasvukaudenaikainen lehtialankehitys eroavat. Tässä tutkimuksessa kasvilajien ja –yhteisöjen fotosynteesin ja nettohiilidioksidinvaihdon havaittiin olevan suurimmillaan eri vaiheissa kasvukautta. Nämä lajien väliset erot puolestaan vähensivät kasvukaudenaikaista vaihtelua ekosysteemitason hiilinielussa. Tutkittujen kolmen vuoden välillä kasviyhteisöjen roolit ekosysteemin hiilinielussa vaihtelivat. Tutkimuksen perusteella toiminnallisesti vaihteleva kasvilajikoostumus saattaa lisätä suoekosysteemin toiminnan palautuvuutta (resilienssiä) muuttuvissa olosuhteissa. Tämä empiirinen tulos voidaan varmentaa prosessimallien avulla, jotka pyrkivät ennustamaan soiden hiilinielun muutoksia muuttuvassa ilmastossa. Tämän tutkimuksen tulokset korostavat, että toiminnallisesti erilaisten kasvillisuuskomponenttien vaste ympäristötekijöihin tulee huomioida näissä prosessimalleissa, jotta ennusteet soiden hiilinieluista olisivat mahdollisimman tarkkoja.

• Korrensalo, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences http://orcid.org/0000-0002-0320-8689 Sähköposti: aino.korrensalo@uef.fi

Koneellisen metsänistutuksen kysynnän odotetaan kasvavan tulevaisuudessa. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tutkia koneellista metsänistutusta Suomessa ja etsiä keinoja sen tuottavuuden kehittämiseksi. Väitöskirja koostui viidestä vertaisarvioidusta tieteellisestä julkaisusta (I-V). Näiden pohjalta luotiin neljä osatavoitetta, jotka keskittyvät tuottavuuteen ja kustannustehokkuuteen, automatisointiin, kapasiteetin käyttöön ja koneellisen istutuksen laatuun.

Vaikka koneellisen istutuksen tuottavuus on korkeampi kuin käsin istutuksessa, ei se vielä ole kustannustehokkaampaa. Kuitenkin koneellisen istutuksen tehokkuutta on mahdollista nostaa ammattitaitoisilla kuljettajilla ja työkohteiden valinnalla, jolloin on mahdollista päästä kaivinkoneella tehtävää laikkumätästystä ja käsinistutusta matalampiin kustannuksiin. Tuottavuuden nostaminen ja siten käyttökustannuksien pienentäminen on mahdollista tehokkaalla taimien automaattisyöttölaitteella, mutta tutkimuksessa mukana ollut Risutec APC ei vielä tähän tavoitteeseen yltänyt. Istutuskonekapasiteettiä voitaisiin hyödyntää tehokkaammin, jolloin koneellisen istutuksen tuottavuus ja kustannustehokkuus parantuisivat. Koneiden tekninen käyttöaste oli hyvä ja koneellisen istutuksen laatu oli korkea. Optimoimalla ja tehostamalla koko koneellisen metsänuudistamisen ketjua taimitarhalta aina istutukseen saakka voitaisiin minimoida koneellisen istutuksen kokonaiskustannuksia.

Jotta koneellinen istutus olisi tehokasta, yhteenvetona voidaan sanoa, että seuraavien kriteereiden täytyy täyttyä: istutuskoneiden täytyy olla toimintavarmoja, kuljettajien ammattitaitoisia, työmaiden sopivia, taimimateriaalin laadukasta ja saatavilla sekä taimihuollon toimia. Tulevaisuudessa on tärkeää jatkaa sekä olemassa olevien istutuskoneiden että kokonaan uusien koneratkaisujen, kuten jatkuvatoimisen istutuskoneen, kehittelyä, joilla saadaan tuottavuutta nostettua.

• Laine, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: tiina.laine@luke.fi

Maankäyttömuutos, joka usein sisältää suoalueen kuivatuksen sekä alkuperäisen suosademetsän korvaamisen vähemmän biomassaa tuottavalla kasvillisuudella, on muuttanut Kaakkois-Aasian suoalueet hiilen nieluista hiilen lähteiksi. Suolta vapautuvan hiilidioksidin (CO₂) määrän on havaittu riippuvan maankäyttömuutoksesta, mikä johtunee turpeen hajotettavuuden heikentymisestä, mutta yhteys hajotusprosessien ja maankäyttömuutoksen välillä on heikosti tunnettu.

