Artikkelit jotka sisältää sanan 'k'

Kategoria: Articles

Laura Pikkarainen. (2022). The effects of planting practices and growing environment on the early performance of boreal tree seedlings. https://doi.org/10.14214/df.327
Avainsanat: ilmastonmuutos; boreaaliset metsät; maastomenestyminen; paakkutaimi; istutussyvyys; istutusajankohta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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

  • Pikkarainen, University of Eastern Finland Sähköposti: laura.pikkarainen@uef.fi (sähköposti)
Blanca Sanz. (2022). Methods for supporting digital timber trade. https://doi.org/10.14214/df.326
Avainsanat: kaukokartoitus; hakkuukone; puutavaralajien kertymä; puutavaralajimenetelmä (CTL); ennakkoraivaus; puunhankinta; laserkeilaus (ALS)
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Florencia Franzini. (2022). Wooden multistory construction as perceived by Finland’s municipal civil servants overseeing land use planning. https://doi.org/10.14214/df.325
Avainsanat: Suomi; Maankäytön suunnittelu; puukerrostalo; rakennusmateriaali; kunnan virkahenkilö; julkishallinto
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Sandra Sandar. (2022). Potential of neglected biomass and industrial side-streams utilization in biofuels production. https://doi.org/10.14214/df.324
Avainsanat: asetoni-butanoli-etanoli; Aspen Plus; saasutus-synteesikaasu käyminen; Suomen järvet; sellu ja paperi; primääriliete; teknoekonominen analyysi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Olli-Jussi Korpinen. (2021). Spatial forest biomass supply chain analysis in Finland. https://doi.org/10.14214/df.323
Avainsanat: optimointi; simulointi; elinkaariarviointi; logistiikka; kuljetus; paikkatietojärjestelmät
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Tommi Suominen. (2021). Modelling for Sustainability Impact Assessment. https://doi.org/10.14214/df.322
Avainsanat: kaskadikäyttö; kestävyysvaikutusten arviointi; Kiertotalous; OpenMI; ToSIA; MFA; LCSA
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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.

Yiyang Ding. (2021). Fine root dynamics and below- and above-ground carbon inputs into soil in boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.321
Avainsanat: hienojuuribiomassa; hienojuurten elinikä; karikkeen määrä; hiilen allokaatio; juurten kasvun ajoittuminen; abioottiset rajoitteet
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Sergei Senko. (2021). Nordic forest solutions as an opportunity to reform the forestry sector in Russia: A case study in the Republic of Karelia. https://doi.org/10.14214/df.320
Avainsanat: metsänhoito; Venäjä; Karjala; pohjoismainen metsätalous; strateginen suunnittelu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Henrik Lindberg. (2021). Fire scars, ground vegetation fuels, and prescribed burning: towards better fire management in Fennoscandia. https://doi.org/10.14214/df.319
Avainsanat: kulotus; paloaineksen kosteus; paloherkkyys; palohistoria; syttyvyys
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Roope Ruotsalainen. (2021). Economic losses in forest management due to errors in inventory data. https://doi.org/10.14214/df.318
Avainsanat: metsäsuunnittelu; epävarmuus; nettonykyarvo; ennustevirhe; tiedon arvo
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Dongxia Wu. (2021). Frost hardiness of Scots pine progenies and some woody horticultural cultivars under different preconditioning. https://doi.org/10.14214/df.317
Avainsanat: ilmastonmuutos; pakkaskestävyys; karaistuminen; dormanssi; viljelyalue; eksotermianalyysi; impedanssispektroskopia; ionivuoto; pakkastestaus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Katalin Waga. (2021). Unpaved forest road quality assessment using airborne LiDAR data. https://doi.org/10.14214/df.316
Avainsanat: laserkeilaus; metsätie; tien laatu; metsäteiden luokitus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Noora Viholainen. (2021). Business ecosystem and end-user lenses in wooden multistorey construction. https://doi.org/10.14214/df.315
Avainsanat: puumateriaali; rakennusprojekti; yhteistyö; loppukäyttäjien osallistaminen; näkemykset ja kokemukset; laadullinen tutkimus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Tuomas Yrttimaa. (2021). Characterizing tree communities in space and time using point clouds. https://doi.org/10.14214/df.314
Avainsanat: LiDAR; maastolaserkeilaus; lähikartoitus; pistepilven prosessointi; metsien kartoitus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Elifuraha E. Njoghomi. (2021). Tree growth dynamics and ecological recovery in Kitulangalo miombo woodlands Morogoro, Tanzania. https://doi.org/10.14214/df.313
Avainsanat: metsänhoito; puiden uudistuminen; metsien häiriöt; puuston dynamiikka; puunkorjuuvaihtoehdot; miombon metsämaat
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Vesa-Pekka Parkatti. (2021). On the economics of continuous cover and rotation forestry. https://doi.org/10.14214/df.312
Avainsanat: hiilensidonta; metsäekonomia; dynaaminen optimointi; jatkuvapeitteinen metsänhoito; sekametsien hoito; jaksollinen metsänhoito; kuviotason optimointi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Alwin A. Hardenbol. (2020). Dynamics of biodiversity-rich deciduous trees and microhabitats in boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.311
Avainsanat: herbivoria; haapa; metsien suojelu; vanhat metsät; puiden uudistuminen; pesäkolot
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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.

Johanna Joensuu. (2020). O3 and NOx interactions with foliage: processes and compounds at the needle-air interface. https://doi.org/10.14214/df.310
Avainsanat: NOx-vuo; dynaaminen kammio; tyhjän kammion vuo; nitraattilannoitus; terpeeni; neulasvaha
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Otsoni (O3) ja typen oksidit (NOx: 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 NOx-pitoisuudet ovat matalia, ja versotason NOx-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 NOx-päästöjä ei havaittu, eikä typpilannoitus vaikuttanut mittaustuloksiin. Näin ollen on epätodennäköistä, että lannoituskäsittely voisi aiheuttaa merkittäviä neulasten NOx-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 (sähköposti)
Tapio Rantala. (2020). Legitimacy of forest policy – concept analysis and empirical applications in Finland. https://doi.org/10.14214/df.309
Avainsanat: metsäpolitiikka; luonnonsuojelupolitiikka; poliittinen legitimiteetti; demokratia; oikeudenmukaisuus; julkinen keskustelu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Aitor Barbero López. (2020). Recovery of antifungal compounds from wood and coffee industry side-streams and residues for wood preservative formulations. https://doi.org/10.14214/df.308
Avainsanat: puun lahoaminen; puunsuojaus; biopohjaiset tuotteet; kahviuute; pyrolyysitisleet; antimykoottinen tehokkuus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Tomi Karjalainen. (2020). Predicting commercial tree quality by means of airborne laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.307
Avainsanat: kaukokartoitus; tukkitilavuus; latvusraja; puutavaralajit
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Syed Adnan. (2020). Improvements in forest structural type assessment using airborne laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.306
Avainsanat: Gini-kerroin; neliökeskiläpimitta; metsän rakenne; lentolaserkeilaus; suurempien puiden pohjapinta-ala; rakenteellinen heterogeenisyys; koealan koon optimointi; otoskoon optimointi; laserpistetiheyden vaikutukset; puuston biomassa; kasvillisuusvyöhykkeiden metsien rakenne
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Laura Matkala. (2020). Vegetation, nutrients, and CO2 flux dynamics in northern boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.305
Avainsanat: ilmastonmuutos; hiili; fosfori; typpi; ilmakehä; ääri-ilmiöt; pohjoisboreaalinen
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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

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

  • Matkala, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: laura.matkala@helsinki.fi (sähköposti)
Aino Assmuth. (2020). Economics of carbon storage in heterogeneous forests. https://doi.org/10.14214/df.304
Avainsanat: hiilensidonta; metsäekonomia; Faustmannin malli; dynaaminen optimointi; eri-ikäisrakenteinen metsänhoito; hiilituki; jatkuvapeitteinen metsänhoito; sekametsien hoito
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Boris Ťupek. (2020). Environmental controls of boreal forest soil CO2 and CH4 emissions and soil organic carbon accumulation. https://doi.org/10.14214/df.303
Avainsanat: ilmastonmuutos; Hiilidioksidi; metaani; hydrologia; ekotoni; turvemaat; prosessimallinnus; maaperän hiilimallit
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Teemu Paljakka. (2020). Tree water transport mediating the changing environmental conditions to tree physiological processes. https://doi.org/10.14214/df.302
Avainsanat: nila; vesipotentiaali; ksyleemi; havupuu; osmolalisuus; vedenjohtavuus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Rafiqul Hyder. (2020). Heterobasidion dsRNA viruses: diversity, taxonomy and effects. https://doi.org/10.14214/df.301
Avainsanat: juurikääpävirus; hypovirulenssi; lajienvälinen virustartunta; HetRV6; fenotyyppinen vaikutus; yhteistartunta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Maiju Kosunen. (2020). Insect and storm disturbance in boreal forests — predisposing site factors and impacts on ecosystem carbon. https://doi.org/10.14214/df.300
Avainsanat: metsämaa; tuulituho; maaperän orgaaninen aines; hyönteisten joukkoesiintymä; kasvupaikan ravinteikkuus; puustokuolema
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Jani Laturi. (2020). Optimal forestry under climate policy. https://doi.org/10.14214/df.299
Avainsanat: hiili; metsäekonomia; kiertoaika; matriisi malli; ikäluokkamalli; tavoitetaso
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Chenyang Cai. (2020). Effects of long-term moisture and weather exposure on the structure and properties of thermally modified wood. https://doi.org/10.14214/df.298
Avainsanat: fysikaaliset ominaisuudet; kemia; hajoaminen; mikrorakenne; lämpökäsitelty puu; säärasitus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Mikko Kukkonen. (2020). Single sensor airborne data sources for forest inventories by tree species. https://doi.org/10.14214/df.297
Avainsanat: fotogrammetria; ilmakuva; aluepohjainen menetelmä; monikanavainen lentolaserkeilaus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Jenni Miettinen. (2020). Essays on optimal forest management and water protection. https://doi.org/10.14214/df.296
Avainsanat: kiertoaikamalli; tasaikäisrakenteinen metsänhoito; kunnostusojitus; ravinnekuormitus; kiintoainekuormitus; kustannustehokkuus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Jiri Pyörälä. (2020). Assessing wood properties in standing timber with laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.295
Avainsanat: metsänhoito; kaukokartoitus; täsmämetsätalous; puun laatu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Janne Räty. (2020). Prediction of diameter distributions in boreal forests using remotely sensed data. https://doi.org/10.14214/df.294
Avainsanat: puuston läpimittajakauma; lähimmän naapurin menetelmä; aluepohjainen menetelmä; lentolaserkeilaus; monikanavainen lentolaserkeilaus; yksinpuintulkinta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Janne F.J. Korhonen. (2020). Nitrogen cycling from the perspective of boreal Scots pine trees. https://doi.org/10.14214/df.293
Avainsanat: Metsätuhot; typpitase; retranslokaatio; kariketuotanto; typpilaskeuma
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Janni Kunttu. (2020). Wood utilization scenarios and their sustainability impacts in Finland. https://doi.org/10.14214/df.292
Avainsanat: kaskadikäyttö; kestävyysvaikutusten arviointi; osallistavat menetelmät; skenaariopolut; tuoteportfoliot
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Veera Tahvanainen. (2020). The availability and supply of marketed mushrooms in Eastern Finland. https://doi.org/10.14214/df.291
Avainsanat: metsien monikäyttö; luonnontuotteet; herkkutatti
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Mari Selkimäki. (2020). Integrating erosion risk into forest management in Catalonia, Spain. https://doi.org/10.14214/df.290
Avainsanat: optimointi; eroosiomallinnus; luokittelupuu; maaperän suojelu; monikäyttömetsä; raviini
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Sari Pynnönen. (2020). Knowledge use in the management of privately owned forests: a focus on decision support services for multi-objective forest use. https://doi.org/10.14214/df.289
Avainsanat: yksityismetsänomistajat; päätöstukipalvelu; tietämysjärjestelmä; monitoimija-verkosto; monimenetelmätutkimus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Heidi Aaltonen. (2020). Carbon dynamics in forest fire affected permafrost soils. https://doi.org/10.14214/df.288
Avainsanat: maahengitys; Q10; 13C; 15N; maan orgaaninen aines; kasvihuonekaasut
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Abul Rahman. (2020). Inter-disciplinary analysis for synthesising weevil damage and stakeholder perception related to stump harvesting. https://doi.org/10.14214/df.287
Avainsanat: biotalous; bioenergian tuotanto; tukkimiehentäi; sosiaalinen hyväksyntä; ihmistoiminta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Niko Kulha. (2020). Analyzing spatial variation and change in the structure of boreal old-growth forests. https://doi.org/10.14214/df.286
Avainsanat: Latvuspeittävyys; metsädynamiikka; ilmakuvaus; Bayes-päättely; mittakaavariippuvuus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Maxim Trishkin. (2019). Assessment of forest industries compliance to forest certification standards in northwestern Russia. https://doi.org/10.14214/df.285
Avainsanat: metsäteollisuus; Asenteet; Venäjän federaatio; Luoteis-Venäjän hallintoalue; laittomat hakkuut; metsäsertifiointi; FSC; Due Diligence; poikkeamat
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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).

Eino Levkoev. (2019). Differences in growth, wood density and wood anatomy in Norway spruce genotypes, and development of height and autumn frost hardiness in their seed offspring. https://doi.org/10.14214/df.284
Avainsanat: kuusi; kasvu; pakkaskestävyys; taimi; puuaineksen tiheys; puunanatomia
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Kaisa Rissanen. (2019). Scots pine resin and BVOC emissions in relation to tree water dynamics. https://doi.org/10.14214/df.283
Avainsanat: monoterpeeni; metanoli; pihka; asetaldehyde; asetoni; metsämänty
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Bishnu P. Devkota. (2019). From participation to responsiveness: The changing priorities of community forestry governance in Nepal`s Terai. https://doi.org/10.14214/df.282
Avainsanat: osallistaminen; Nepal; REDD ; vastuullisuus; yhteisöpohjainen metsätalous; vuorovaikutteisuus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Mikko Jokinen. (2019). Lapin ympäristökiistojen kulttuuriset tekijät. https://doi.org/10.14214/df.281
Avainsanat: Lappi; ympäristökiista; kulttuurinen kestävyys; luonnonsuojelu; luonnonvarojen hallinta; saamelaiset
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Liina Häyrinen. (2019). Finnish forest owner objectives as indicators for a diversifying use of forests on the road to a bioeconomy. https://doi.org/10.14214/df.280
Avainsanat: yksityismetsänomistaja; metsänomistuksen tavoitteet; asiakkaan osallistaminen; kestävä elämäntyyli; metsien monikäyttö; metsien käyttö tulevaisuudessa
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Kauko Salo. (2019). The structure of macrofungal assemblages in boreal forests, with particular reference to the effect of fire on Basidiomycota and Ascomycota. https://doi.org/10.14214/df.279
Avainsanat: sukkessio; metsäpalo; säästöpuut; häiriö; metsäpalon voimakkuus; sienet
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Tuula Kantola. (2019). Forest health monitoring in transition: Evaluating insect-induced disturbances in forested landscapes at varying spatial scales. https://doi.org/10.14214/df.278
Avainsanat: kaukokartoitus; Ekologiset nissimallit; Metsätuhot; Metsien terveyden seuranta; Tuhohyönteiset; Vieraslajit
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Samuli Junttila. (2019). Utilizing multispectral lidar in the detection of declined trees. https://doi.org/10.14214/df.277
Avainsanat: kaukokartoitus; laserkeilaus; maastolaserkeilaus; puiden terveys; lehtien vesipitoisuus; metsän heikentyminen
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Robert Prinz. (2019). Improving performance and energy efficiency of biomass supply through machine alteration and organisational redesign. https://doi.org/10.14214/df.276
Avainsanat: simulointi; metsäbiomassa; hakkuri; hakeauto; biomassan tuotantoketju; työtutkimus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Mari Mäki. (2019). Volatile organic compound fluxes from northern forest soils. https://doi.org/10.14214/df.275
Avainsanat: karike; lämpötila; Kasvillisuus; metsänpohja; haihtuva orgaaninen yhdiste; vuo
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Biogeenisten haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt kykenevät hidastamaan ilmaston lämpenemistä lisäämällä pilvien tiivistymisytiminä toimivien ilmakehän pienhiukkasten muodostumista. Ilmaston lämpeneminen todennäköisesti lisää kasvillisuuden ja maaperän vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöjä, koska kasvien ja mikrobieliöstön kyky tuottaa ja vapauttaa näitä yhdisteitä on riippuvainen lämpötilasta. Metsänpohjalla erilaiset biologiset ja fysikaalis-kemialliset prosessit osallistuvat haihtuvien orgaanisten yhdisteiden tuottoon ja vapautumiseen erilaisten ympäristötekijöiden sääteleminä. Maaperän vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöistä ja tuottoprosesseista on toistaiseksi vähän tutkittua tietoa.  