Lisätäksemme tietämystä maankäyttömuutoksen vaikutuksista hajotusprosesseihin, tutkimme turpeen fyysisiä (kuivatuoretiheys, huokoisuus, hiukkasjakauma) sekä kemiallisia ominaisuuksia (pH, tuhka, N, P, K, C, Ca, Mg, Mn, Zn, Na, Al, Fe, S, Si sekä liuenneen typen ja hiilen kokonaispitoisuudet ja turpeen kemiallinen rakenne), jotka kummatkin määrittävät turpeen maatumisastetta sekä hajotettavuutta (s.o. substraatin laatu mikrobeille). Turpeen biologisia ominaisuuksia (mikrobibiomassa sekä entsyymiaktiivisuus) käytettiin selittämään hajotusaktiivisuutta useilla maankäyttömuodoilla sekä vasteena turpeen laatua määrittäviin ominaisuuksiin. Tutkimusalueet olivat: lähes luonnontilainen ja kuivatettu suosademetsä, sekä kolme avohakattua ja kuivatettua aluetta, joista yksi oli uudelleen metsitetty, yksi maatalousmaana ja kolmas jättömaana.

Turve oli tiiviimpää, hienompaa ja sisälsi enemmän heikosti hajoavia hiiliyhdisteitä (esim. ligniini) alueilla, jotka oli sekä avohakattu että kuivatettu. Mikrobibiomassa ja hajotusaktiivisuus olivat korkeampia suosademetsän pintaturpeessa, jossa oli myös eniten helposti hajoavia hiiliyhdisteitä (esim. hemiselluloosa). Kuusi vuotta sitten uudelleen metsitetyllä alueella turpeen ominaisuudet eivät olleet palautuneet metsän kaltaiseksiTähän vaikuttivat luultavasti puuston ikä ja pieni koko, jolloin se ei vielä tuottanut riittävästi kariketta, sekä mikrobeihin negatiivisesti vaikuttava kemiallinen heinäntorjunta.

Kasvillisuus, ja erityisesti sen puuttuminen maankäyttömuutoksen myötä, sekä maanmuokkaus ovat tärkeimmät turpeen hajotukseen vaikuttavat tekijät. Voimakkaimmin muokatuilla alueilla, jotka on kuivatettu ja avohakattu, turpeen kemiallinen laatu heikkenee, mikä johtaa pienempään mikrobiaktiivisuuteen.

• Könönen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: mari.kononen@helsinki.fi

Tutkimuksessa analysoitiin maahengityksen temporaalista ja spatiaalista vastetta bioottisiin ja abioottisiin tekijöihin eri aikajänteillä (vuorokausi, vuodenaika) aavikkoisella pensasarolla Luoteis-Kiinassa vuosina 2012-2014. Maan lämpötila selitti hyvin eri vuorokauden aikoina ja vuoden aikoina maahengityksen vaihtelua, kun maan vesipitoisuus oli korkea tai kohtalainen. Alhaisella vesipitoisuudella maahengitys reagoi suuremmalla viiveellä lämpötilaan. Maahengitys lisääntyi lämpötilan lisääntyessä, kun pohjakerroksessa ei ollut lainkaan kasvillisuutta tai siellä oli jäkälää. Vastaavasti se väheni kun pohjakerroksessa oli sammalta. Kasvillisuuden juuristobiomassa ja kariketuotanto sekä maan typpipitoisuus vaikuttivat myös maahengityksen ajalliseen ja spatiaaliseen vaihteluun hiekkadyynillä. Maahengityksen vaihtelu riippui myös pensaskerroksen fenologisesta kehitysvaiheesta. Tämän tutkimuksen perusteella tulisi maan lämpötilavaikutusten lisäksi ottaa huomioon maan vesipitoisuuden ja pohja- ja pensaskerroksen kasvillisuuden vaikutukset maahengityksen temporaaliseen ja spatiaaliseen lämpötilavasteeseen, arvioitaessa aavikkoekosysteemien hiilitasetta ja mallinnettaessa globaalia hiilenkiertoa.  

• Wang, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: benwang918@gmail.com

Puiden toiminta muuttuu kun veden määrä niissä vähenee. Veden määrän vähetessä elävät solut puun sisällä voivat kokea kuivuusstressiä ja puun kyky kuljettaa vettä vähenee kun ksyleemi-solukkoon alkaa kertymä ilmaa ilmiössä, jota kutsutaan embolisaatioksi. Veden määrä vähenee puissa niiden kokiessa kuivuutta tai kun ne jäätyvät. Jäätymisen tapauksessa, nestemäisen veden määrä puun sisällä alenee tyypillisesti erittäin nopeasti jäätymisen alettua ja jään kemiallisista ominaisuuksista johtuen jää myös kuivattaa eläviä soluja erittäin tehokkaasti vetämällä nestemäistä vettä puoleensa. Veden liikettä puissa kuvataan usein vesipotentiaalin avulla. Vesipotentiaali alenee paineen laskiessa ja osmoottisen konsentraation noustessa, josta seuraa että vesi kulkee kohti alhaisempaa vesipotentiaalia.

Tässä väitöskirjassa pyrittiin ymmärtämään vesipotentiaalin vaikutuksia puiden elävin soluihin ja ksyleemin hydrauliseen vedenjohtavuuteen alentamalla vesipotentiaalia; kuivuuden ja jäädyttämisen keinoin ja nostamalla osmoottista potentiaalia apoplastisessa tilassa. Apoplastisella tilalla tarkoitetaan tilaa joka käsittää ksyleemin putkilot ja muun tilan elävien solujen ulkopuolella. Vaikutuksia tutkittiin käyttämällä läpimitanmuutos-, lämpötila- ja kaasunvaihtomittauksia.

Alhaisen vesipotentiaalien vaikutuksia eläviin soluihin tutkittiin ksyleemin parenkyymi- ja lehtien mesofyllisolujen tapauksessa. Puiden paksuuskasvua ja veden kuljetusta on tutkittu paljon mittaamalla rungon läpimitanmuutoksia ajan suhteen. Parenkyymisoluilla on yleisesti uskottu olevan vain marginaalinen vaikutus ksyleemin läpimitanmuutoksiin, mutta tämän väitöskirjan tuloksista ilmenee että niillä on merkittävä vaikutus, erityisesti puiden jäätyessä. Mesofyllisoluissa tapahtuvan fotosynteesin tiedetään alentuvan lämpötilan painuessa nolla asteen alapuolelle. Tässä väitöskirjassa näytetään ensimmäistä kertaa miten fotosynteesi nopeus alenee nopeasti jäätymisen alettua puissa ja kuinka se tapahtuu samaan tahtiin elävien solujen kokeman kuivuusstressin kanssa.

Väitöskirjassa tutkittiin myös alhaisen vesipotentiaalin, embolisaation ja jäätymisen vaikutuksia ksyleemin hydrauliseen johtavuuteen ja puiden kykyä havaita ja aktiivisesti kontrolloida embolisaation kehittymistä. Väitöskirja paljasti kuinka jäätyminen ja embolisaatio voi saada aikaan paineen nousuja ksyleemissä, jolla voi olla pitkäkestoisia seurauksia puiden toimintaan ja ksyleemin hydrauliseen konduktanssiin ja joilla voi olla myös suuria ekologisia seurauksia. Kaiken kaikkiaan väitöskirja osoitti miten vesipotentiaalin ja sen vaikutusten keskinäinen suhde ei ole niin yksinkertainen ja lineaarinen kun tieteen alalla on yleisesti ymmärretty.

• Lindfors, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: lauri.lindfors@helsinki.fi

Ympäristötekijät vaikuttavat puiden kasvuun kahta kautta; ne säätelevät sekä hetkellistä kasvunopeutta (suora vaikutus) että puun sisäisen tilan kehittymistä (epäsuora vaikutus). Fotosynteesi puolestaan on kasvuun, hengitykseen ja muihin elintoimintoihin tarvittavan hiilen lähde. Kahden vastakkaisen teorian mukaan kasvunopeuden määrittävä tekijä on joko 1) rajoitteet käytettävissä olevan hiilen määrässä (lähdeteoria) tai 2) ympäristötekijöiden aiheuttama rajoite kudosten kasvuedellytyksissä (nieluteoria). Jotta voisimme ymmärtää, miten muuttuvat ilmasto-olosuhteet vaikuttavat puiden kasvuun ja hiilitaseeseen, on välttämätöntä tietää, miten puun eri osien (puuaine, neulaset, juuret) kasvu reagoi ympäristö- ja muiden tekijöiden vaihteluun.

Tämän tutkimuksen tarkoitus oli 1) kvantifioida lämpötilan vaikutusta männyn kasvuun eri aikaskaaloilla ja 2) estimoida hiilen saatavuuden ja lämpötilan aiheuttamien rajoitteiden suhteellisia merkityksiä kasvua määrittelevänä tekijänä.