Tutkimuksen tavoite oli määrittää metsänpohjan vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt, biologiset prosessit, jotka tuottavat näitä yhdisteitä aluskasvillisuudessa ja maaperässä sekä metsänpohjan merkitys koko ekosysteemin vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden tuotossa. Metsänpohjan haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt määritettiin tasapainotilassa olevalla läpivirtauskammiomittaustekniikalla ja massaspektrometrisillä analyysimenetelmillä pohjoisella ja eteläisellä havumetsävyöhykkeellä.  

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että metsänpohjan rooli koko metsäekosysteemin vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöissä on merkittävä ja vuodenajasta riippuvainen. Metsänpohjan monoterpeenipäästöjen merkitys koko ekosysteemin monoterpeenituotossa oli kesällä muutamia prosenttiyksikköjä, mutta kasvoi keväällä ja syksyllä merkittäväksi saavuttaen maksimissaan 90%-osuuden koko ekosysteemin päästöistä. Metsänpohjan vapauttamien päästöjen vuodenaikasivaihtelu oli merkittävää, mutta samaan aikaan vuosittainen vaihtelu oli pientä. Monoterpeenien ja hapettuneiden haihtuvien orgaanisten yhdisteiden pääasiallisia lähteitä olivat tuore karike, mikrobieliöstön aktiivisuus, sekä metsänpohjan aluskasvillisuus. Metsämaan huokosten sisältämät haihtuvien orgaanisten yhdisteiden pitoisuudet olivat myös merkittävät. Metsänpohjan vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt vaihtelivat riippuen ilmastosta ja vallitsevasta puulajista.

Maaperällä on merkittävä rooli ilmakemiassa keväällä ja syksyllä, kun kasvillisuuden vapauttamien biogeenisten haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt ovat matalat. Metsänpohjan rooli koko ekosysteemin vapauttamiin haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöihin pitäisi määrittää jatkuvien mittausten avulla erilaisissa ekosysteemeissä ja ilmastovyöhykkeissä. Olemassa olevien tutkimuksen avulla olisi myös tärkeää arvioida maaperän vapauttamien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt globaalissa mittakaavassa.

  • Mäki, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: mari.maki@helsinki.fi (sähköposti)
Aapo Rautiainen. (2019). On the optimal regulation of land use sector climate impacts. https://doi.org/10.14214/df.274
Avainsanat: ilmastonmuutos; hiili; ilmastonmuutoksen hillitseminen; maankäyttö; metsä; ilmastopolitiikka
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Karthikeyan Natarajan. (2019). Mapping investment environment by optimizing the forest bioenergy production plant locations. https://doi.org/10.14214/df.273
Avainsanat: biomassa; toimitusketju; nestemäiset biopolttoaineet; CHP; energian kysyntä
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Joanne C. White. (2019). Improving capacity for large-area monitoring of forest disturbance and recovery. https://doi.org/10.14214/df.272
Avainsanat: kaukokartoitus; aikasarja; Landsat; muutostulkinta; komposiittikuva; lentolaserkeilaus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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.

Muhammad Kashif. (2019). Mycoviruses infecting the forest pathogen Heterobasidion annosum - mutual interactions and host reactions. https://doi.org/10.14214/df.271
Avainsanat: kasvunopeus; juurikääpä; puun lahoaminen; sienivirus; partitivirus; fylogenetiikka; RNA-transkriptit; siirtyminen
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Tahamina Khanam. (2019). Structural shifts, fossil fuel substitution and attainability of climate targets in the Nordic forest-based bioeconomy. https://doi.org/10.14214/df.270
Avainsanat: energiapolitiikka; uusiutuva energia; globaali muutos; lieventämisstrategiat; metsäpohjainen biopolttoaine
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Marika Makkonen. (2019). Renewing the sawmill industry: studies on innovation, customer value and digitalization. https://doi.org/10.14214/df.269
Avainsanat: sahateollisuus; kilpailuetu; puutuoteteollisuus; liiketoiminnan muutos; asiakasarvo; palvelulogiikka; digitalisaatio
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Cheikh Mohamedou. (2019). Improving local forest growth prediction by terrain-derived attributes, airborne γ-ray, and leaf area index. https://doi.org/10.14214/df.268
Avainsanat: kalibrointi; puun kasvu; paikkatieto; gamma-säteily; kosteusindeksi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Mai Suominen. (2018). Harvested and burned forests as habitats for polypore fungi. https://doi.org/10.14214/df.267
Avainsanat: lahopuu; metsäpalo; säästöpuut; bioenergia; boreaaliset metsät; ennallistamispoltto; latvukset; kannot; vanha maapuu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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

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

Työni päähavainnot ovat:

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

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

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

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

  • Suominen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: mai.suominen@gmail.com (sähköposti)
Mikko Tikkinen. (2018). Improved propagation efficiency in a laboratory–nursery interface for somatic embryogenesis in Norway spruce. https://doi.org/10.14214/df.265
Avainsanat: solukkotaimi; maturaatio; kylmävarastointi; idätys; pistokaslisäys; metsäbiotekniikka
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Laith ALRahahleh. (2018). Scenario analyses on the effects of forest management and CMIP5 climate projections on timber production and carbon stocks of upland boreal forests in Finland. https://doi.org/10.14214/df.264
Avainsanat: lahopuu; metsän suojelun intensiteetti; metsäekosysteemimalli; RCP skenaariot; ainespuun tuotanto; eri puulajien suosiminen
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Maija Lampela. (2018). Ecological prerequisites for successful reforestation of degraded tropical peatlands. https://doi.org/10.14214/df.263
Avainsanat: ennallistaminen; turpeen ominaisuudet; mikrotopografia; vedenpinnantaso; suosademetsä; istutusalueen valmistelu; turvepalot
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Katri Himanen. (2018). Seed quality attributes in seedling production of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). https://doi.org/10.14214/df.261
Avainsanat: metsänuudistaminen; Käpytuholaiset; metsänviljelyaineisto; siementen fysiologia; siementuotanto
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Lilli Kaarakka. (2018). Soil changes and long-term ecosystem recovery from physical and chemical load – stump harvesting and sprinkling infiltration as case studies. https://doi.org/10.14214/df.260
Avainsanat: maanmuokkaus; kantojen korjuu; metsämaaperä; maaperän hiili; sadetusimeytys; ekosysteemin palautuminen
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Mihails Čugunovs. (2018). Impacts of fire in active and passive restorations on boreal forest soils and vegetation. https://doi.org/10.14214/df.259
Avainsanat: orgaanisen aineen hajotus; historiallinen jäänne; passiivinen palautuminen; kontrolloitu metsäpalo; kaskiviljely; maaperän orgaaninen aines
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Olalla Díaz-Yáñez. (2018). Integrating the risk of natural disturbances into forest management in Norway. https://doi.org/10.14214/df.258
Avainsanat: tuuli; laidunnus; Riskit; mallintaminen; simulaatio; lumi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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.

Adrian Pascual Arranz. (2018). Improving forest management planning by means of airborne laser scanning and dynamic treatment units based on spatial optimization. https://doi.org/10.14214/df.257
Avainsanat: päätöksenteko; täsmämetsätalous; heuristinen optimointi; käsittelyjen aikataulutus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Eero Muinonen. (2018). Optical data-driven multi-source forest inventory setups for boreal and tropical forests. https://doi.org/10.14214/df.256
Avainsanat: kaukokartoitus; k:n lähimmän naapurin estimointimenetelmä; Landsat-satelliittikuva; metsähakkeen tekninen korjuumahdollisuus; metsäpeitteen kartoitus; variogrammi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Tarit Kumar Baul. (2018). Climate impacts of carbon sequestration of forests and material substitution by energy biomass and harvested wood products under boreal conditions. https://doi.org/10.14214/df.255
Avainsanat: päästöt; elinkaariarviointi; ilmastovaikutus; hiilen sidonta; hiilen varasto; substituutiokerroin; fossiilispohjaiset materiaalit; nettonykyarvo
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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.

Anna L. Berka. (2018). Communitarian approaches to sustainable development: the governance, local impacts and costs of community energy. https://doi.org/10.14214/df.254
Avainsanat: yhteiskunnan uusiutuva energia; omistus; osallistava prosessi; vaikutusten arviointi; energiahallinta; poliittinen talous; todisteiden laatu; riskienhallittu nykyarvo; Yhdistynyt kuningaskunta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Anni Vanhatalo. (2018). Long-term dynamics of BVOC production, storage and emission in boreal Scots pine. https://doi.org/10.14214/df.253
Avainsanat: monoterpeeni; metanoli; pihka; runko; syntaasiaktiivisuus; mittauskammio
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Anuliina Putkinen. (2018). Sphagnum-associated methanotrophs – a resilient CH4 biofilter in pristine and disturbed peatlands. https://doi.org/10.14214/df.252
Avainsanat: mikrobiyhteisöt; rahkasammal; metaania hapettavat bakteerit; molekyylibiologia; soiden ennallistaminen; kasvihuonekaasupäästöt
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Tomi Kaakkurivaara. (2018). Innovative methods for measuring and improving the bearing capacity of forest roads. https://doi.org/10.14214/df.251
Avainsanat: LFWD; DCP; FWD; peruskunnostus; lentotuhka
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Kari Väätäinen. (2018). Developing forest chips supply chains by redesigning supply operations and logistics. https://doi.org/10.14214/df.250
Avainsanat: metsähake; toimitusketju; diskreetti tapahtumapohjainen simulointi; logistiikka; terminaali; hakkuri; hakeauto; vesitiekuljetus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Antti-Juhani Pekkarinen. (2018). Ecology and economics of reindeer herding systems. https://doi.org/10.14214/df.249
Avainsanat: porotalous; arktinen ekosysteemi; vasateurastus; ylilaidunnus; lisäruokinta; jäkälälaitumet
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Beñat Olascoaga. (2018). Leaf optical properties and dynamics of photosynthetic activity. https://doi.org/10.14214/df.247
Avainsanat: absorptio; fluoresenssi; ei-valokemiallinen vaimeneminen (NPQ); valokemiallinen reflektanssi-indeksi (PRI); valokemiallisen reaktion saanto (ɸP); reflektanssi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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
Sampo Pihlainen. (2017). On the economics of boreal Scots pine management under climate change. https://doi.org/10.14214/df.246
Avainsanat: ilmastonmuutos; optimointi; hiilivarasto; Metsikkötason optimointi; metsäekonomia; luonnonvarataloustiede; hiilinielu; prosessipohjainen kasvumalli; ilmastonmuutokseen sopeutuminen; hiilensidontakustannukset
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Janne Rämö. (2017). On the economics of continuous cover forestry. https://doi.org/10.14214/df.245
Avainsanat: biodiversiteetti; dynaaminen optimointi; eri-ikäisrakenteinen metsänhoito; jatkuva kasvatus; yhden puulajin metsä; sekametsä
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Hannes Pasanen. (2017). Ecological effects of disturbance-based restoration in boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.244
Avainsanat: metsien ennallistaminen; sienten monimuotoisuus; häiriödynamiikan jäljittely; metsien kestävä käyttö
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Helena Haakana. (2017). Multi-source forest inventory data for forest production and utilization analyses at different levels. https://doi.org/10.14214/df.243
Avainsanat: metsäsuunnittelu; kaukokartoitus; k; Landsat satelliittikuva; skenaariomallinnus; n lähimmän naapurin estimointimenetelmä; puuntuotannon rajoitus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Harri Silvennoinen. (2017). Metsämaiseman kauneus ja metsänhoidon vaikutus koettuun maisemaan metsikkötasolla. https://doi.org/10.14214/df.242
Avainsanat: maisema-arvo; maisemamieltymys; maisemavaikutus; metsänkäsittely; talousmetsä; vuodenajan vaikutus; ryhmäerot
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Juha Honkaniemi. (2017). Integrating mechanistic disturbance models and stand dynamics of Norway spruce. https://doi.org/10.14214/df.241
Avainsanat: Picea abies; tuuli; metsätuho; juurikääpä; kirjanpainaja; mekanistinen mallinnus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Aino Korrensalo. (2017). Behind the stability of boreal bog carbon sink: Compositional and functional variation of vegetation across temporal and spatial scales. https://doi.org/10.14214/df.240
Avainsanat: fotosynteesi; rahkasammal; biomassatuotto; keidasräme; hiilinielu; hiilidioksidinvaihto
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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.

Tiina Laine. (2017). Mechanized tree planting in Finland and improving its productivity. https://doi.org/10.14214/df.239
Avainsanat: metsänhoito; metsänuudistaminen; istutuskone; koneellistaminen; taimi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Mari Könönen. (2017). Tropical peat decomposability expressed through physical, chemical and biological properties under varying land management intensities. https://doi.org/10.14214/df.237
Avainsanat: entsyymiaktiivisuus; fysikaaliset ominaisuudet; hajotettavuus; kemialliset ominaisuudet; trooppinen turve
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Ben Wang. (2017). Responses of temporal and spatial variation in soil respiration to biotic and abiotic factors in a desert shrubland in northwest China. https://doi.org/10.14214/df.236
Avainsanat: maahengitys; fenologia; viive; mikrotopografinen vaihtelu; Artemisia ordosica
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Lauri Lindfors. (2017). Low apoplastic water potential in trees - dehydration stress on living cells and embolism in xylem. https://doi.org/10.14214/df.235
Avainsanat: fotosynteesi; kuivuminen; puu; vesipotentiaali; jäätyminen; embolismi; läpimitanmuutos
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Pauliina Schiestl-Aalto. (2017). Modelling intra- and inter-annual growth dynamics of Scots pine in the whole-tree carbon balance framework. https://doi.org/10.14214/df.234
Avainsanat: hiilitase; fenologia; dynaaminen mallitus; kasvun vaihtelu; nielu-lähde -dynamiikka
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Ari Nikula. (2017). Resource selection of moose Alces alces at multiple scales – from trees, plantations and home ranges up to landscapes and regions. https://doi.org/10.14214/df.233
Avainsanat: hirvi; Alces alces; elinpiiri; habitaatinvalinta; hirvituhoriski; resurssinvalinta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Markku Koskinen. (2016). Impacts of restoration of forestry-drained peatlands on nutrient and organic carbon exports and methane dynamics. https://doi.org/10.14214/df.232
Avainsanat: metaani; suot; ennallistaminen; liukoinen orgaaninen hiili; fosfori; typpi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Karri Uotila. (2017). Optimization of early cleaning and precommercial thinning methods in juvenile stand management of Norway. https://doi.org/10.14214/df.231
Avainsanat: maanmuokkaus; metsänhoito; tuottavuus; varhaisperkaus; taimikonharvennus; uudistaminen
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää kustannustehokkaan taimikonhoidon toimintamalli kuusen (Picea abies L. Karst) istutustaimikoihin. Taimikonhoitoon haettiin tuottavuutta soveltamalla uudistamisketjuun aikaan perustuvan tuotantojohtamisen (TBM) periaatteita. Näitä periaatteita hyödyntäen uudistamisketju integroitiin hyödyntämään arvoa lisäävä työ mahdollisimman tehokkaasti ja minimoitiin ketjun päätöksenteon hallintaan tarvittavaa arvoa lisäämätön työ. Maanmuokkauksen ja varhaisperkauksen vaikutusta taimikon kehitykseen tutkittiin intensiivisin maastokokein. Sen sijaan laajamittaisilla maastoinventoinneilla tähdättiin menetelmäkehitykseen, jolla voidaan tehostaa taimikonhoidon päätöksentekoa, kuten varhaisperkaustarpeen tai taimikonharvennuksen työajanmenekin arviointia. Tulokset osoittivat, että taimikonhoidon työajanmenekki vaihteli huomattavasti työn ajoituksen mukaan. Taimikonharvennuksen viivästyminen nosti toimenpiteeseen tarvittavaa työmäärää vuosittain 8,3 %. Siksi taimikonharvennus kannattaa toteuttaa kuusikoissa heti, kun toimenpiteen jälkeen syntyvä vesakko ei enää uhkaa kuusikon kehitystä. Toisaalta 61–70 % kuusentaimista tarvitsi varhaisperkausta jo vuosia ennen kuin taimikonharvennus on ajankohtainen toimenpide. Varhaisperkaus oli myös tehokas toimenpide, se paransi kuusten läpimitan kasvua 21—32 %. Varhaisperkauksen ja taimikonharvennuksen sisältävä kaksivaiheinen taimikonhoito, osoittautui toisaalta jonkin verran työläämmäksi kuin ainoastaan taimikonharvennuksen sisältämä vaihtoehto. Myös maanmuokkausmenetelmä vaikutti paljon perattavan puuston syntyyn ja kasvuun, ja siten taimikonhoidon kokonaiskustannuksiin. Vaikutus taimikonhoitokustannuksiin voi olla huomattavan suuri verrattuna itse maanmuokkauksen kustannuksiin. Tulosten perusteella uudistamisketjun toimenpiteiden välisten vaikutusten tunnistaminen ja ymmärtäminen on ehdottoman tärkeää, kun tavoitteena on tuottava metsätalous. Myös kohteen ennakkotiedot voivat olla taimikonhoidon käytännön päätöksenteossa hyödyllisiä. Muutamat kasvupaikka- tai metsikkötekijät selittivät joko varhaisperkaustarvetta tai taimikonharvennuksen työajanmenekkiä. Toisaalta käytännön päätöksenteko tarvitsee luotettavampia malleja. Luotettavien mallien rakentamiseen tarvitaan metsäsuunnitelmatiedon lisäksi muita muuttujia. Tulevaan kehitystyöhön big data tarjoaa lupaavia vaihtoehtoja.
  • Uotila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: karri.uotila@luke.fi (sähköposti)
Topi Tanhuanpää. (2016). Developing laser scanning applications for mapping and monitoring single tree characteristics for the needs of urban forestry. https://doi.org/10.14214/df.230
Avainsanat: laserkeilaus; kaupunkipuut; Kaupunkimetsien inventointi; Katupuut
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Kaupungeissa kasvavat puut, yleisemmin kaupunkimetsät, tarjoavat erityyppisiä ekosysteemipalveluita. Näiden ekosysteemipalveluiden ylläpitäminen vaatii kuitenkin usein intensiivistä kaupunkipuiden hoitoa, jota voidaan tehostaa ajantasaisella puukohtaisella tiedolla. Viime vuosiin saakka, puukohtainen tieto on kerätty perinteisillä maastomittauksilla. Nykyään kasvillisuutta voidaan kartoittaa myös erilaisilla laserkeilausmenetelmillä, jotka mahdollistavat yksittäisten puiden tarkan kuvaamisen kolmiulotteisten pistepilvien avulla. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää laserkeilausta hyödyntäviä menetelmiä yksittäisten kaupunkipuiden kartoitukseen.