Näitä tarkoituksia varten muodostettiin dynaaminen kasvumalli CASSIA (Carbon Allocation Sink Source InterAction). Malli kuvaa vuorokausitasolla yksittäisen männyn hiilitaseen, jonka osia ovat fotosynteesi, hengitys, varastoidun hiilen määrä sekä neulasten, puuaineen ja juurten kasvu.

CASSIA ennusti puuaineen primääri- ja sekundäärikasvunopeuden sekä neulasten kasvunopeuden päivittäisen vaihtelun lämpötilan suorien ja epäsuorien vaikutusten perusteella. Lisäksi edellisen vuoden loppukesän lämpötilan ja verson kasvujakson pituuden (lämpösummayksiköissä) välillä havaittiin positiivinen yhteys. Kasvun käynnistyminen keväällä oli pitkäaikainen prosessi, joka selittyi lämpökertymällä hetkellisten lämpötilojen sijaan.

Lyhytaikaisten kasvunvaihtelujen todettiin olevan nielurajoitteisia, koska CASSIA ennusti vuodensisäisen kasvunvaihtelun lämpötilan perusteella ilman fotosynteesin tai varastoidun hiilen suoraa vaikutusta. Toisaalta vuosienvälinen kasvunvaihtelu saatiin ennustettua hiilen lähteen (GPP, bruttoprimäärituotos) perusteella.

Tämän tutkimuksen tulosten mukaan lähde- ja nieluvaikutusten monimutkainen yhdistelmä rajoittaa kasvua. Lisäksi ympäristötekijät vaikuttavat kasvuun useilla aikaskaaloilla, jotka vaihtelevat tunneista vuosiin. Lisää tutkimusta tarvitaan, jotta saadaan tunnistettua tekijät, jotka määräävät eri prosessien nopeudet ja hiilitaseen kehittymisen.

• Schiestl-Aalto, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: piia.schiestl@helsinki.fi

Hirvi on Fennoscandian tärkeimpiä riistaeläimiä, mutta samalla myös taimikoiden pahin tuhoeläin. Tässä väitöskirjassa tutkin hirvien elinympäristön valintaa ja tekijöitä, jotka vaikuttavat hirvituhoihin usealla eri valinnan tasolla.

Koealatasolla tuhoja oli sitä enemmän, mitä enemmän koelaoilla oli keinollisesti uudistettuja mäntyjä ja mäntyjä pitempiä lehtipuita. Korkein tuhoriski oli taimikoissa, joissa oli tehty voimakas maanmuokkaus.

Hirvien kesäelinpiireillä oli enemmän ravinteikkaita kasvupaikkoja kuin maisemassa yleensä. Kesäelinpiirien sisällä hirvet käyttivät odotetua enemmän ei-mäntyvaltaisia habitaatteja ja varttuneita metsiä sekä välttivät ihmisasutusta. Talvielinpiireillä oli runsaasti mäntyvaltaisia taimikoita ja suometsiä sekä muita nuoria metsiköitä, mutta vähemmän asutusta ja peltoja kuin tutkimusalueella yleensä. Talvielinpiirien sisällä hirvet käyttivät odotettua enemmän ei-mäntyvaltaisia taimikoita ja varttuneita metsiä, mutta välttivät ihmisasutusta. Elinpiiritasolla sukupuolten välillä ei ollut eroja, mutta elinpiirin sisällä naaraiden ja urosten habitaationvalinta erosi toisistaan sekä kesällä että talvella.

Tuhojen esiintyminen lähiympäristössä ennusti sekä tuhojen esiintymisen että tuhojen määrän lisääntyvän tutkituissa maisemissa. Varttuneiden metsien ja taimikoiden muodostama mosaiikki sisältää runsaasti suojan ja ravintoresurssien vaihtelua, mikä lisäsi ennustettujen tuhojen määrää. Lisääntyvä asutuksen ja teiden määrä vähensivät tuhoja 1 km² ja 5 km² maisemakoolla tarkasteltuina. Tuhoja oli vähemmän alueilla, joilla oli runsaasti mäntyvaltaisia harvennusmetsiä kuin alueilla, joiden puulajikoostumus oli monipuolisempi.

Lapissa tuhoja oli eniten Lounais-Lapissa ja Itä-Lapissa Peräpohjan liuskekivivyöhykkeellä ja Lapin vihreäkivivyöhykkeellä, jotka koostuvat ravinteikkaista kivilajeista. Tuhoja oli eniten taimikoissa, joiden alla oli ravinteikas kallio- ja maaperä. Männyn uudistaminen hienojakoisille maaperille, jotka ovat peräisin ravinteikkaista kallioperistä ja kasvavat luonnostaan kuusta, näyttäisi lisäävän alttiutta hirvituhoille.

• Nikula, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: ari.nikula@luke.fi

Tutkimuksessa selvitettiin metsäojitettujen soiden ennallistamisen vaikutuksia ravinteiden ja orgaanisen hiilen huuhtoutumiseen ja metaanidynamiikkaan. Työ koostuu neljästä alitutkimuksesta. Kahdessa alitutkimuksessa selvitettiin vaikutuksia veden laatuun ja aineiden huuhtoutumiseen, ja ne toteutettiin valuma-aluetasolla. Yksi alitutkimus oli laboratoriokoe, jossa selvitettiin aineiden liukenemista turpeesta anaerobisessa muhituksessa, jolla jäljiteltiin hakkuuta tai ennallistamista seuraavaa nousevaa vedenpintaa. Neljäs tutkimus oli jälleen maastotutkimus, ja siinä selvitettiin luonnontilaisten, ojitettujen ja ennallistettujen korpien metaanipäästöjen eroavaisuuksia. Kaikkiaan tutkimuksessa käsiteltiin 24:ää eri suota, joista yksi oli mukana kahdessa eri alitutkimuksessa.

Tulokset viittaavat siihen, että ennallistamisella voi olla huomattavia vaikutuksia etenkin ravinnerikkaiden kuusivaltaisten soiden tapauksessa. Niissä havaittiin suurimmat liuenneen orgaanisen hiilen ja ravinteiden kuormitus ennallistamisen jälkeen valuma-aluetason tutkimuksissa. Niiltä havaittiin ennallistamisen jälkeen myös huomattavia metaanipäästöjä, suurempia kuin luonnontilaisilta tai ojitetuilta kohteilta. Tulosten perusteella tulisi edelleen tutkia ennallistamisen menetelmiä ja niitä prosesseja, jotka vaikuttavat havaittujen vaikutusten taustalla.

• Koskinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: markku.koskinen@helsinki.fi

• Uotila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: karri.uotila@luke.fi

• Tanhuanpää, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: topi.tanhuanpaa@helsinki.fi

• Chan, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: tommy.chan@helsinki.fi

Hiilen ja ravinteiden kierto on edellytys ekosysteemin toiminnalle. Hiilen (C) ja typen (N) biogeokemiallisessa kierrossa kasvien, karikkeen ja maan kemiallinen koostumus, mikrobiyhteisöt, entsyymikoneisto ja ilmastolliset olosuhteet ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan terpeenien merkitystä boreaalisten metsämaiden hiilen ja typen kierrossa. Terpeenit ovat yleisiä kasvin sekundääriyhdisteitä. Väitöskirjassa keskitytään joihinkin mono-, di- ja triterpeeneihin.

Laboratoriokokeet osoittivat, että tutkitut terpeenit kiihdyttivät metsämaan hiilen mineralisaatiota, mutta samalla ne hidastivat typen nettomineralisaatiota ja nettonitrifikaatiota. Lisäksi terpeenit lisäsivät mikrobibiomassassa olevat hiilen ja typen määrää todennäköisesti siitä syystä, että ne kiihdyttivät bakteerien kasvunopeutta; sienten kasvunopeus sen sijaan hidastui terpeenien vaikutuksesta. Tulokset viittasivat siihen, että terpeenit toimivat hiilen lähteenä joillekin mikrobeille. Lisäksi terpeenit estivät hiilen, typen, fosforin ja rikin kiertoon liittyvien entsyymien toimintaa, johtuen ainakin osaksi terpeenien kyvystä sitoa entsyymejä.
Kuusen avohakkuulla tutkittiin sekä hakkuutähteen että puun tuhkan vaikutusta maan terpeenikoostumukseen ja hiilen ja typen kierron toimintoihin viisi vuotta hakkuun jälkeen. Hakkuutähde lisäsi joidenkin terpeenien pitoisuutta orgaanisessa kerroksessa. Sekä hakkuutähde että tuhka kiihdyttivät typen nettomineralisaatiota ja nettonitrifikaatiota. Joidenkin terpeenien pitoisuudet korreloivat hiilen ja typen kierron aktiivisuuksien kanssa, mutta kenttäolosuhteissa suhde jäi silti epäselväksi.