Ensimmäisessä osatutkimuksessa kehitettiin useita tietolähteitä hyödyntävä MS-STI (Multi Source-Single Tree Inventory) -menetelmä puutason tunnusten määrittämiseksi. Menetelmässä yhdistettiin lentolaserkeilauksen (ALS) ja maastomittausten avulla kerättyä tietoa sekä ennakkotieto puiden sijainneista. Maasto-otoksesta mitatut tunnukset yleistettiin koko puujoukolle ei-parametrista lähimmän naapurin menetelmää käyttäen. Kasvuympäristöstä riippuen, puille määritettyjen rinnankorkeusläpimittojen suhteellinen keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE) vaihteli 18,8%:n ja 33,8%:n välillä.

Toisessa osatutkimuksessa arvioitiin MS-STI-menetelmän tarkkuutta soveltamalla sitä olemassa olevan puurekisterin tunnusten päivittämiseen. Puurekisterin puista pystyttiin automaattisesti päivittämään 88,8%. Yleisimpien läpimittaluokkien rinnankorkeusläpimittojen suhteellinen RMSE vaihteli 21,7%:n ja 24,3%:n välillä.

Kolmannessa osatutkimuksessa kartoitettiin kaatuneet puut Helsingin kaupungin virkistysmetsäalueelta. Tutkimusjakson aikana kaatuneet puut havaittiin latvustossa tapahtuneiden muutosten avulla. Kaatuneista puista löydettiin 97,7%. 10% kaatuneeksi luokitelluista puista eivät todellisuudessa olleet kaatuneet. Kaikille kaatuneiksi luokitelluille puille määritettiin ALS-piirteiden avulla puulajiryhmä ja olemassa olevien allometristen mallien avulla rinnankorkeusläpimitta ja tilavuus. Rinnankorkeusläpimitan suhteellinen RMSE oli havupuilla 20,8% ja lehtipuilla 34,1%.

Viimeisessä, neljännessä osatutkimuksessa kehitettiin maastolaserkeilaukseen (TLS) perustuva menetelmä, jossa puun rungon biomassa estimoitiin tilavuuden ja puuaineen tiheyden avulla. Menetelmällä estimoitujen runkobiomassojen suhteellinen RMSE vaihteli 8,4%:n ja 10,5%:n välillä.

Tämä väitöskirja osoittaa, että laserkeilauksella tuotettu tieto soveltuu monipuolisen puutason tiedon tuottamiseen kaupunkimetsistä. Väitöskirjassa kehitettyjen menetelmien avulla pystytään tuottamaan ajantasaista puutason tietoa kustannustehokkaasti kaupunkimetsien suunnittelun ja hoidon tarpeisiin.

  • Tanhuanpää, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: topi.tanhuanpaa@helsinki.fi (sähköposti)
Tommy Chan. (2016). Dynamic variations in bark hydraulics – understanding whole tree processes and its linkage to bark hydraulic function and structure. https://doi.org/10.14214/df.229
Avainsanat: kasvu; yhteyttäminen; hengitys; ksylemi; nila; keväänherääminen
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Täysikasvuisen puun runko koostuu vuosirenkaisiin jakautuneesta puuaineesta ja sitä suojaavasta kuoresta. Kuoren dynaamiset variaatiot ovat sen rakenteesta ja funktiosta johtuen monimutkaisia: paksu ulkokuori toimii suojana ulkopuolista bioottista ja abioottista ympäristöä vastaan. Puun sokerinkuljetus tapahtuu puun sisäkuoressa, nilassa. Suuri osa kuoren läpimitanmuutoksesta johtuu sokerinkuljetuksesta ja siihen liittyvistä prosesseista. Ksylemi, joka kuljettaa vettä päinvastaiseen suuntaan on yhteydessä nilaan puun koko rungon matkalta. Nilan ja ksylemin läheinen yhteys indikoi toiminnallista yhteyttä.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on tutkia dynaamisia prosesseja jotka tapahtuvat puun kuoressa ja kuoren interaktioita puun muiden prosessien ja ulkoympäristön kanssa. Näitä interaktioita ei ole tähän mennessä kvantifoitu yhtä tarkasti kuin nyt, etenkään päivittäisellä aika-askeleella.

Tämä väitöskirja koostuu neljästä artikkelista joista yksi on mallinnustutkimus ja kolme on kokeellisia tutkimuksia. Puun rungon kasvua arvioidaan mallilla joka erottaa puiden kuoren mitatuista läpimitanmuutoksista puiden vesitilanteesta johtuvat ja paksuuskasvusta johtuvat muutokset. Tästä saatuja tuloksia verrataan ulkoisiin ympäristöolosuhteisiin yhdessä artikkelissa, ja kasvuhengitykseen toisessa artikkelissa. Kahdessa muussa artikkelissa tutkitaan yhteyttämisen ja hengityksen vuodenaikaisvaihteluita, sekä puun kuoren dynamiikka kevään aikana.

Väitöskirjan johtopäätöksenä todetaan miten tiiviisti puiden eri fysiologiset prosessit ja ympäristöolosuhteet ovat yhteydessä kuoren läpimitanmuutoksiin. Väitöskirjan tulokset avaavat uusia mahdollisuuksia kuoren hydrauliikan dynamiikan ja ekofysiologisten prosessien ymmärtämiseen implementoimalla kenttämittauksia ja mallinnusta.

  • Chan, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: tommy.chan@helsinki.fi (sähköposti)
Sylwia Adamczyk. (2016). The role of terpenes in carbon and nitrogen cycling in boreal forest soils. https://doi.org/10.14214/df.228
Avainsanat: hakkuutähde; hiilen ja typen kierto; metsämaa; terpeenit; entsyymit; puuntuhka
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Md Parvez Rana. (2016). Selection of training areas for remote sensing-based forest above-ground biomass estimation. https://doi.org/10.14214/df.227
Avainsanat: hiili; boreaalinen metsä; LiDAR; trooppinen metsä; Nepal; RapidEye; otoskoko; REDD
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Tämän työn tavoitteena oli arvioida puuston maanpäällistä biomassaa (AGB) – yhtä keskeistä REDD ja REDD+ MRV -mekanismien metsäinventointiin liittyvistä muuttujista. Tämä tutkimus tarkasteli opetusaluekonseptia kaksivaiheisessa AGB-arvioinnissa käyttäen laserkeilausta (ALS) ja RapidEye -satelliittiaineistoa itä-Suomessa (tutkimus I), opetusalueen sijainnin vaikutusta (tutkimus II) ja (tutkimus II) ja maastoaineiston otoskoon vaikutusta (tutkimus III) käyttäen ALS-, RapidEye- ja Landsat-aineistoa etelä-Nepalissa. AGB-malli sovitettiin käyttäen yksinkertaista lineaarista regressiota (tutkimus I) ja ”sparse bayesialaista” menetelmää (tutkimukset II-III). AGB-mallin tehokkuus testattiin käyttämällä riippumatonta validointiaineistoa ja tehokkuus arvioitiin määrittämällä keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE) ja keskipoikkeama. Tutkimuksen I tulokset osoittavat, että RapidEye-mallilla oli lupaava tarkkuus 20%:n suhteellisella RMSE:lla suhteessa riippumattomaan validointiaineistoon. Tutkimuksen II tulokset osoittivat, että etäisyydellä tiestä ja opetusalueen kaltevuudella oli huomattava vaikutus AGB-arvion tarkkuuteen, koska metsän rakenne vaihteli saavutettavuuden mukaan. Tutkimuksen II tulokset osoittavat, että riittävä puuston pituuden ja tiheyden vaihtelevuuden kattavuus oli tärkeä edellytys opetusalueiden valitsemisiin. Suhteellisessa RMSE:ssa havaittiin vain vähäistä nousua, kun opetusalueiden kokonaismäärää pienennettiin. ALS-perusteinen ennustaminen vaati pienimmän määrän opetusalueita verrattuna RapidEye- ja Landsat-aineistoon. Yhteenvetona: (i) ALS-simuloidut opetusalueet voisivat toimia vaihtoehtona kalliille kenttäkoealueille käyttäen kaksivaiheista lähestymistapaa; (ii) opetusalueen pitäisi kattaa laaja vaihtelevuus suhteessa saavutettavuustekijöihin ja metsän rakenteeseen kuten pituus ja tiheys; (iii) ALS-pohjainen ennustaminen onnistui paremmin kuin satelliittimateriaalipohjaiset (RapidEye- ja Landsat) menetelmät. Nämä arvioidut AGB-inventoinnin konseptit ja tekijät ovat hyödyllisiä tukemassa tulevaisuudessa metsävarojen kestävään käyttöön ja REDD-mekanismiin liittyvää metsien monitorointia ja päätöksentekoa.
  • Rana, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: parvez.rana@uef.fi (sähköposti)
Parvathy Venugopal. (2016). Effects of climate, wood quality and fungal diversity on coarse wood decomposition of Scots pine. https://doi.org/10.14214/df.226
Avainsanat: ilmastonmuutos; lahopuu; käävät; sienten vuorovaikutus; kelo; kasvualustan laatu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Puita lahottavat sienet ovat keskeisiä metsien puuainekseen sitoutuneen hiilen kierrättäjiä. Niiden roolia ei kuitenkaan kovin hyvin tunneta eikä lahottajasienien merkitystä esimerkiksi metsiin liittyvissä ilmastomalleissa tai metsien kyvyssä vastata ilmastonmuutokseen ole kattavasti tutkittu. Tätä varten tulee aiempaa paremmin selvittää lahottajasienien toimintaan ja vuorovaikutuksiin liittyviä tekijöitä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin lämpötilan, ilman kosteuden, sienilajiston monipuolisuuden (lajimäärän ja lajiston koostumuksen) sekä puuaineksen laadun (talousmetsän ja vanhan luonnonmetsän puut) vaikutuksia lahottajasienen aiheuttamaan puuaineksen hajoamiseen männyllä. Puuaineksen laatua mitattiin myös puun fenolipitoisuuksilla käyttäen kaasukromatografiaa (HPLC). Puuaineksen hajoamista tutkittiin kahdessa lämpötilassa ja kosteudessa. Kokeissa vertailtiin kolmea vanhoista luonnometsistä ja talousmetsistä peräisin olevaa puuainesta. Sienilajisto koostui 1-4 lajin sieniyhteisöistä. Hajoamista seurattiin kontrolloiduissa olosuhteissa yhdeksän kuukautta kestäneissä laboratoriokokeissa. Tulosten mukaan puuaineksen laadulla – jota mitattiin sydänpuun fenoliaineiden koostumuksella ja pitoisuuksilla – ja lahottajasienilajiston koostumuksella on suurempi merkitys lahoamiseen kuin ilmastollisilla tekijöillä tai sienilajiston lajimäärällä. Ilmastollisten tekijöiden merkitys oli lisäksi selvästi riippuvainen lahottajasienilajista, ja yksittäiset lajit olivat avainasemassa eri tilanteissa. Tämän vuoksi lajien ekologiset ominaisuudet ja lajien vaihteleva suhde ilmastotekijöihin tulee ottaa huomioon, kun lahottajasienien merkitystä arvioidaan osana metsäekosysteemin toiminnallisia prosesseja. Tulosten mukaan kelopuut lahoavat hitaammin kuin muut puun laadut myös ilmastotekijöiden muuttuessa. Kelopuu onkin ilmeisen pysyvä puuaineksen muoto metsäekosysteemissä, koska sienet kykenevät lahottamaan sitä varsin hitaasti. Tulokset korostavat erilaisten ekologisten vuorovaikutustekijöiden merkitystä puuaineksen lahoamiseen vaikuttavina tekijöinä. Lisäksi tuloksissa korostuu, että eri lahottajasienilajien toiminnallinen asema ja merkitys puun lahoamisessa vaihtelee merkittävästi. Osalla lajeista on hyvin suuri merkitys, mikä tulisi aiempaa paremmin ottaa huomioon, kun arvioidaan puuhun sitoutuneen hiilen kiertoa metsissä. Metsien monimuotoisuuden säilyttämisen kannalta harvinaiset lahopuun muodot – kuten kelopuut – ovat tulosten mukaan lahottajasienille merkittäviä ja muusta puuaineksesta poikkeavia kasvualustoja, mutta niiden ekologisista ominaisuuksista kaivataan vielä enemmän tietoa muun muassa metsien ennallistamisen tarpeisiin.
  • Venugopal, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: parvathy.venugopal@uef.fi (sähköposti)
Panu Kunttu. (2016). Dead-wood-associated aphyllophoroid fungi: perspectives on the diversity, ecology and conservation biology of species and their habitats. https://doi.org/10.14214/df.225
Avainsanat: lahopuu; Itämeri; kasvualustat; kääväkkäät; käävät; orvakat; puulla elävät sienet
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Väitöskirjassa tutkittiin lahopuulla elävien kääväkkäiden monimuotoisuutta ja lajiston esiintymistä erilaisilla kasvualustoilla. Erityisesti selvitettiin, minkälaisilla lahopuilla eri lajit esiintyvät, ja minkälaisia eroja kääväkäsryhmien – kääpien ja orvakoiden – välillä on. Työssä selvitettiin ja verrattiin myös metsien luonnontilaisuuden arviointimenetelmiä, joita on käytetty myös sienilajiston ja sienten elinympäristöjen monimuotoisuuden arvioinnissa. Lisäksi väitöskirjassa esitetään toimintamalli sienten esiintymisen dokumentointiin ja populaatioiden seurantaan. Tutkimuksen päätulokset ovat: 1) Pääosa aineistosta kerättiin Saaristomeren kansallispuistosta, josta löytyi yhteensä 303 kääväkäslajia. Havaintoja kerättiin myös lähialueilta, ja koko aineisto sisältää yhteensä 331 lajia. Näiden joukossa on kahdeksan Suomelle uutta lajia, 30 Suomessa hyvin harvinaista lajia ja seitsemän vielä tieteelle kuvaamatonta lajia. 2) Viidestä lahopuuhun perustuvasta metsien luonnontilaisuusmittarista lahopuun määrä oli yleispätevin mittari. Kaikki luonnontilaisuuden mittarit eivät korreloineet keskenään, joten lahopuuhun perustuvan mittarin valinta voi merkittävästi vaikuttaa luonnontilaisuuden arvioinnin lopputulokseen. 3) Kääväkkäitä havaittiin hyvin erityyppisissä lahopuissa. Kääväkkäiden esiintyminen ei ollut suorassa suhteessa erilaisten lahopuutyyppien yleisyyteen. Tämä kertoo harvinaisten tai muuten erityisten kasvualustojen tärkeästä merkityksestä lajistolle. Käävät ja orvakat erosivat toisistaan vertailtaessa näiden ryhmien suosimia kasvualustatyyppejä. Lahopuun laadun vaihtelu on tärkeää puulla elävän sienilajiston monimuotoisuuden kannalta. 4) Tervalepältä (Alnus glutinosa) löytyi 138 lajia, joista 27 lajia kasvoi vain tervalepällä. Moni tervalepälle erikoistunut laji on harvinainen. Tuloksen perusteella harvalukuinen puulaji voi ylläpitää korkeaa monimuotoisuutta ja erikoistuneita sieniyhteisöjä. Myös yksittäisen puulajin sisäinen erityyppisten kasvualustojen vaihtelu on ekologisesti tärkeää lahopuun sienilajeille. 5) Nykyistä tehokkaampi ja systemaattinen kansalaistieteen (citizen science) hyödyntäminen, digitaaliset tietokannat, nykyaikaiset molekyylitunnistuksen menetelmät ja maastotyötietojen tallentaminen julkisiin tietokantoihin tarjoaisivat merkittäviä uusia mahdollisuuksia huonosti tunnettujen sienilajien seurannalle ja suojelulle. Tutkimuksen yleispäätelminä voidaan todeta, että lahopuun monipuolisuus on erittäin tärkeää myös lahottajasienten monimuotoisuudelle. Tämä päätulos koskee sekä kääpiä että orvakoita. Useat metsien luonnontilaisuuden arvioinnissa käytettävät järeään lahopuuhun perustuvat arviointimenetelmät eivät ole tuloksiltaan yhteneväisiä. Siksi on epätodennäköistä, että ne tarjoaisivat yleispäteviä tuloksia lahottajasienilajiston monimuotoisuuden arviointiin. Jos tavoitteena on selvittää jonkin metsäalueen arvo lahottajasienilajistolle, tulosten mukaan ei ole suositeltavaa korvata maastossa suoritettuja, eri kasvualustat kattavia sienitutkimuksia järeään lahopuuhun perustuvilla metsien luonnontilaisuuden arvioinneilla.
  • Kunttu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: panu.kunttu@uef.fi (sähköposti)
Ai-Fang Wang. (2017). Effect of waterlogging on boreal forest tree seedlings during dormancy and early growing season. https://doi.org/10.14214/df.224
Avainsanat: biomassa; boreaalinen metsä; ravinteet; fotosynteesi; dormanssi; Fv/Fm; hypoksia; ilmaraot; juuri; lehtikarvat; tulva; tärkkelys
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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