Väitöskirja osoitti, että terpeeneillä on kyky vaikuttaa metsämaan hiilen ja typen kiertoon. Todennäköisesti terpeenit muuttavat typen kiertoa niin, että suurempi osa typestä jää orgaaniseen muotoon ja mahdollisesti typpihäviöt metsäekosysteemistä pienentyvät.

• Adamczyk, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: sylwia.adamczyk@luke.fi

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

• Venugopal, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: parvathy.venugopal@uef.fi

• Kunttu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: panu.kunttu@uef.fi

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

• Holopainen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jani.m.holopainen@helsinki.fi

• Heikkala, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: osmo.heikkala@uef.fi

• D’Amato, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: dalia.damato@helsinki.fi

• Vehkaoja, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: mia.vehkaoja@helsinki.fi

• Matthies, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: brent.matthies@helsinki.fi

• Hämäläinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: aino.hamalainen@uef.fi

• Korhonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jaana.e.korhonen@Helsinki.fi

• Saarinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: ninni.saarinen@helsinki.fi

• Vuorio, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: ville@honkavuori.fi

• Niemi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: milla.niemi@helsinki.fi

• Viitala, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: esa-jussi.viitala@luke.fi

• Hurmekoski, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: elias.hurmekoski@efi.int

• Hassan, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: kamrul.hassan@uef.fi

• Melin, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: markus.melin@uef.fi

• Aalto, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: juho.aalto@helsinki.fi

• Zyadin, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: anas.zyadin@uef.fi

• Kymäläinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: Maija.kymalainen@helsinki.fi

• Valbuena, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: rubenval@uef.fi

• Haltia, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: emmi.haltia@ptt.fi

• Korpunen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: heikki.korpunen@gmail.com

• Yang, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: ming.yang@uef.fi

• Saarela, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: svetlana.saarela@helsinki.fi

• Hovi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: aarne.hovi@helsinki.fi

• Fabra-Crespo, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: mfabracrespo@yahoo.com

• Mattila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: osmo.mattila@helsinki.fi

• Verkerk, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: hans.verkerk@efi.int

• Vihervuori, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: Liisa.Vihervuori@helsinki.fi

• Kankare, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: ville.kankare@helsinki.fi

Hiilidioksidivuo maaperästä pohjoisen havumetsävyöhykkeen männiköissä nykyisessä ilmastossa ja kohotetussa ilman hiilidioksidipitoisuudessa ja lämpötilassa Tutkimuksen tavoitteena oli tunnistaa metsämaan hiilidioksidivuon ajalliseen ja paikalliseen vaihteluun vaikuttavia tekijöitä, vertailla mittauskammioita ja testata ilmastonmuutoskokeen vaikutuksia metsämaan hiilidioksidivuohon. Tutkimus perustui neljän vuoden mittauksiin mäntykangasmetsiköissä.

Maaperän hiilidioksidivuon hetkelliset koealakeskiarvot vaihtelivat välillä 0,04–1,12 gCO₂m⁻² h⁻¹ ja metsäalueen vuosisummat välillä 1750–2050 gCO₂m⁻² h⁻¹. Maan lämpötila oli maaperän hiilidioksidivuon ajallisen vaihtelun merkittävin selittäjä (R²=76–82 %). Malli, jossa lämpötila ja lämpösumma olivat selittäjinä, ennusti erillisen aineiston maaperän hiilidioksidivuon keskimäärin 15 prosentin sisälle mitatusta. Malli kuitenkin aliarvioi huippuvuon aikaan heinä-elokuussa, mahdollisesti juurien ja sienijuurien kasvun vuodenaikaisvaihtelun takia. Osatutkimuksen mukaan maaperän hiilidioksidivuon mittausten luotettavuus ei riippunut mittauskammioiden toimintaperiaatteesta.

Maaperän hiilidioksidivuon spatiaalinen vaihtelu oli suurta 400 m²:n suuruisten koealojen sisällä; variaatiokertoimet vaihtelivat välillä 0,10–0,80 ja niiden lumettoman kauden keskiarvot välillä 0,22–0,36. Positiivista autokorrelaatiota ilmeni lyhyillä etäisyyksillä (3-8 m). Humuskerroksen paksuus selitti 28 prosenttia maaperän hiilidioksidivuon vaihtelusta yhdistetyssä usean metsikön aineistossa, ja lähimpien puiden keskimääräisen etäisyyden kanssa se selitti 40 prosenttia. Maaperän hiilidioksidivuo korreloi myös humuskerroksen juurimassan kanssa. Koealojen väliset erot maaperän hiilidioksidivuossa olivat pieniä.

Kohotetut ilman hiilidioksidipitoisuus ja lämpötila lisäsivät metsämaaperän hiilidioksidivuota ilmastonmuutoskenttäkokeessa johdonmukaisesti, mutta ei aina tilastollisesti merkitsevästi. Niiden yhteisvaikutus oli additiivinen, ilman interaktiota; +23–37 % (kohotettu CO₂), +27–43 % (kohotettu lämpötila) ja +35–59 % (yhdistetty käsittely), riippuen vuodesta. Kohotettu lämpötila oli tilastollisesti merkittävä tekijä neljän vuoden aineistoon perustuvassa varianssianalyysissä. Maaperän hiilidioksidivuon lämpötilavaste laski kuitenkin lämmityskäsittelyissä toisena koevuotena.

• Niinistö, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: sini.niinisto@stat.fi

• Pippuri, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: inka.pippuri@uef.fi

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

• Maanavilja, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: liisa.maanavilja@helsinki.fi

• Holopainen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: sari.holopainen@helsinki.fi

• Vilén, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: terhi.vilen@gmail.com

• Majasalmi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: titta.majasalmi@helsinki.fi

• Karttunen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: kalle.karttunen@helsinki.fi

• Turtiainen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: marjut.turtiainen@uef.fi

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

• Hou, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: hou.zhengyang@gmail.com

• Leppälammi-Kujansuu, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jaana.leppalammi-kujansuu@helsinki.fi

• Xu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: qing.xu@uef.fi

• Haapanen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: reija.haapanen@gmail.com

• Zhang, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: yijing.zhang@helsinki.fi

• Manavakun, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: nopparat.manavakun@helsinki.fi

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

• Petty, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: aaron.petty@helsinki.fi

• Kankaanhuhta, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: ville.kankaanhuhta@metla.fi

• Saari, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: paivi.saari@ely-keskus.fi

• Wan, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: minli.wan@helsinki.fi

• Goltsev, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: goltsev@student.uef.fi

• Demiguel, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: sergio.demiguel@uef.fi

• Hamunen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: katri.hamunen@uef.fi

• Myllyviita, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: tanja.myllyviita@ymparisto.fi

• Laurila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jussi.laurila@gmail.com

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

• Lintunen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: anna.lintunen@helsinki.fi

• Saarinen, Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos Sähköposti: markku.saarinen@metla.fi

Juurikääpä (Heterobasidion annosum s.l) aiheuttaa merkittäviä taloudellisia tappioita erityisesti pohjoisen pallonpuoliskon metsätaloudessa. Suomessa sekä männynjuurikääpä (H. annosum) että kuusenjuurikääpä (H. parviporum) lahottaa kuusen puuainesta ja haittaa puuaineksen teollisuuskäyttöä. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin eri kuusigenotyyppien puuaineen sekä puun eri osien hajoamista juurikäävällä sekä puuta hajottavilla entsyymeillä laboratorio-oloissa. Lisäksi selvitettiin kuusen latvusmuodon, puun kasvun ja iän sekä puun kemiallisten ominaisuuksien vaikutusta puun lahoamiseen ja pelkistävien sokereiden vapautumiseen puuaineksesta.

Kapealatvaiset kuusigenotyypit ja tavalliset kuusigenotyypit lahosivat samalla tavoin, mutta tavallisten kuusialkuperien välillä oli eroja lahon syntymisessä. Männyn juurikääpä lahotti kuusta nopeammin kuin kuusen juurikääpä. Vanhemmissa puissa rungon keskiosa lahosi nopeammin kuin rungon pintapuu, kun taas nuoremmissa puissa pintapuu lahosi nopeammin kuin rungon keskiosa. Nuorissa puissa puuaineksen tiheys korreloi negatiivisesti lahoamisnopeuden kanssa. Lisäksi todettiin, että kuusten pelkistävien sokereiden tuoton ja lahomaisen välillä oli positiivinen korrelaatio - eli mitä helpommin puusta irtosi pelkistäviä sokereita laboratoriossa, sitä nopeammin puu lahosi myös juurikäävällä. Johtopäätöksenä todettiin, että kuusten genotyyppinen vaihtelu lahoamisessa antaa mahdollisuuksia puiden kestävyysjalostukseen muiden jalostettavien ominaisuuksien rinnalla erityisesti silloin, kun otetaan huomioon metsänhoidon käytännöt, kuten harvennusten ajoitus ja kiertoajan pituus.