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

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

  • Wang, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: aifang.wang@luke.fi (sähköposti)
Jani Holopainen. (2016). Changing institutions and consumer-driven development of forest products and services. https://doi.org/10.14214/df.223
Avainsanat: Institutionaalinen teoria; liiketoimintaekosysteemimalli; tukimus- ja kehitysmalli; kuluttajatrendit; biotalous; metsätuotteet ja -palvelut; sertifioidut puutuotteet
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsäsektori on kyennyt kehittämään monia uusia biopohjaisia ja kestäviä tuotteita yritysasiakasmarkkinoille, mutta sektorilla ei ole vielä nähty uusien metsätuotteiden ja -palveluiden läpimurtoja kuluttajamarkkinoille. Tämä johtuu puutuotteiden korkeammasta hinnasta verrattuna kilpaileviin materiaaleihin, kuten betoniin, teräkseen ja muoviin, mutta sektorilla on myös vain vähän kuluttajamarkkinoille kohdistuvaa innovaatiokehitystä. Jotta pystymme ymmärtämään biotalouden kehitystä, joka tuo myös uusia mahdollisuuksia metsäsektorin kuluttajamarkkinoille, on meidän ymmärrettävä uutta liiketoimintaekosysteemiä. Liiketoimintaekosysteemimalli on kokonaisvaltainen näkymä tämänhetkisistä instituutioista huomioiden sidosryhmien suhteita ja mahdollisuuksia, sekä resursseja ja teknologioita. Näiden käsitteiden parempi ymmärtäminen auttaa kuluttajalähtöisessä metsätuotteiden ja -palveluiden kehityksessä luoden myös kilpailuetua sektorille. Tämä väitöskirja esittelee kokonaisvaltaisen tutkimus- ja kehitysmallin uusien tuote- ja palveluinnovaatioiden synnyttämiseksi metsäsektorille. Koska viimeaikainen metsäsektorin innovaatiotoiminta on ollut teknologialähtöistä, tämä tutkimus keskittyy kuluttajalähtöiseen tuote-, palvelu- ja liiketoimintamallikehitykseen ja näin pyrkii vastaamaan vallitseviin kuluttajatrendeihin. Tutkimuksessa keskeisessä roolissa ovat metsätuotteiden ja -palveluiden vastuullisuus ja kestävyys, sillä nämä ovat yhä tärkeämpiä kuluttajille ja metsäsektorilla on potentiaalia vastata tähän kysyntään. Väitöskirja koostuu yhdestä kirjakappaleesta ja kolmesta vertaisavioidusta artikkelista, joissa jokaisessa on käytössä eri tutkimusmenetelmät. Näiden osajulkaisujen aiheet ja tulokset ovat ryhmiteltynä kolmeen teemaan viitekehyksessä Kuluttajalähtöinen liiketoimintaekosysteemi tutkimus- ja kehitysmalli. Malli laajentaa perinteistä teknologialähtöistä ja kysyntävetoista innovaatiomallia ottaen paremmin huomioon kuluttajien arvot, mahdollistavat resurssit sekä vallitsevat logiikat. Mallissa huomioidaan myös sujuva informaation kulku jokaisessa tutkimus- ja kehitysprosessin vaiheessa tavoitellen uusia kuluttajalähtöisiä ratkaisuja.
  • Holopainen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jani.m.holopainen@helsinki.fi (sähköposti)
Osmo Heikkala. (2016). Emulation of natural disturbances and the maintenance of biodiversity in managed boreal forests: the effects of prescribed fire and retention forestry on insect assemblages. https://doi.org/10.14214/df.222
Avainsanat: pitkän ajan vaikutukset; säästöpuudynamiikka; lahopuukovakuoriaiset; latikat; maakiitäjäiset
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Intensiiviset metsänhoitotoimet ja tehokas luontaisten häiriöiden torjunta ovat aiheuttaneet muutoksia metsäekosysteemeissä ja johtaneet monien lajien ja elinympäristöjen uhanalaistumiseen. Säästöpuuhakkuilla ja kulotuksella pyritään muuttamaan metsätalouden vaikutuksia luonnollisemmiksi ja ylläpitämään monimuotoisuutta talousmetsissä. Väitöskirjassa on selvitetty näiden kahden menetelmän pitkäaikaisia vaikutuksia monimuotoisuuteen tutkimalla säästöpuiden dynamiikkaa sekä kovakuoriais- ja latikkalajiston muutoksia. Tutkimukset perustuvat yli 10-vuotiseen 24 metsikössä toistettuun kenttäkokeeseen itäsuomalaisissa boreaalisissa metsissä. Aineisto sisältää 2758 säästöpuuyksilöä, joita seurattiin 10 vuoden ajan, sekä 60 879 hyönteisyksilöä 468 lajista. Metsäpaloihin verrattavissa oleva hakkaamattoman metsän kulotus lisäsi lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaisten lajimäärää.. Lajimäärän nousu näkyi lähes koko 10-vuotisen jakson ajan. Hakkuutkin nostivat lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaisten lajimäärää, mutta vain lyhytaikaisesti. Säästöpuualoilla lajimäärä palasi 10 vuodessa lähtötasolle, mutta avohakkuilla lajimäärä putosi jopa lähtötasoa alemmaksi. Lahopuulajiston funktionaalis-fylogeneettinen koostumus oli hakkaamattomissa metsissä erilainen kuin hakatuilla, ja erosi myös säästöpuuhakkuiden ja avohakkuiden välillä. Säästöpuuhakkuilla lajisto oli ryhmittynyttä siten, että lajit olivat fylogeneettisesti lähempänä toisiaan ja niiden elinympäristövaatimukset olivat samankaltaisia: avoimia elinympäristöjä ja tuoretta lahopuuta vaativat lajit vallitsivat. Avohakkuilla lajisto oli satunnaista eikä erityisiä preferenssejä ollut havaittavissa. Avoimia alueita yleisesti suosivien maakiitäjäisten lajimäärät nousivat hakkuiden ja polton surauksena. Säästöpuuryhmät olivat liian pieniä pystyäkseen ylläpitämään hakkaamattoman metsän lajistoa. Polttaminen lisäsi pyrofiilisten sekä harvinaisten ja uhanalaisten lahopuukuoriaisten ja latikoiden lajimääriä, mutta vaikutus jäi lyhytaikaiseksi. Avohakkuuseen verrattuna säästöpuuhakkuut tai metsän polttaminen eivät kumpikaan lisänneet ytimennävertäjätuhoja ympäröivissä metsissä. Tämän väitöskirjan tulokset korostavat avohakkuun ja palaneen metsän yhteisöjen välisiä eroja. Avohakkuun ja metsäpalon vaikutukset ovat erilaiset, eikä avohakkuu siten jäljittele palon vaikutuksia. Tulosten mukaan metsänhoidon vastaavuutta luonnonhäiriöihin ja metsien sekä lajiston monimuotoisuuden suojelua voidaan parantaa säästöpuiden ja kulotuksen avulla. Säästöpuiden korkean kuolleisuuden vuoksi tarvitaan kuitenkin suhteellisen suuria säästöpuumääriä, että voidaan turvata säästöpuiden ylläpitämien elinympäristöjen jatkuva saatavuus myös pidemmällä aikavälillä.
  • Heikkala, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: osmo.heikkala@uef.fi (sähköposti)
Dalia D’Amato. (2016). The ecosystem services approach in corporate sustainability: results from industrial plantation forestry in China. https://doi.org/10.14214/df.221
Avainsanat: metsäteollisuus; yritysvastuu; ekosysteemipalvelut; Kiina; Puuviljelmät
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Ekosysteemipalvelut ovat laajasti käsitelty teema sekä tiedemaailmassa että poliittisessa päätöksenteossa. Aiheessa on keskitytty luonnon tarjoamien palveluiden kuten ruoan, kuitujen, veden, ilmaston, maanperän ja kulttuurin merkitykseen yhteiskunnallisesta ja taloudellisesta näkökulmasta tutkittuna. Varsinkin kasvavan talouden paineet ovat kuitenkin aiheuttaneet erilaisia häiriöitä ekosysteemipalveluista saataviin hyötyihin. Useat talouden sektorit ovat riippuvaisia ekosysteemipalveluista ja vaikuttavat samalla niistä saataviin hyötyihin. Tämän takia yksityissektorilta odotetaankin yhä suurempaa panosta ympäristöhallinnointiin maailmanlaajuisesti, sillä kestävän talouden ylläpito myös kannustaa yrityksiä sekä rahallisesti että strategisesti. Tämä väitöskirja on yksi ensimmäisistä tutkimuksista, joissa keskitytään selvittämään teollisuuden ja ekosysteemipalveluiden vuorovaikutuksia. Empiirisenä tutkimuskohteena ovat teolliset puuviljelmät Kiinan kehittyvillä markkinoilla. Tutkimuksen päätavoitteena on selvittää, miten ekosysteemipalvelukehikko voisi edistää yritysvastuun toimintaohjelmia ja käytäntöjä. Tutkimustulokset osoittavat, että ekosysteemipalveluiden tutkimus voi myötävaikuttaa ympäristön ja sosiaalisten tekijöiden kattavampaan ja kokonaisvaltaisempaan ymmärrykseen. Tutkimuksella voidaan muun muuassa parantaa ymmärrystä yritysten vaikutuksista ja riippuvuuksista ekosysteemeihin sekä niihin liittyviin liiketaloudellisiin riskeihin ja mahdollisuuksiin. Lisäksi voidaan tarkentaa analyyttisiä työkaluja yrityssidosryhmien näkökulmien ja odotuksien ymmärtämisessä ja parantaa yritysvastuuseen liittyviä käytäntöjä sekä kehittää kestävyysraportointia. Tutkimustulokset osoittavat, että ekosysteemipalveluiden tutkimus voi myötävaikuttaa ympäristön ja sosiaalisten tekijöiden kattavampaan ja kokonaisvaltaisempaan ymmärrykseen. Tutkimuksella voidaan muun muuassa parantaa ymmärrystä yritysten vaikutuksista ja riippuvuuksista ekosysteemeihin sekä niihin liittyviin liiketaloudellisiin riskeihin ja mahdollisuuksiin. Lisäksi voidaan tarkentaa analyyttisiä työkaluja yrityssidosryhmien näkökulmien ja odotuksien ymmärtämisessä ja parantaa yritysvastuuseen liittyviä käytäntöjä sekä kehittää kestävyysraportointia. Ekosysteemipalveluiden käsitteistön tarkempi operationalisointi yritysvastuukäytöntöihin edellyttää sekä systemaattisempaa arviointia että vertailua tarkoituksenmukaisten yrityssektoreiden ja ekosysteemien välillä. Kehitystyö edellyttää perehtymistä maailmanlaajuisten ja paikallisten vaihtosuhteiden analysointiin, ekologisten rajoitteiden ja resilienssin käsitteiden omaksumista sekä yritys- ja toimialastrategioiden täsmentämistä.
  • D’Amato, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: dalia.damato@helsinki.fi (sähköposti)
Mia Vehkaoja. (2016). Beaver in the drainage basin: an ecosystem engineer restores wetlands in boreal landscape. https://doi.org/10.14214/df.220
Avainsanat: biodiversiteetti; lahopuu; liuennut orgaaninen hiili; nokinuppiset; rantametsä; sammakot
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Kosteikkojen ja lahopuun katoaminen ovat vaikuttaneet voimakkaasti boreaalisen alueen vesi- ja maaekosysteemeihin. Lahopuusta riippuvaiset lajit ovat yksi maailman uhanalaisimmista, kun taas sammakkoeläimiä voidaan hyödyntää kosteikkojen ekologisen tilan selvittämisessä. Huomattava osa maailman kosteikoista sijaitsee boreaalisella alueella. Viimeisen 500 vuoden aikana boreaalisen alueen kosteikkoihin on kohdistunut kaksi pääasiallista uhkaa: majavien hävitys sukupuuton partaalle sekä 1900-luvun laajamittaiset ojitukset. Majavat ovat pohjoisen pallonpuoliskon tunnettuja ekosysteemi-insinöörejä. Ne muokkaavat ympäristöään patoamalla vesistöjä. Pato nostattaa tulvan ympäröivään rantametsään ja muuttaa olosuhteita niin maalla kuin vedessä. Ekosysteemiprosessit muuttuvat erityisesti silloin, kun majava muuttaa virtaavan vesistön seisovaksi, mutta ympäristössä tapahtuvat muutokset ovat selkeitä myös alun perin seisovassa vesistössä. Orgaaninen aines ja ravinteet siirtyvät vesistöön majavan kaatamista puista sekä tulvan tappamasta kasvillisuudesta. Orgaanisen hiilen määrä kasvaa huomattavasti erityisesti ensimmäisinä tulvavuosina, mikä lisää vesikasvillisuuden, planktonin ja näiden kahden kautta myös vesiselkärangattomien määriä. Rehevä kasvillisuus ja runsaat plankton- ja selkärangatonmäärät hyödyttävät sammakoita. Sammakot, ja erityisesti viitasammakko, viihtyvät majavakosteikoilla. Lahopuuta syntyy runsaasti majavakosteikoilla tulvan ja majavan toimesta. Majavakosteikkojen ympäröimässä rantametsikössä on huomattavasti enemmän lahopuuta kuin muunlaisten vesistöjen rantametsissä. Runsastuneet lahopuumäärät tarjoavat elinympäristön lahopuusta riippuvaisille lajeille. Eniten majavakosteikoilla on pystyyn kuollutta lahopuuta, jolla ovat erikoistuneet kasvamaan nokinuppiset. Majavien elpyminen sukupuuton partaalta on auttanut kosteikko- ja lahopuumäärien kasvua. Majavakosteikot voidaan nähdä boreaalisen alueen hiilen ja monimuotoisuuden hot spotteina. Ne lisäävät boreaalisen maiseman heterogeenisuutta ja vesistöjen jatkumoa.
  • Vehkaoja, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: mia.vehkaoja@helsinki.fi (sähköposti)
Brent D. Matthies. (2016). A service-dominant perspective on payments for ecosystem service offerings. https://doi.org/10.14214/df.219
Avainsanat: ekosysteemipalvelu; palvelulähtöisyys; arviointi; ekosysteemipalvelumaksut; ekologinen taloustiede
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Ekosysteemipalvelunäkökulma mahdollistaa palvelujen tuottamien arvovirtojen tarkastelun ekosysteemien ja ihmisten hyvinvoinnin välillä. Tämän näkökulman mukaan ekosysteemien toiminnot voidaan jakaa eri kategorioihin sen mukaan, miten hyödyn saajat hankkivat hyötyjä ja käyttävät niitä. Ekosysteemipalvelunäkökulmasta on tullut julkisen ja yksityisen päätöksenteon työkalu, jolla tuetaan ympäristön ulkoisvaikutusten sisällyttämistä paremmin osaksi taloudellisten toimijoiden arvonluontiprosesseja. Tämä tutkimus kohdistuu kahteen puutteeseen ekosysteemipalveluja tutkivassa kirjallisuudessa. Ensiksi, palvelulähtöinen näkökulma ekosysteemipalvelujen tarjoamiseen puuttuu, mikä johtaa asiaan kuuluvien käsitteiden ja termien väärinkäyttöön keskusteltaessa niiden roolista arvoverkoissa ja arvonluonnissa. Toiseksi, tarjolla on vain niukasti tietoa siitä, miten ekosysteemipalvelujen tarjonta sisäistetään tehokkaasti osaksi arvoverkkoja. Ensimmäisessä artikkelissa kehitettiin palvelulähtöisen arvonluonnin viitekehys ja sitä tukeva termistö ja käsitteistö ohjaamaan monitieteistä keskustelua ekosysteemipalvelujen tarjonnan roolista arvoketjun luomisprosesseissa. Value-in-impact -termi luotiin keinoksi keskustella ekosysteemipalvelujen tarjonnan vaihtosuhteista ja vaikutuksista kyseisissä prosesseissa. Muut kolme artikkelia käsittelivät seuraavia näkökulmia ekosysteemipalvelumaksujen suunnittelussa: (1) herkkyys parametrien arvoille, (2) hintavaihteluiden vaikutukset palvelutuottajiin ja (3) käyttäytymistaloustieteen kontribuutiot. Vaihtosuhteiden vaikutus eri ekosysteemipalvelujen tarjontaan ja vaihtosuhteet ekosysteemipalvelujen ja taloudellisten tavoitteiden välillä otettiin myös huomioon. Tulokset osoittivat, että kokonaisvaltainen ekosysteemipalveluiden indikaattorien tarkastelu (optimaalisen puulajisekoituksen valitseminen, korreloimattomat ekosysteemipalvelujen hintojenvuorovaikutukset ja metsän optimaalinen kohdentaminen suojeluun) johti ekologisiin ja rahoituksellisiin hajauttamishyötyihin palvelujen tarjoajille. Palvelutarjoajien tuuppaaminen (nudging) johti myös sosiaalisesti tehokkaampaan ekosysteemipalvelujen tarjontaan. Kussakin analyysissä käytettiin uutta ekosysteemipalvelujen odotusarvon käsitettä kuvaamaan tarkemmin metsämaan ekosysteemipalvelujen päättymättömän ajan tarjontaa.