• Puentes Rodriguez, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: yp@nn.fi

Ilmastonmuutoksen vaikutus ruokohelven (Phalaris arundinacea L.) kasvun ajoittumiseen ja kasvun suuruuteen boreaalisissa olosuhteissa Ruokohelpeä (Phalaris arundinacea L.) on viime vuosina viljelty energiabiomassaksi turvetuotannosta vapautuneilla soilla. Tutkimuksessa analysointiin, miten ilmastonmuutos ja veden saatavuus tällaisissa olosuhteissa vaikuttavat ruokohelven kasvusykliin sekä kokonaiskasvuun ja sen jakautumiseen kasvin eri osiin. Kasvihuoneessa tehdyssä faktorikokeessa ruokohelpeä kasvatettiin kohotetussa lämpötilassa (+3,5 °C korkeampi kuin kontrolliolosuhteissa) sekä kohotetussa hiilidioksidipitoisuudessa (700 ppm). Myös veden saatavuus vaihteli siten, että pohjaveden pinta osassa käsittelyitä oli 40 cm ja 20 cm syvyydessä sekä osassa maanpinnan tasalla.

Kaikki käsittelyt toistettiin neljä kertaa vuosina 2009 ja 2010. Lämpötilan kohottaminen aikaisti kasvun alkua sekä lisäsi kasvua nopeuttamalla fotosynteesiä ja lisäämällä lehtipinta-alan kasvua alkukesällä. Samalla kasvusykli nopeutui siten, että kasvu päättyi aikaisemmin kuin muissa käsittelyissä. Kasvujakson lyhentymisen vuoksi koko kasvukauden sato jäi pienemmksi kuin kohotetussa hiilidioksidipitoisuudessa tai olosuhteissa, jossa hiilidioksipitoisuuttta ja lämpötilaa kohotettiin samanaikaisesti. Lämpötilan kohottaminen nopeutti kasvua erityisesti silloin, kun pohjaveden pinta oli alhaalla. Hiilidioksidipitoisuuden kohottaminen vähensi kuitenkin alhaisen pohjaveden vaikutusta. Vastaavasti korkea pohjavesi yhdessä kohotetun hiilidioksipitoisuuden kanssa lisäsi kokonaiskasvua. Tällaisissa olosuhteissa kasvukausi pidentyi ja lehtipinta-ala kasvoi suuriksi. Myös fotysynteesinopeus oli pitempään suurempi kuin muissa käsittelyissä. Kaiken kaikkiaan pohjaveden syvyys vaikutti ruokohelven kehitykseen ja kasvuun enemmän kuin kohotettu lämpötila ja hiilidioksidipitoisuus yksin tai yhdessä. Ruokohelpiviljelmän iällä ei ollut vaikutusta vuotuisen kasvun etenemiseen tai kasvun kokonaismäärään.

Ruokohelven lehtien kasvu oli alkukesästä suurempi kuin juurten, kun taas varsi kasvoi nopeimmin kasvukauden keskivaiheilla. Juurten kasvu oli puolestaan suurimmillaan kasvukauden loppupuolella. Hiilidioksidipitoisuuden kohottaminen lisäsi juurten kasvua suhteellisesti enemmän kuin lehtien ja varren kasvua pohjaveden syvyydestä riippumatta. Korkean pohjavesipinnan vallitessa juurten kasvu jäi suhteellisesti pienemmäksi kuin lehtien ja varren kasvu. Pohjavesipinnan syvyys vaikutti biomassan jakautumiseen kasvin eri osiin enemmän kuin kohotettu lämpötila ja hiilidioksidi yksin tai yhdessä. Ruokohelven viljelyssä pohjaveden syvyyden säätely näytti olevan ratkaisevassa asemassa pyrittäessä lisäämään ruokohelven kasvua.

• Chao, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: Chao.zhang@uef.fi

• Susiluoto, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: Sanna.Susiluoto@gmail.com

• Lukkarinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: antti.lukkarinen@pp.inet.fi

• Pearson, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: meeri.pearson@helsinki.fi

• Repola, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jaakko.repola@metla.fi

• Niskanen, University of Helsinki, Department of Agricultural Sciences Sähköposti: anna-maija.niskanen@helsinki.fi

• Nuutinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: yrjo.nuutinen@metla.fi

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

• Aaltonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: hermanni.aaltonen@helsinki.fi

• Jalonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: riina.jalonen@helsinki.fi

• Kettula, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: kirsi.kettula@aalto.fi

• Pakkala, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: timo.pakkala@hotmail.fi

• Li, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: ning.li@helsinki.fi