  • Matthies, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: brent.matthies@helsinki.fi (sähköposti)
Aino Hämäläinen. (2016). Retention forestry and intensified biomass harvest: epiphytic lichen assemblages under opposing ecological effects in pine-dominated boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.218
Avainsanat: lahopuu; hakkuutähteet; kulotus; säästöpuiden dynamiikka; kantojen korjuu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsätalouden aiheuttamat muutokset boreaalisten metsien rakenteessa ja toiminnassa ovat johtaneet monien metsälajien uhanalaistumiseen. Metsätalouden negatiivisia vaikutuksia lajistoon pyritään vähentämään erilaisten metsänhoitotoimien avulla, esimerkiksi jättämällä säästöpuita hakatuille aloille. Samaan aikaan metsien käyttö on kuitenkin entisestään tehostumassa: esimerkiksi kantoja ja hakkuutähteitä korjataan energiapuuksi yhä suuremmissa määrin. Tässä väitöskirjassa tutkitaan energiapuun korjuun, säästöpuiden sekä kulotuksen vaikutuksia epifyyttijäkälälajistoon mäntyvaltaisissa boreaalisissa metsissä. Lisäksi selvitetään säästöpuiden hakkuun jälkeistä dynamiikkaa, jonka perusteella voidaan arvioida tarkemmin puiden merkitystä metsien lajistolle. Väitöskirjan aineisto on kerätty 24 Itä-Suomessa sijaitsevalta tutkimusalueelta, joilla on toteutettu eri säästöpuumääriä ja kulotusta yhdistävä kokeellinen käsittely, sekä lisäksi 13 tutkimusalueelta, jotka edustavat metsien eri sukkessiovaiheita. Säästöpuiden havaittiin säilyttävän hakkuuta edeltävän metsän rakennepiirteitä ja ylläpitävän epifyyttijäkälälajistoa hakatuilla aloilla. Säästöpuiksi jätetyiltä, sekä eläviltä että hakkuun jälkeen kuolleilta männyiltä (Pinus sylvestris L.) löydettiin 11 vuotta hakkuiden jälkeen yhteensä 85 jäkälälajia, joiden joukossa oli myös uhanalaisia ja lahopuuhun erikoistuneita lajeja. Säästöpuiden merkitys lajistolle riippuu kuitenkin puiden hakkuun jälkeisestä kuolleisuudesta sekä kuolleiden puiden kaatumisesta; näihin puolestaan vaikuttivat säästöpuiden määrä, mahdollinen kulotus hakkuun jälkeen sekä puukohtaiset ominaisuudet. Hakattujen alojen kulottaminen lisäsi säästöpuiden kuolleisuutta ja vähensi epifyyttijäkälien lajimäärää 11–12 vuotta kulotuksen jälkeen. Riittävän suureen säästöpuumäärään yhdistettynä kulotus synnytti kuitenkin monipuolisempia lahopuuhabitaatteja kuin pelkkien säästöpuiden avulla, ilman kulotusta, saatiin aikaan. Kulottamalla osa hakkuualoista voitaisiin mahdollisesti lisätä epifyyttijäkälien lajimäärää maisematasolla, vaikka vaikutus olikin metsikkötasolla tutkitulla aikavälillä negatiivinen. Hakkuualoille jätetyillä männyn kannoilla havaittiin yhteensä 83 jäkälälajia. Kannot voivat siten olla merkittävä resurssi lahopuusta riippuvaisille jäkälälajeille, mikäli lahopuun määrä metsäympäristössä on muutoin pieni. Laajamittainen kantojen korjuu saattaa siis vähentää epifyyttijäkälien lajimäärää. Hakkuutähteiden korjuulla ei sen sijaan todennäköisesti ole huomattavaa vaikutusta jäkälälajistoon, sillä pieniläpimittaisen lahopuun ei havaittu olevan merkittävä habitaatti jäkälälajeille. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että säästöpuiden avulla voidaan lisätä jäkälien lajimäärää talousmetsissä, kun taas kantojen korjuulla voi olla päinvastainen vaikutus jäkälien habitaattien vähentyessä. Kulotus vähentää jäkälien lajimäärää metsikkötasolla, mutta saattaa nostaa sitä maisematasolla, mikäli arvokkaimmat, lajirikkaimmat metsiköt jätetään kulotuksen ulkopuolelle.
  • Hämäläinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: aino.hamalainen@uef.fi (sähköposti)
Jaana Korhonen. (2016). On the high road to future forest sector competitiveness. https://doi.org/10.14214/df.217
Avainsanat: sellu- ja paperiteollisuus; Kilpailukyky; ympäristökestävyys; kansainvälinen kauppa; paneeliregressio; logistinen regression; Delphi-metodi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsäteollisuuden kilpailukyky riippuu monesta osatekijästä. Kilpailukyky voi perustua alempiin kustannuksiin, jolloin kilpailukyky johtaa suuriin markkinaosuuksiin ja kauppavirtoihin kansainvälisillä markkinoilla. Toisaalta, kilpailukykyä voidaan myös luoda kasvattamalla metsäteollisuustuotteiden arvonlisää ja löytämällä ratkaisuja korvaamaan uusiutumattomien luonnonvarojen käyttöön perustuvat tuotteet kestävämmillä vaihtoehdoilla. Tämä lisää luonnonvarojen strategista merkitystä teollisuuden raaka-ainelähteenä. Luonnonvarojen strateginen painoarvo kilpailukyvyn muodostumisen näkökulmasta riippuu myös siitä kuinka proaktiivisesti kestävyys on havaittu kansainvälisellä metsäsektorilla; kustannuksena vai mahdollisuutena, kuten laadullista parantamista painottava ”korkean-tien” kilpailukykystrategia ehdottaa? Tämän väitöskirjan tavoite on analysoida kansainvälistä kilpailukykyä ja sen ajureita viidestä eri näkökulmasta alueellisella, maa- ja yritystasolla keskittyen erityisesti sellu- ja paperiteollisuuteen. Viittä empiiristä tutkimuskysymystä on lähestytty yhdistäen kvantitatiivisia ja kvalitatiivisia tutkimusmetodeja. Analyysi kattaa vuodet 1990–2030. Tulokset korostavat metsien strategisen merkityksen, markkinoiden toiminnan ja eri sääntelymuotojen vaikutusten ymmärtämisen tärkeyttä luodessa kilpailuetua sektorin eri tasoilla kansainvälisillä markkinoilla. Perinteiset metsäsektorin kilpailukyvyn osatekijät kuten raaka-aineen riittävyys ja hintakilpailukyky ovat tärkeitä myös tulevaisuudessa. Lisäksi globaalin ympäristötietoisuuden lisääntyminen korostaa kestävien kansainvälisten arvoketjujen merkitystä teollisuuden kilpailukyvyn luomisessa. Metsäsektorilla on tärkeä rooli biotalouteen siirtymisessä ja metsien vastuullisempi käyttö tarjoaa mahdollisuuksia kestävyyteen liittyvien globaalien haasteiden ratkaisemisessa.
  • Korhonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jaana.e.korhonen@Helsinki.fi (sähköposti)
Ninni Saarinen. (2016). Predicting vegetation characteristics in a changing environment by means of laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.216
Avainsanat: kaukokartoitus; LiDAR; metsien inventointi; metsänarvioimistiede; kartoitus; muutostulkinta; seuranta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Luonnonvaroja koskevaa päätöksentekoa varten tarvitaan luotettavaa ja ajantasaista tietoa, oli kyse sitten yksittäiseen puuhun liittyvistä toimenpiteistä tai laajojen alueiden strategisesta suunnittelusta. Vanhentunut tieto voi johtaa epäedullisiin tai jopa vääriin ratkaisuihin, erityisesti hoitotoimenpiteiden ajoituksen osalta. Ilmalaserkeilauksella voidaan tuottaa tarkkaa tietoa samanaikaisesti sekä maanpinnan korkeudesta ja maaston muodoista että kasvillisuuden pituudesta ja tiheydestä. Väitöskirjan tavoitteena oli kehittää menetelmiä erilaisten kasvillisuuden ominaisuuksien ennustamiseen laserkeilauksen avulla vaihtuvissa ympäristöissä. Väitöskirja koostuu kolmesta osajulkaisusta, joista ensimmäisessä kehitettiin monilähteinen yksittäisten puiden inventointimenetelmä kaupunkipuiden tunnusten päivittämiseen. Kyseisessä menetelmässä maastolaserkeilauksen avulla tuotettiin puukartta, joka yhdistettiin ilmalaserkeilauksella saatuihin tietoihin. Ilmalaserkeilauksesta saatujen yksittäisten puiden latvojen pituus- ja tiheystunnusten avulla voitiin parantaa kaupunkipuiden läpimittatietoja sekä tuottaa uusia tunnuksia kuten pituus ja latvuksen koko lisättäväksi kaupunkipuurekisterin tietokantaan. Toisessa osajulkaisussa käytettiin veneeseen asennettua laserkeilainta jokiympäristön kasvillisuuden kartoittamiseen sekä kasvillisuudessa tapahtuneiden muutosten havainnoimiseen. Kasvillisuus ja paljas maa oli mahdollista erotella 73 prosentin tarkkuudella, vastaaviin tarkkuuksiin on päästy myös aiemmissa tutkimuksissa, joissa tosin hyödynnettiin tarkempaa maastoaineistoa. Useampiaikaisilla aineistoilla oli mahdollista kartoittaa vuosien välillä tapahtuneita kasvillisuuden muutoksia. Kolmannessa osajulkaisussa hyödynnettiin avoimesti saatavilla olevaa ilmalaserkeilaus- ja monilähteistä valtion metsien inventoinnin (VMI) aineistoa tuulituhojen kartoittamiseen sekä ennustamiseen. Osajulkaisussa ennustettiin tuulituhoriskin suuruutta ilmalaserkeilauksesta saatavien maanpinnan korkeuden ja kasvillisuuden pituuden sekä monilähde-VMI-aineistosta saadun puulajitiedon avulla. Tarkoituksena oli selvittää tuhoriskille erityisen alttiit alueet mahdollisia metsänhoitotoimenpiteitä varten. Puulajitieto lisäsi tuulituhojen kartoitustarkkuutta 76 prosentista 81 prosenttiin. Väitöskirjassa kehitettyjen menetelmien avulla voidaan laajentaa useampiaikaisten laserkeilausaineistojen hyödyntämistä sekä saada lisäarvoa aineistoista. Väitöskirjan tuloksia voidaan hyödyntää tarkemman, monipuolisemman ja ajantasaisemman tiedon tuottamisessa erilaisessa luonnonvaroja koskevassa suunnittelussa ja päätöksenteossa.
  • Saarinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: ninni.saarinen@helsinki.fi (sähköposti)
Ville Vuorio. (2016). Conservation biology of the great crested newt in managed boreal forests in Finland. https://doi.org/10.14214/df.214
Avainsanat: lisääntymismenestys; muninta; kuoriutuminen; maahabitaatin valinta; lampien välialue
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Harvinaisen ja erittäin uhanalaisen rupiliskon (Triturus cristatus, uusi nimiehdotus rupimanteri) populaatio- ja käyttäytymisekologiaa tutkittiin pohjoisen havumetsävyöhykkeen suomalaisissa talousmetsissä ja metsälammissa. Tutkimus käsittelee lajin kaikkia elinkierron vaiheita: munia, toukkia, nuoruusvaiheita ja aikuisia. Työssä tarkastellaan myös samoissa elinympäristöissä viihtyvää vesiliskoa (Lissotriton vulgaris, uusi nimiehdotus manteri) ja etsitään selitystä sille, miksi toinen laji on uhanalainen ja toinen yleinen. Munien kuoriutumista ja niiden selviytymistä mallinnettiin lisääntymismenestykseen vaikuttavien tekijöiden arvioimiseksi. Lisääntymislampien vedenpinnan vaihtelu vaikutti merkittävästi molempien lajien kuoriutumismenetykseen. Munintakauden alussa munituilla munilla oli paras todennäköisyys selviytyä kuoriutumiseen saakka, kun taas myöhemmin munitut munat altistuivat kuivuudelle. Kuoriutumismenestys säilyi korkealla tasolla ensimmäiset kaksi viikkoa, mutta laski lampien vedenpinnan laskun myötä. Lampien lähistöllä olevien lehtojen ja lehtipuuston määrän kasvaessa rupiliskon lisääntymismenestys parani. Lisääntymismenestys heikkeni lampien varjostuksen lisääntyessä sekä taimikoiden, avohakkuiden ja karumpien metsätyyppien läheisyydessä. Kumpikin tutkittu laji suosi samanlaisia maaelinympäristöjä. Eniten aikuisia yksilöitä esiintyi lisääntymislampien lähellä metsissä, joissa oli peitteinen kenttäkerros. Harvinaisempi rupilisko vältteli selvästi avohakkuita. Etenkin kun etäisyys lisääntymislammesta kasvoi, rupilisko hakeutui alueille, joissa oli peitteinen latvus- ja kenttäkerros. Rupiliskon alueellista esiintymisdynamiikkaa ja lampien välistä liikehdintää mallinnettiin maasto- ja kirjallisuusaineiston perusteella. Mallintamalla tarkasteltiin neljää erilaista alueiden käytön vaihtoehtoa, jotka edustivat erilaisia maankäytön asteita. Lähtökohdaksi otettiin tilanne ennen nykyistä tehometsätaloutta. Toinen maisema muodostui nykyisin vallitsevan maankäytön perusteella ja tulevaisuudesta tehtiin kaksi mallia, jotka erosivat toisistaan metsienkäytön intensiteetin perusteella. Metsätalouden kiertoajan lyhentämisen havaittiin vaikeuttavan rupiliskon liikkumista lisääntymislampien välillä. Rupiliskon suojelun kannalta on tärkeää huomioida lampien ominaisuuksien lisäksi myös lisääntymislampien välialueet ja lampien väliset etäisyydet, varsinkin jos metsätalouden kiertoajat lyhenevät. Lajin säilymisen kannalta on oleellista varmistaa, että rupiliskon esiintymisen ydinalueilla parhaiden lisääntymislampien suojelutaso on turvattu ja yksilöt pääsevät liikkumaan lampien välillä. Veden lämpötila ja lammen pinnankorkeus määrittävät munien kuoriutumismenestyksen, ja etenkin vedenpinnan nopea keväinen lasku heikensi munien selviytymistä. Jos ilmastonmuutos ja ilmaston lämpeneminen muuttavat lampien hydrologiaa rupiliskolle epäedulliseen suuntaan, ilmastonmuutos uhkaa merkittävästi rupiliskon säilymistä tulevaisuudessa.
  • Vuorio, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: ville@honkavuori.fi (sähköposti)
Milla Niemi. (2016). Animal-vehicle collisions – from knowledge to mitigation. https://doi.org/10.14214/df.213
Avainsanat: hirvikolari; peurakolari; sorkkaeläimet; liikenneturvallisuus; eläinten liikennekuolleisuus; eläinten kulkureittiratkaisut; kolareiden ennaltaehkäisy
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Laajeneva tieverkko ja kasvavat liikennemäärät aiheuttavat monenlaisia ekologisia ongelmia, joista yksi näkyvimmistä on eläinten liikennekuolleisuus. Samalla liikenneonnettomuudet suurikokoisten nisäkkäiden, erityisesti hirvieläinten, kanssa muodostavat uhkan liikenneturvallisuudelle. Liikenteen ympäristövaikutusten, eläinten tarpeiden ja ihmisen hyvinvoinnin yhteensovittamiseen tarvitaan siksi jatkuvasti uusia ja entistä tehokkaampia ratkaisuja. Tämän väitöskirjatyön ensisijaisena tavoitteena oli lisätä ymmärrystä hirvieläinkolareista ja niiden tapahtumiseen vaikuttavista tekijöistä Suomessa. Lisäksi työssä pohdittiin keinoja eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisyyn. Työn ensimmäisen osatutkimuksen tulokset vahvistivat käsitystä siitä, että hirvikannan koko on vuositasolla merkittävin kolarimääriin vaikuttava tekijä. Hirvikolareiden kuukausittainen jakauma vastasi niin ikään ennakkokäsityksiä: pelti rytisee Suomen maanteillä erityisesti syys-lokakuussa ja tätä matalampi onnettomuushuippu ajoittuu alkukesän kuukausille. Kiinnostavasti henkilövahinkoihin johtaneita hirvikolareita tapahtui suhteellisesti eniten kesän kuukausina. Kevään ja alkukesän hirvikolaripiikki on meillä jokavuotinen ilmiö. Toisessa osatutkimuksessa kolareiden tarkemman ajoituksen havaittiin kuitenkin vaihtelevan kevään lämpötilojen mukaan; hirvikolarit tapahtuivat aikaisemmin lämpiminä keväinä. Viimeisten parin vuosikymmenen aikana kasvukauden alku on aikaistunut, joten samalla kevätkesän kolaripiikki on siirtynyt aikaisemmaksi. Hirvionnettomuuksien lisäksi Suomen teillä tapahtuu joka vuosi tuhansia törmäyksiä pienten hirvieläinten kanssa. Kolmannessa osatutkimuksessa verrattiin samalla alueella elävien hirvieläinlajien liikennekuolleisuutta suhteessa eläinkantojen kokoon. Valkohäntäkauriin (valkohäntäpeura) todettiin kärsivän suhteellisesti suurimmasta liikennekuolleisuudesta. Toiseksi eniten kolaroitiin hirvien kanssa. Metsäkauriin ja täpläkauriin (kuusipeura) kanssa onnettomuuksia tapahtui populaatiokokoon suhteutettuna vähiten. Eläinkolareiden ennaltaehkäisyyn on kehitetty monia erilaisia keinoja. Yhtenä lupaavimmista ratkaisuista pidetään eläinten käyttöön suunniteltuja yli- tai alikulkuja, joilla eläinten tienylitykset ohjataan eri tasoon liikenteen kanssa. Väitöskirjan neljännessä osatutkimuksessa selvisi, että vesistösiltojen yhteyteen jätetyt kuivan maan kaistaleet elin niin sanotut kuivapolut vähensivät tehokkaasti pienten ja keskikokoisten eläinten liikennekuolleisuutta. Väitöskirjatyön tulokset alleviivaavat tarvetta kehittää erilaisia eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisykeinoja. Kehitystyön tueksi tarvitaan paitsi lajikohtaista, myös alueellista tietoa eläinonnettomuuksista ja niihin
  • Niemi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: milla.niemi@helsinki.fi (sähköposti)
Esa-Jussi Viitala. (2016). The emergence and early development of forest resource economic thought: From land and forest valuation to marginal analysis and vintage capital models. https://doi.org/10.14214/df.212
Avainsanat: metsäekonomia; luonnonvarataloustiede; Faustmannin malli; luontopääoma; pääoma- ja investointiteoria; taloustieteen oppihistoria
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Luonnonvarataloustieteen yksi keskeinen perusajatus on, että luonto on pääomaa, jota tulee yhtäältä käyttää ja toisaalta säästää tuleville ajanjaksoille (sukupolville) niin, että taloudellinen tehokkuus ja hyvinvointi maksimoituvat. Luontopääomalla tarkoitetaan tällöin maata, metsiä, vettä, ilmaa ja kaikkia niihin liittyviä ekosysteemejä ja varantoja. Metsätaloudessa tämän ajatuksen tunnetuin ilmentymä on niin sanottu Faustmannin malli, jonka perusmuoto lienee vanhin yhä pätevänä pidetty luonnonvarojen käyttöä ohjaava taloudellinen malli. Sen sisältämät periaatteet neoklassiseen hyötyteoriaan yhdistettyinä muodostavat modernin talousteoreettisen käsityksen mukaisen perustan metsävarojen nykyiselle käytölle ja käsittelylle ja sitä kautta myös kyseisen luontopääoman tulevalle hyödyntämiselle. Moneen muuhun pääoman muotoon verrattuna metsävarojen tehokas ja hyvinvoinnin maksimoiva hyödyntäminen on kuitenkin huomattavan vaikeaa. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan, kuinka Faustmannin malli ja sen taustalla olevat metsien taloudellista käyttöä ohjaavat perusperiaatteet alun perin syntyivät ja kehittyivät. Samalla osoitetaan, kuinka monet metsätalouden pitkäaikaiset kiistat johtuvat paitsi mallin ja sen laajennusmahdollisuuksien puutteellisesta ymmärtämisestä, myös vuosisataisesta ja syvälle juurtuneesta käsityksestä maasta, luonnosta ja metsistä erityisenä pääomana. Lisäksi tutkimuksessa osoitetaan, kuinka luonnonvarataloustieteellisen ja metsäekonomisen ajattelun kehitys on kytkeytynyt laajempiin yhteiskunnallisiin ja taloudellisiin muutoksiin sekä niiden taustalla vaikuttaneisiin eurooppalaisiin aatevirtauksiin jo vuosisatojen ajan.
  • Viitala, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: esa-jussi.viitala@luke.fi (sähköposti)
Elias Hurmekoski. (2016). Long-term outlook for wood construction in Europe. https://doi.org/10.14214/df.211
Avainsanat: Eurooppa; puutuoteteollisuus; skenaarioanalyysi; ennakointi; puurakentaminen; sektorianalyysi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella puurakentamisen markkinapotentiaaliin vaikuttavia tekijöitä Euroopassa vuoteen 2030 saakka. Tutkimusongelmaa lähestytään kolmesta toisiaan tukevasta näkökulmasta: menneet trendit ja nykyiset markkinarakenteet, tulevat trendit ja epävarmuustekijät sekä toimialan asettamien tavoitteiden saavuttamiseksi vaadittavat muutokset. Menetelmäviitekehys yhdistää kvantitatiivisia, laadullisia ja osallistavia tutkimusmenetelmiä. Tutkimus pyrkii myös edistämään metsäalan ennakoinnissa käytettävien menetelmien kehittämistä soveltamalla tulevaisuudentutkimuksen menetelmiä ja lähestymistapoja. Rakennussektorin toimintaympäristön muutostekijöiden ja –paineiden havaittiin liittyvän erityisesti tarpeisiin vähentää rakentamisen negatiivisia ympäristövaikutuksia ja parantaa rakentamisen tuottavuutta ja laatua. Kuitenkin vain harva näistä tekijöistä näyttäisi ratkaisevasti vaikuttavan puurakentamisen yleistymiseen. Muutostarpeet eivät välttämättä edistä puurakentamisen kilpailukykyä siinä määrin kuin usein oletetaan, koska rakentamismääräykset ylittävistä ominaisuuksista ei usein olla valmiita tai kyvykkäitä maksamaan. Sen sijaan monet erityisesti puutuoteteollisuuden ja rakennusteollisuuden hajanaiseen rakenteeseen ja riskiä karttavaan käyttäytymiseen liittyvät kulttuuriset ja rakenteelliset haittatekijät näyttäisivät merkittävästi hidastavan puurakentamisen yleistymistä. Skenaarioanalyysin perusteella puurakentamisen tulevaisuus on vahvasti kytköksissä mahdollisiin julkisen sektorin toimiin vihreän rakentamisen edistämisessä sekä mahdollisiin muutoksiin teollisuuden strategisissa linjauksissa. Kuitenkin empiirinen tutkimus antaa viitteitä siitä, että asiantuntijoiden ehdottamia lyhyen aikavälin strategisia ja poliittisia toimia pidetään toimialalla joko epätodennäköisinä tai epämieluisina. Näin ollen puurakentamisen yleistyminen Euroopassa tulee luultavasti olemaan vähittäistä ja rajoittumaan yksittäisiin sektoreihin ja alueisiin vuoteen 2030 mennessä.
  • Hurmekoski, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: elias.hurmekoski@efi.int (sähköposti)
Md. Kamrul Hassan. (2015). Supply and demand of biomass based energy: rural people's perspectives in Bangladesh. https://doi.org/10.14214/df.210
Avainsanat: tiedot; käsitykset; Asenteet; Bioenergiapotentiaali; maaseudun kotitaloudet; biomassan kulutus; preferenssi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Biomassaan perustuvan energian kysyntä ja tarjonta: maaseudun ihmisten tulevaisuudennäköalat Bangladeshissa Biomassa on yleisin ja merkittävin energialähde Bangladeshin maaseutualueilla. Laajalle levinnyt biomassan energiakäyttö on huolenaihe, koska se voi johtaa metsävarojen ylihyödyntämiseen ja metsämaan siirtymiseen muihin kuin metsätaloustarkoituksiin, millä on mahdollisesti kielteisiä vaikutuksia ilmastonmuutokseen, mutta myös paikalliseen elintarvikkeiden ja polttoaineen tuotantoon. Lisäksi kattavien tietojen puute koskien resurssien käytettävyyttä, biomassan kulutustottumukset sekä tiedon puute koskien yleisiä asenteita ja tietoa biomassapolttoaineista on yleensä todettu suurimmiksi esteiksi nykyaikaisen ja tehokkaan biomassapohjaisen energiakäytön kehittymiselle Bangladeshissa. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan neljää bioenergianäkökohtaa Bangladeshissa: bioenergiapotentiaalia, maaseudun kotitalouksien energiankulutustottumuksia, maaseudun kotitalouksien mieltymyksiä ja suhtautumista biopolttoaineita kohtaan sekä väestön tietoja ja käsityksiä kestävän energian kehittämisestä. Tuloksista kävi ilmi, että hyödynnettävissä oleva bioenergiapotentiaali maatalouskasvien korjuutähteistä ja puupolttoaineista oli 762 miljoonaa GJ vuonna 2009. Kuitenkin tämän potentiaalin on ennustettu yltävän 946 miljoonaan GJ vuoteen 2020 mennessä "status quo" mittapuulla ja nousevan enintään 1236 miljoonaan GJ korkeimpien BKT:n kasvukäyrien mukaan (artikkeli I). Biomassapolttoaineet todettiin pääasiallisiksi primäärienergian lähteiksi. Primäärienergian kulutukseksi asukasta kohti arvioitiin 6,45 GJ vuodessa, josta biopolttoaineiden osuus oli arviolta 6,03 GJ (vastaa 93 prosenttia energian kokonaiskulutuksesta) (artikkeli II). Tutkimus osoitti, että biomassapolttoaineen kulutukseen vaikuttivat perhekoko, tulot henkeä kohti sekä maapinta-ala henkeä kohti. Suosituin biomassapolttoaine oli polttopuu, jonka jälkeen tulivat lehmän lanta, bambu ja juutin varsi (artikkeli III). Toisaalta puuresurssien jatkuvasta vähenemisestä johtuen polttopuun saatavuudessa on ongelmia. Maatiloilla ja niiden ulkopuolella tapahtuvasta puiden istutuksesta on tullut yhä tärkeämpää maaseudun kotitalouksien keskuudessa vastauksena polttopuun akuuttiin puutteeseen. Yleisen tietoisuuden tärkeyteen ja uusiutuvien energialähteiden kehittämiseen liittyen tutkimuksessa havaittiin, että maaseudun kotitalouksissa oli hyvä tietämys perinteisistä biopolttoaineista; heillä oli kuitenkin suhteellisen vähän tietoa uudemmista biopolttoaineista ja muista uusiutuvista energialähteistä (artikkeli IV). Tämä merkitsee sitä, että tarvitaan tietoisuuden lisäämistä bioenergiasta ja muista uusiutuvista energiateknologioista maaseudun asukkaiden keskuuteen. Puuresurssien ehtyminen, riittämättömät metsitysohjelmat ja aloitteiden puute kesannointimaiden hyödyntämiseksi puuenergiaistutuksiin on todettu suurimmiksi esteiksi biomassapohjaisen energian kehittymiselle Bangladeshissa. Analyysi osoitti että metsitysohjelmien parantaminen, julkisen energiateknologiatietoisuuden parantaminen sekä "maaseudun biomassapohjaisten energiastrategioiden" valmistelu ja toteuttaminen ovat keskeisiä tekijöitä kestävään biomassaan perustuvan energian kehittämiseksi Bangladeshissa. Tulokset antavat yksityiskohtaista tietoa bioenergian ja muun uusiutuvan energian dynamiikasta, mikä on hyödyllistä kehitettäessä metsä- ja energia-alan mikrohankkeita paikallisella, alueellisella ja kansallisella tasolla.
  • Hassan, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: kamrul.hassan@uef.fi (sähköposti)
Markus Melin. (2015). Studying habitat use and behavior of moose (Alces alces) by integrating airborne laser scanning and GPS tracking. https://doi.org/10.14214/df.209
Avainsanat: laserkeilaus; hirvi; ekologia; metsän rakenne; elinympäristö; GPS
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Hirven elinympäristökäytön tutkiminen yhdistämällä laserkeilausaineistoa GPS-panta-aineistoon Laserkeilausperusteinen metsien inventointi ja -maanpinnan kartoitus ovat tänä päivänä yleisiä menetelmiä joka puolella maailmaa. Tätä aineistoa kerätään yleensä maanmittauksen ja metsätalouden tarpeisiin, mutta se sisältää paljon tietoa, josta voivat hyötyä muutkin toimijat. Eläinten ekologian kannalta metsien ja kasvillisuuden kolmiulotteisen rakenteen tunteminen on tärkeää, koska sen perusteella voidaan arvioida, kuinka hyvän elinympäristön tietty alue voi tietylle lajille tarjota. Laserkeilausaineisto antaa kolmiulotteisen, tarkan ja alueellisesti kattavan kuvauksen tästä rakenteesta. Tässä väitöskirjatyössä olen yhdistänyt laserkeilausaineistoa GPS-pannoitettujen hirvien sijainteihin. Analysoimalla laseraineistoa näiden sijaintien ympäriltä olen voinut tutkia kuinka metsän rakenne hirvien ympärillä vaihtelee esimerkiksi vuodenaikojen mukaan ja millä tavalla lämpötila vaikuttaa hirven käyttäytymiseen. Lisäksi käytetty aineisto on mahdollistanut sukupuolten sekä mukana kulkevan vasan vaikutusten tutkimisen. Viimeisessä osatutkimuksessa laseraineistoa käytettiin tunnistamaan hirven aiheuttamia metsätuhoja nuorissa taimikoissa. Saadut tulokset näyttävät selvästi, että laserkeilaus tuottaa tietoa, mistä voi olla suurta hyötyä ekologisessa tutkimuksessa. Tulokset todistivat, että metsän rakenne elinympäristöissä, joita hirvi käyttää vaihtelee merkittävästi eri vuodenaikojen mukaan. Tämä selittyy sillä mitä ravintoa hirvi eri vuodenaikoina käyttää ja millaisissa metsissä tämä ravinto kasvaa. Myös lämpötilan vaikutusta hirvien käyttäytymiseen tutkittiin, ja nämä tulokset näyttivät, että kuumina kesäpäivinä hirvi joutuu hakeutumaan sille epätyypillisiin metsiin saadakseen suojaa lämpöstressiä vastaan. Nämä alueet olivat metsiä, joissa latvusto oli huomattavan korkea ja tiheä. Tulokset antoivat myös uusia näkökulmia metsän rakenteen merkityksestä vasomisaikaan. Tutkitut hirvet synnyttivät avoimilla mailla (suot), mutta pian tämän jälkeen siirtyivät metsiin, joissa oli huomattavan tiheä ja runsas aluskasvillisuus mikä ilmeisesti tarjosi suojaa sekä ruokaa kasvavalle vasalle ja imettävälle emälle. Viimeisessä osatutkimuksessa vakavat hirvituhot pystyttiin onnistuneesti tunnistamaan laserkeilausaineistosta. Tämä väitöskirja antoi esimerkkejä kuinka laserkeilaus- ja GPS-panta-aineiston yhteiskäyttö voidaan toteuttaa ja millaisia tuloksia näin voidaan saavuttaa. Käytetyt menetelmät ovat helposti sovellettavissa myös muihin lajeihin.
  • Melin, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: markus.melin@uef.fi (sähköposti)
Juho Aalto. (2015). Seasonal and spatial variation of VOC emissions from boreal Scots pine forest. https://doi.org/10.14214/df.208
Avainsanat: fotosynteesi; ilmakemia; monoterpeeni; emissiopotentiaali; dynaaminen kammiomenetelmä; kemodiversiteetti
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Boreaalisen mäntymetsän haihtuvien hiilivetyjen emissioiden ajallinen ja paikallinen vaihtelu Boreaaliset metsät ovat Pohjois-Euroopan merkittävin haihtuvien hiilivetyjen (VOC) lähde. Haihtuvat hiilivedyt ovat reaktiivisia kaasuja, jotka ottavat osaa kemiallisiin reaktioihin ilmakehässä ja vaikuttavat siten mm. hiukkasmuodostukseen ja ilmastoon. Työn tavoitteena oli kuvata haihtuvien hiilivetyjen emissioiden ajallista ja paikallista vaihtelua sekä selittää emissioita ajavia ilmiöitä ja niihin vaikuttavia prosesseja. Työtä varten suoritettiin laajoja kenttämittauksia jotka sisälsivät sekä kaasukromatografiaa että massaspektrometriaa. Dynaamista kammiomenetelmää sovellettiin sekä metsänpohjan että metsämännyn versojen hiilivetyemissioiden tutkimiseen. Tutkimuksissa havaittiin, että metsämännyllä on yksilöllistä vaihtelua emittoidussa terpenoidiseoksessa, millä on vaikutusta ilmakehän koostumukseen. Metsänpohjasta haihtuvilla hiilivedyillä on selvä vaikutus ekosysteemitason voihin. Metsämaassa havaitun suuren paikallisen vaihtelun lisäksi myös männyn hiilivetyemissioilla on suurta vaihtelua mm. suhteessa neulasten ikään, vuodenaikaan sekä kasvuprosesseihin. Uudet neulaset ovat hallitseva hiilivetylähde männyn latvustossa keväällä ja alkukesästä, jolloin kasvuprosessit vapauttavat suuria määriä hiilivetyjä. Keväisen fotosynteesin toipumisen aikaan männynversot ovat voimakas monoterpeenilähde; tämä jakso kestää vain joitain päiviä tai viikon ja on nähtävästi suojaamassa valostressiä vastaan toipumisen kriittisinä hetkinä. Tutkimus haastaa perinteisen näkemyksen vakioisista emissiopotentiaaleista, joka on nykyisten emissiomallien keskeinen oletus. Ilmakehän hiilivetykoostumus on tulosta lähteiden emissioista ja niiden vaihtelusta; siksi yksityiskohdat ovat merkittäviä kokonaisuuden kannalta. Löydöksen avaavat mahdollisuuksia kehittää hiilivetyemissiomalleja, jotka perustuvat fysiologisiin ja kemiallisiin prosesseihin.
  • Aalto, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: juho.aalto@helsinki.fi (sähköposti)
Anas Zyadin. (2015). Prospects for renewable energy education (REE) in elevating youth energy and environmental awareness in Jordan. https://doi.org/10.14214/df.207
Avainsanat: käsitykset; Uusiutuvan energian koulutus; Jordania; Oppilaat; Asenteet; Toimintamallit
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Uusiutuvan energian koulutuksen tavoitteena on lisätä tietoisuutta ja siten saada aikaan yhteisön tuki uusiutuvan energian kehittämiselle. Viime aikoina tämä on ollut merkittävä lähestymistapa julkisessa koulutuksessa. Jos nuorilla kansalaisilla on riittävästi tietoja ja taitoja, he voivat toimia uusiutuvan energian kehittämisen kirittäjinä. Olemassa olevasta tutkimuskirjallisuudesta ovat kuitenkin puuttuneet tutkimukset, jotka olisivat kehitysmaiden kontekstissa pyrkineet tutkimaan ja ymmärtämään nuorten kansalaisten käsityksiä ja asenteita uusiutuvaa energiaa kohtaan. Jordania on esimerkki fossiilisista polttoaineista riippuvaisesta maasta, jolla on samaan aikaan suuret uusiutuvaan energiaan liittyvät mahdollisuudet. Tässä väitöskirjassa kootaan yhteen osatutkimusten havainnot ja niiden pohjalta rakennetaan synteesi Jordanian uusiutuvan energian koulutukseen liittyen. Artikkeleissa 1 ja 4 on tutkittu koululaisten tietoja, käsityksiä ja asenteita uusiutuvaa energiaa kohtaan sekä heidän näkemyksiään ympäristön suojeluun liittyen. Asiaa täydentävät havainnot yläkoulun opettajien tiedoista, käsityksistä ja asenteista uusiutuvaa energiaa kohtaan (artikkeli 2). Kolmannessa artikkelissa tutkitaan opiskelijoiden tietoja ja asenteita energiaa ja ympäristökysymyksiä koskien ja tarkastellaan kodin, koulun ja joukkotiedotuksen välisiä yhteyksiä näihin. Artikkeleiden tulokset osoittavat naisten, kaupungissa asuvien sekä yksityisten yhteiskoulujen oppilaiden tietävän paremmin millaisia uusiutuvien energioiden teknologioita on olemassa sekä myös sen miten niitä voidaan hyödyntää (artikkeli 1). Sukupuolten välillä havaittiin selvä ero siinä, että pojat näyttivät tukevat enemmän ydinvoimaa, kun tytöt puolestaan ilmaisivat suosivansa uusiutuvaa energiaa. Tyttöjen mukaan ympäristön suojelusta on vastuussa koko yhteiskunta, kun pojat/miehet näkivät ympäristön suojeluvastuun olevan pääasiassa hallituksella. Tytöt epäilivät tieteen, teknologian sekä kehittyneiden maiden tekemien interventioiden merkitystä ympäristön suojelulle (artikkeli 4). Tulosten mukaan oppilaiden tietämys bioenergiasta oli hyvin heikkoa (artikkeli 1). Vaikka opettajat tutkimuksen mukaan tukivat uusiutuvaa energiaa, he olivat hyvin skeptisiä miten tämä tulisi kehittymään Jordaniassa (artikkeli 2). Tämän vuoksi opettajat pitivät ydinvoimaa sekä liuskeöljyvarantojen hyödyntämistä parempina keinoina saada aikaa taloudellista kehitystä Jordaniassa. Oppilaat arvioivat vanhempiensa olevan keskeisin tiedon lähde uusiutuvaan energiaan liittyvissä kysymyksissä, vaikka samaan aikaan totesivat, että internet oli tärkeä väline tiedon hankkimisessa. Tutkimuksen mukaan koulutetut ja hyvin informoidut nuoret kansalaiset saattavat toimia myös tiedon välittäjinä uusiutuvan energian kysymyksissä lukutaidottomille vanhemmilleen. TV ja koulun opetussuunnitelman ulkopuoliset muut toiminnot olivat tärkeitä tiedon lähteitä tytöille, kun taas pojat halusivat saada tietoa vanhemmiltaan ja koulun opettajilta (artikkeli 3). Väitöskirjan havainnot viittaavat siihen, että Jordanian olisi uudistettava nykyisiä julkisen koulutuksen toimintatapoja. Uusien toimintamallien luomisen myötä voitaisiin lisätä tietämystä uudistuvasta energiasta, sen käytöstä ja eduista. Näiden toimintatapojen luomisessa olisi kiinnitettävä erityistä huomiota naisten mieltymyksiin ja tarpeisiin. Uusien toimintamallien onnistuminen edellyttää opettajien uusiutuvaan energiaan liittyvän tietämyksen tason nostamista. Tutkimus kannustaa myös kehittämään ja hyödyntämään joukkotiedotusta suuren yleisön kampanjoinnin välineenä. Näin voitaisiin vähentää kansalaisten epätietoisuutta tulevaisuuden energiamuoto valintoihin liittyen.
  • Zyadin, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: anas.zyadin@uef.fi (sähköposti)
Maija Kymäläinen. (2015). Moisture sorption properties and fungal degradation of torrefied wood in storage. https://doi.org/10.14214/df.206
Avainsanat: Biologinen lahoaminen; kiinteät biopolttoaineet; puu; terminen esikäsittely; vesi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Torrefioidun puun kosteusominaisuudet ja lahoaminen varastoinnin aikana Globaalia ilmastonmuutosta pyritään hidastamaan korvaamalla fossiilisia polttoaineita uusiutuvilla energianlähteillä ja tähän liittyvä tutkimus on yhä tärkeämmässä asemassa. Suomessa puuta on perinteisesti hyödynnetty biopolttoaineena ja sen ominaisuudet tunnetaan hyvin. Puulla, kuten kaikilla selluloosapohjaisilla biomassoilla, on kuitenkin joitain ongelmallisia ominaisuuksia. Kosteus vaikuttaa näiden polttoaineiden toimitusketjuun negatiivisesti hankaloittaen logistiikkaa ja polttoa. Puun hygroskooppisuus johtaa varastoinnin yhteydessä lahoamiseen, josta seuraa kuiva-ainetappioita. Tähän ongelmaan on etsitty ratkaisua lämpökäsittelyllä, torrefioinnilla, jossa puun hygroskooppisuutta vähenee. Torrefioidun materiaalin on sanottu olevan biologisesti lahoamatonta, eikä se siten ole alttiina kuiva-ainehäviölle. Aiheesta ei kuitenkaan ole monia tutkimuksia ja torrefioidun materiaalin varastointiominaisuuksien selvittämisen on osoitettu olevan tärkeä tutkimusalue. Tämä väitöskirja pyrkii vastaamaan kysymyksiin torrefioidun puun ja hiilen varastointiominaisuuksista ja erityisesti kosteuden vaikutuksesta varastoitavuuteen. Tämä väitöskirja koostuu neljästä osajulkaisusta, joissa tutkitaan monipuolisesti torrefioidun kuusen ja koivun, sekä samoista lähdemateriaaleista valmistetun hiilen, kosteusominaisuuksia. Yhdessä osajulkaisussa verrataan torrefioitujen ja höyryräjäytettyjen pellettien ominaisuuksia tiivistämättömään materiaaliin. Tutkimusmateriaali otti itseensä vain pieniä määriä vesihöyryä ja hiukkaskoko sekä materiaalin hydroksyyliryhmien saavutettavuus pienenivät. Vaikka kapillaarinen absorptio hidastui, vedenottokapasiteetti kasvoi. Tämä johti korkeisiin kosteusprosentteihin varastointikokeiden aikana. Torrefioidusta materiaalista eristettiin runsaasti erilaisia sieniä ulkovarastointikokeen aikana. Moni tunnistetuista suvuista piti sisällään tunnettuja allergeenejä. Kokeissa myös osoitettiin, että torrefioidut pelletit eivät siedä vettä ja ne tulisi varastoida katettuina. Tutkimuksissa osoitettiin oikeanlaisen, katetun varastoinnin sekä työturvallisuuden tärkeys.
  • Kymäläinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: Maija.kymalainen@helsinki.fi (sähköposti)
Rubén Valbuena. (2015). Forest structure indicators based on tree size inequality and their relationships to airborne laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.205
Avainsanat: laserkeilaus; Lorenzen käyrä; Gini-kerroin; neliökeskiläpimitta; neliökeskiläpimittaa suuremman puuston suhteellinen pohjapinta-ala; Shannon; entropia; puiden kokojakaumat; yleiseurooppalaiset indikaattorit; kansallinen laserkeilausohjelma
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Tämä väitöskirja käsittelee ei-spatiaalisia metsän rakenteen indikaattoreita, erityisesti puiden kokojakaumat huomioon ottavia indeksejä. Yhteenvedossa keskitytään indikaattoreihin, kun taas osajulkaisuissa tarkastellaan indikaattoreiden estimointia laserkeilausaineistolla. Tutkimuksen viitekehyksenä on yleiseurooppalaisten indikaattoreiden kehittäminen, koska maanlaajuiset laserkeilausaineistot yleistyvät nopeasti. Työssä testattiin erilaisia kirjallisuudessa esitettyjä indikaattoreita metsien rakenteen kuvaukseen. Informaatioteoriaan perustuvat indikaattorit osoittautuivat epäjohdonmukaisiksi ja riittämättömiksi kuvaamaan puiden kokovaihtelua. Tämän takia Shannonin tai vastaavien yleistettyyn entropiaan perustuvien indikaattoreiden käyttöä ei suositella, vaikka niitä onkin yleisesti hyödynnetty. Tässä tutkimuksessa majorisoinnin ja Lorenzen järjestyksen yhteys esitetään puiden kokojakaumien tapauksessa sekä tarkastellaan sen luotettavuutta puupopulaation kokovaihtelun kuvaamisessa. Tämän tutkimuksen sovelluksessa Lorenzen käyrä yhdistää painottamattoman ja pohjapinta-alalla painotetun kokojakauman. Lorenzen käyrään perustuvia indikaattoreita ovat esimerkiksi Gini-kerroin (GC), käyrän asymmetria ja puuston neliökeskiläpimittaa (QMD) suuremman puuston suhteellinen pohjapinta-ala (BALM). Lorenzen käyrän käännepisteen avulla saadaan selville neliökeskiläpimitta ja siitä voidaan edelleen määrittää BALM. Neliökeskiläpimitan kulloisenkin sijainnin avulla voidaan määrittää myös jakauman maksimaalinen entropia verrattaessa sitä tasajakauman vastaavaan kohtaan. Lorenzen käyrän asymmetriaa puolestaan hyödynnettiin puuston alikasvoksen kuvauksessa. Sovelluksia varten suositelluimmat indikaattorit ovat GC ja BALM, koska ne määrittävät puuston rakenteen kaksiulotteisesti, mitä voidaan hyödyntää puiden kokovaihtelun yksityiskohtaisessa kuvaamisessa. Parhaaksi menetelmäksi indikaattoreiden ennustamiseksi laserkeilauksella osoittautui epäparametrinen k lähimmän naapurin menetelmä.
  • Valbuena, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: rubenval@uef.fi (sähköposti)
Emmi Haltia. (2015). Contingent valuation and choice experiment of citizens’ willingness to pay for forest conservation in southern Finland. https://doi.org/10.14214/df.204
Avainsanat: ilmaistujen preferenssien menetelmät; metsäluonnon monimuotoisuus; vinon jakauman ongelma; valintojen epävarmuus; vastaamatta jättäneet
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Kansalaisten maksuhalukkuus Etelä-Suomen metsien suojelusta ehdollisen arvottamisen menetelmällä ja valintakokeella Ympäristön tila vaikuttaa ihmisten hyvinvointiin suoraan ja välillisesti. Tämän väitöskirjan neljässä artikkelissa mitataan Etelä-Suomen metsien suojelun lisäämisen hyvinvointivaikutusta kahdella eri menetelmällä. Nämä menetelmät, ehdollinen arvottaminen ja valintakoe, perustuvat uusklassiseen taloustieteeseen, jota täydennetään psykologian ja psykologisen taloustieteen käsitteillä ja teorioilla. Ehdollisen arvottamisen menetelmä ja valintakoe ovat menetelmiä, joilla arvotetaan kansalaisten kokemaa hyödynlisäystä ehdotetusta ympäristön tilaa parantavasta hankkeesta. Näitä menetelmiä käytetään erityisesti tilanteissa, joissa ympäristöhyödykkeen arvoon liittyy paljon olemassaoloarvoja. Tällöin arvoa ei voida mitata esimerkiksi retkeilykohdevalintojen tai muun toteutuneen käyttäytymisen perusteella, vaan tarvitaan hypoteettisiin valintoihin perustuvia menetelmiä, jotka arvottavat ympäristön muutosta mittaamalla kansalaisten maksuhalukkuutta. Mitattaessa metsiensuojelun hyötyjä ehdollisen arvottamisen menetelmällä tarkasteltiin vastaajien vastausepävarmuuteen vaikuttaneita tekijöitä ja epävarmuuden vaikutusta keskimääräiseen maksuhalukkuuteen. Lisäksi arvioitiin kyselyyn vastaamatta jättäneistä tehtävien oletusten vaikutusta keskimääräisen maksuhalukkuuden estimaatteihin sekä korkeimman hintapyynnön suhteettoman suuren hyväksymisosuuden käsittelyvaihtoehtoja. Valintakokeella puolestaan mitattiin suojeluohjelman ominaisuuksien vaikutuksia vastaajien valintoihin. Tulosten perusteella metsien suojelun lisäämisellä oli aineiston keräämisajankohtana vuonna 2002 vahva kansalaisten tuki. Ehdollisen arvottamisen menetelmällä laskettu mediaanimaksuhalukkuus oli 72 euroa, eli 50 prosenttia vastaajista hyväksyi metsien suojelun lisäämisen, jos kustannukset kotitalouksille olivat korkeintaan 72 euroa vuodessa. Vastaajien valintoihin maksuhalukkuuskysymyksissä vaikuttivat suojelusta kotitaloudelle aiheutuvat kustannukset sekä vastaajan sosioekonomiset ominaisuudet. Valintojen mallinnuksessa tehtävät oletukset vaikuttivat merkittävästi keskimääräiseen maksuhalukkuuteen, samoin kuin vastaamatta jättäneistä tehtävät oletukset. Koska analyysissä tehtävien valintojen vaikutus maksuhalukkuusestimaatteihin voi olla merkittävä, täytyy vaikutuksista tehdä riittävät herkkyysanalyysit. Tämä on erityisen tärkeää, jos tuloksia käytetään poliittisen päätöksenteon tukena.
  • Haltia, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: emmi.haltia@ptt.fi (sähköposti)
Heikki Korpunen. (2015). Activity-based costing method in forest industry – modelling the production and costs of sawing, the pulp and paper industry, and energy production. https://doi.org/10.14214/df.203
Avainsanat: Toimintoperusteinen kustannuslaskenta; tuotantokustannukset; tuotto; prosessi; saha; sellutehdas; paperitehdas; sähkön ja lämmön yhteistuotanto
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Suomessa korjataan vuosittain noin 50 miljoonaa kuutiometriä puuta teollisuuden tarpeisiin tämä vastaa noin 1,6 miljardin euron kantorahatuloa metsänomistajille. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tutkia ja mallintaa sahan, sellu- ja paperitehtaiden sekä sähkön- ja lämmöntuotantolaitoksen (CHP) tuotanto- ja kustannusrakenteita. Nämä laitokset ovat useimmiten metsäteollisuuden raakapuutoimitusten kohteina. Mallinnusmenetelmänä käytettiin toimintoperusteista kustannuslaskentaa ja laskennan tuloksia testattiin virtuaalisilla tuotantolaitoksilla suomalaisissa toimintaympäristöissä. Ensin laitosten tuotanto jaettiin prosesseihin: sahalaitoksella oli kahdeksan, sellu- ja paperitehtailla molemmilla kymmenen, ja CHP-laitoksella neljä tuotantoprosessia. Seuraavaksi prosessien toimintojen edellyttämät resurssit määriteltiin. Resurssien aiheuttamat kustannukset kohdistettiin lopuksi raaka-aineille ja tuotteille erillisten kustannusajureiden mukaan. Mallinnusten ja esimerkkilaskelmien perusteella eri laitosten kustannusrakenteissa oli joitain yhteneväisyyksiä: sahalla noin 40 %, sellutehtaalla noin 39 % ja paperitehtaalla noin 18 % tuotantokustannuksista aiheutui kuivauksesta. CHP-laitoksella ei ollut varsinaista kuivausta ja polttoprosessi aiheutti suurimmat kustannukset, noin 47 prosenttia tuotantokustannuksista. Vaikka tutkimuksessa esitetyt laskelmat perustuivat osin teoreettisten virtuaalilaitosten kustannuslaskelmiin, tuloksista voitiin päätellä, että sellutehdas, paperitehdas ja CHP-laitos voivat toimia taloudellisesti kannattavasti. Sahauksen kannattavuutta ei tässä tutkittu, koska tarvittavia markkinatietoja ei ollut riittävästi saatavilla. Toimintoperusteinen kustannuslaskenta soveltui menetelmänä hyvin metsäteollisuuteen. Tässä tutkimuksessa esitettyjä malleja ja laskelmia voidaan käyttää metsäteollisuuden päätöksenteon tukena. Tulosten perusteella voidaan todeta, että sahausasete on tärkeä kustannuksiin vaikuttava tekijä sahauksessa, samoin energian tuotanto sellu- ja paperiteollisuudessa sekä kapasiteetin käyttöaste energiantuotannossa. Mallien ja laskelmien avulla voidaan analysoida teollisuuden suorituskykyä, esimerkiksi suuret kuivauskustannukset viittaavat siihen, että taloudellisesti kannattavimpia kehittämiskohteita kannattaa etsiä energian tuotannosta ja käytöstä. Kirjallisuuskatsauksen mukaan energiaan liittyvät kehittämisprojektit ovatkin olleet merkittäviä viime vuosina metsäteollisuudessa. Tämän tutkimuksen tuloksia voidaan käyttää myös puunhankinnan kehittämisessä. Puunjalostuksen kustannusperusteinen arviointi voi parantaa puun katkonnan ohjausta: metsässä tapahtuvia katkontapäätöksiä voidaan vertailla taloudellisten kannattavuuksien mukaan ja puu voidaan ohjata kannolta tehtaalle käyttäen parasta katkontaa.
  • Korpunen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: heikki.korpunen@gmail.com (sähköposti)
Ming Yang. (2015). The use of lignocellulosic biomass for fermentative butanol production in biorefining processes. https://doi.org/10.14214/df.202
Avainsanat: Biopolttoaine; asetoni-butanoli-etanoli; ohran olki; vihreä peltobiomassa; esikäsittely; entsymaattinen hydrolysointi; sokeri
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Lignoselluloosabiomassan käyttö fermentoinnilla tuotetun biobutanolin biojalostusprosesseissa Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli käyttää lignoselluloosabiomassaa - ohran olkea - biobutanolin tehokkaassa tuotannossa. Ohran oljen hemiselluloosa erotettiin selluloosasta laimealla rikkihappo- esikäsittelyllä. Esikäsittelyssä syntynyt hydrolysaatti fermentoitiin yhdessä tärkkelys biomassan kanssa (yhteisfermentointi) asetoni-butanoli-etanoli (ABE) liuokseksi. Työssä tutkittiin kaksi erilaista yhteisfermentointiprosessia: I) Ohran olki sekoitettiin yhteen ohran jyvien kanssa ja seos käsiteltiin laimea happo -esikäsittelyllä. Hemiselluloosasta ja tärkkelyksestä hydrolysaattiin vapautuneet sokerit fermentoitiin biobutanoliksi; II) esikäsitelty ohran olki hydrolysaatti ja gelatinoitu tärkkelys liuos sekoitettiin ja fermentoitiin. Esikäsittelyssä syntynyt kiinteä jäännös, joka pääosin sisältää selluloosaa, hydrolysoitiin fermentoituviksi sokereiksi yhtäaikaisesti sellulaasilla ja ksylanaasilla yhdessä pinta-aktiivisten lisäaineiden kanssa. Syntynyt liuos fermentoitiin ABE fermentoinnilla. Kypsymättömästä ohrasta tehtyä tuoretta säilörehua tutkittiin esimerkkinä tärkkelyksen ja lignoselluloosan yhteisfermentoinnista biobutanoliksi. Ohran olki ja jyvä sekoituksen (prosessi I) optimaalinen sokerisaanto saatiin esikäsittelyolosuhteissa jossa käytettiin 1,5 % rikkihappoa 60 minuuttia. Yksiprosenttinen rikkihappo tuotti kuitenkin paremman ABE fermentointituloksen hydrolysaattisekoituksena kuin 1,5 % rikkihappo.  Tämän liuoksen (1% rikkihappokäsittely) fermentointi tuotti 11,3 g/l ABE liuosta mutta vain 19 % pentoosisokereista oli kulutettu. Prosessi II:ssa jossa fermentointiin liuosta joka oli esikäsitellystä olki ja jyvä sekoituksesta tuotti enemmän ABE liuosta (13,5 g/l) kuin prosessi I, ja 95 % pentoosisokereista oli kulutettu. Kypsymättömän ohran esikäsittelystä syntyvä hydrolysaatti, johon lisättiin gelatinoitua tärkkelystä, tuotti 9,0 – 10,9 g/l ABE liuosta. Ksylanaasin, sellulaasin ja pinta-aktiivisten aineiden (PEG 4000) yhteiskäyttö esikäsittelystä jäävän kiinteän aineen hydrolyysissä lisäsi glukoosin ja ksyloosin tuottoa verrattuna käsittelyyn ilman ksylanaasia ja PEG 4000. Lisääntynyt sokereiden saanto lisäsi ABE tuottoa 93,8 g/kg 135 g/kg esikäsiteltyä olkea. Tulokset viittaavat siihen, että olkibiomassasta tuotettu hemiselluloosa lisättynä sopivalla määrällä tärkkelystä sisältävää biomassaa on käyttökelpoinen raaka-aine biobutanolin tuotannossa. Hemiselluloosan tehokkaassa hyödyntämisessä prosessi II näyttää parhaimmalta erityisesti kun on useita biomassoja käytössä. Ksylanaasin ja pinta-aktiivisten aineiden lisäys sellulaasilla tehtyyn hydrolyysiin tuotti hyvälaatuista materiaalia biobutanolifermentointiin. Vihreä ohrasäilörehu tuotti selvitetyillä esikäsittelymenetelmillä hyvin biobutanolia, mikä indikoi vihersäilörehun potentiaalia biojalostusprosesseissa.
  • Yang, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: ming.yang@uef.fi (sähköposti)
Svetlana Saarela. (2015). Use of remotely sensed auxiliary data for improving sample-based forest inventories. https://doi.org/10.14214/df.201
Avainsanat: LiDAR; asetelmaperusteinen; Landsat; malliperusteinen; moniuloitteinen todennäköisyysjakauma; otanta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Kaukokartoitusaputiedon hyödyntäminen otantapohjaisten metsien inventointien parantamisessa Viime vuosikymmeninä kaukokartoituksen avulla hankitulla aputiedolla on potentiaalia lisätä otantapohjaisen metsien inventoinnin tärkeimpien estimaattoreiden täsmällisyyttä. Tämän opinnäytetyön motivaatio perustuu kaukokartoitusaineistojen lisääntyvään saatavuuteen ja tavoitteena oli selvittää miten tämän tyyppistä aputietoa voidaan käyttää parantamaan otantapohjaisten tutkimusten asetelmaa ja estimaattoreita. Tutkittiin kahta erilaista lähestymistapaa: malliperusteista ja asetelmaperusteista. Tutkimuksia varten kerättiin empiirinen aineisto boreaalisesta metsäalueelta Kuortaneelta Länsi-Suomesta. Aineisto käsitti yhdistelmän aputietona hyödynnettyjä laserkeilaus- ja Landsat-aineistoja, maastokoeala-aineisto kerättiin 10. valtakunnan metsien inventoinnin muunnelmana. Tutkittavana metsikkötunnuksena oli runkotilavuus. Tämän opinnäytetyön tulokset ovat tärkeitä metsien inventoinnin kehittämisessä vastaamaan vaatimuksia, jotka pohjautuvat kasvavaan määrään metsiin liittyviä kansainvälisiä sopimuksia ja velvoitteita. Användning av fjärranalysdata för att förbättra stickprovsbaserade skogsinventeringar Under de senaste årtiondena har det visat sig att hjälpdata från fjärranalys har potential att öka precisionen för skattningar i stickprovsbaserade skogsinventeringar. Denna avhandling motiverades av den ökade tillgängligheten av fjärranalysdata, och målet var att undersöka hur den här typen av hjälpdata kan användas för att förbättra både stickprovsdesign och skattningar vid stickprovsbaserade inventeringar. Två olika typer av statistisk inferens studerades: modellbaserad inferens och designbaserad inferens. Empiriska data för studierna förvärvades från ett borealt skogsområde i Kuortane regionen i västra Finland. Data bestod av en kombination av hjälpinformation från luftburen LiDAR, Landsat och fältdata från provytor som samlats in med hjälp av en intensifierad version av Riksskogstaxeringen. Det attribut som studerades var volym för skogsbeståndet. Resultaten från denna avhandling är viktiga för utvecklingen av skogsinventeringar så att de kan uppfylla de krav som följer av ett ökande antal internationella åtaganden och överenskommelser med anknytning till skogen.
  • Saarela, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: svetlana.saarela@helsinki.fi (sähköposti)
Aarne Hovi. (2015). Towards an enhanced understanding of airborne LiDAR measurements of forest vegetation. https://doi.org/10.14214/df.200
Avainsanat: kaukokartoitus; laserkeilaus; metsien inventointi; kalibrointi; pulssilaser; fysikaalinen mallinnus; säteenseuranta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Väitöskirja käsittelee metsien mittausta ilma-aluksesta tehdyn laserkeilauksen avulla. Perustutkimusluonteisessa työssä selvitettiin, miten metsän rakenne ja heijastusominaisuudet sekä keilain- ja keilauskohtaiset parametrit vaikuttavat laserkeilaimella tehtyihin mittauksiin. Lisäksi selvitettiin aaltomuotolaserkeilainten käyttömahdollisuuksia verrattuna yleisemmin käytettyihin kaikulaserkeilaimiin. Osajulkaisussa I tutkittiin alikasvospuustosta kaikulaserkeilaimella tehtyjä mittauksia. Energiahäviöt ylempiin latvuskerroksiin vaikuttivat todennäköisyyteen saada kaikuja alikasvospuista ja vääristivät kaikujen jakaumaa siten, että kaikuja saatiin eniten voimakkaasti heijastavista kohteista. Laserkaikujen intensiteetti ei soveltunut alikasvoksen puulajin tunnistukseen, mutta alikasvospuuston määrää pystyttiin ennustamaan kaikujen korkeusjakauman avulla. Osajulkaisussa II kehitettiin maastofotogrammetriaan perustuva menetelmä laserkeilaustutkimuksen tueksi. Maastossa otettujen digikuvien avulla pystyttiin visualisoimaan laserkaikuja ja -aaltomuotoja sekä tutkimaan niiden geometrista tarkkuutta. Kuvilta laskettu kasvillisuuden silhuettiala oli yhteydessä lasersignaalin voimakkuuteen. Osajulkaisussa III kehitettiin simulointimalli lasermittausten mallintamiseen ja verrattiin simuloituja aineistoja taimikkokasvillisuudesta aaltomuotolaserkeilaimella tehtyihin mittauksiin. Simuloimalla näytettiin, miten kasvillisuuden rakenne ja laserkeilaimen ominaisuudet vaikuttavat mittauksiin. Tulokset osoittivat, että aaltomuotolaserkeilaimella tehdyt mittaukset kuvaavat taimikkokasvillisuuden rakennetta ja niitä on mahdollista hyödyntää taimikkokasvillisuuden kartoituksessa. Osajulkaisussa IV tutkittiin aaltomuotolaserkeilaimella tehtyjen mittausten käyttöä puulajin tunnistuksessa. Aaltomuotolaserkeilaus paransi tuloksia verrattuna kaikulaserin tallentaman intensiteetin käyttöön. Lisäksi selvitettiin, mitkä muut tekijät puulajin lisäksi vaikuttavat lasermittauksiin. Tunnetuista tekijöistä puuyksilöiden välistä lasersignaalin vaihtelua selittivät parhaiten puun pituus ja fenologinen tila, mutta aineistoon jäi paljon puuyksilöstä riippuvaa selittämätöntä vaihtelua. Väitöskirjan tulokset lisäävät ymmärrystä metsäkasvillisuudesta tehtyhin laserkeilausmittauksiin vaikuttavista tekijöistä ja luovat perustaa keilainlaitteiden sekä aineistojen tulkintamenetelmien jatkokehitykselle.
  • Hovi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: aarne.hovi@helsinki.fi (sähköposti)
Miguel Fabra-Crespo. (2015). Perceptions, realities and forest communication. https://doi.org/10.14214/df.199
Avainsanat: metsäpolitiikka; asianajo; yhteiskunnallinen vaikuttaminen; ympäristöviestintä; metsäasenteet; joukkotiedotusvälineet
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsätalouden ja yhteiskunnan välisessä suhteessa yhteiskunnalliset vaatimukset vaikuttavat metsäsektoriin enemmän kuin sektorin sisäiset kehitystavoitteet. Tällöin tapa luoda maksimaalista ymmärrystä metsäsektorin ja yhteiskunnan välillä on kehittää tulevaisuutta yhdessä. Täten viestinnästä on tullut keskeinen tekijä nykyajan metsätaloudessa. Viestintä metsään liittyvistä asioista on vieläkin tärkeämpää kuin muilla aloilla, koska tertiäärinen sektori (palvelut) ja ympäristöarvot ovat paljon tärkeämpiä kaupunkilaisväestölle kuin primäärinen metsätuotanto. Tämän tutkimuksen päätarkoitus on tuoda lisätietoutta metsäsektorin toimijoille yhteiskunnan kanssa viestimiseen. Muut tavoitteet ovat analysoida julkisen mielikuvan vaikutusta ja vaikutusta julkiseen mielikuvaan (Artikkeli I), analysoida kuinka julkinen mielipide eroaa metsäpoliittisista mielipiteistä (Artikkeli II), mallintaa sidosryhmien vaikuttamisstrategioita (Artikkeli III), ja tutkia joukkoviestimiä julkisen keskustelun tarkastelemiseksi (Artikkeli IV). Tutkimus toteutettiin useassa vaiheessa ja päämääränä oli, ettei se ole ainoastaan teoreettinen vaan perustuisi pääosin käytännön esimerkkeihin Espanjassa, Suomessa ja Euroopassa. Tässä tutkimuksessa käytetty materiaali ja metodit ovat olleet monipuolisia. Teoreettinen tarkastelu, kirjallisuuskatsaus ja tilastollinen analyysi (Artikkelit I ja II), kyselylomakkeet ja haastattelut (Artikkeli III) ja sisällön analyysimenetelmät (Artikkeli IV) ovat keskeisimmät. Yksi tulos on havainto uusien viestien levittämisen vaikeudesta yhteiskuntaan, koska toimittajat viestimissä ja opettajat kouluissa ovat yleensä olleet vastahakoisia ottamaan vastaan viestejä metsänhoitajilta (Artikkeli I). Toinen tulos on julkisen hallinnon ja yleisen mielipiteen välisen ison eron esiin nostaminen (Artikkeli II). Kolmas tulos on, että kokeneet viestintäorganisaatiot ja sektorit tultaisiin enemmissä määrin ottamaan vertailutasoksi metsäsektorin toimesta (Artikkeli III). Viimeisenä tuloksena on, että metsäpaloihin liittyvät viestit tarvitsevat syvällisempää pohdintaa ja keskustelua ja niitä ei pitäisi liittää ainoastaan riski- ja hätätilannekäsitteisiin (Artikkeli IV).
  • Fabra-Crespo, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: mfabracrespo@yahoo.com (sähköposti)
Osmo Mattila. (2015). Towards service-dominant thinking in the Finnish forestry service market. https://doi.org/10.14214/df.198
Avainsanat: Metsäpalvelut; palvelukeskeinen logiikka; arvontuotanto; institutionaalinen muutos; monitasoinen analyysimalli; liiketoimintamalli
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Palvelukeskeistä logiikkaa kohti Suomen metsäpalvelumarkkinoilla Metsät tarjoavat monipuolisia, käyttötavasta riippuen myös keskenään ristiriitaisia hyötyjä. Maailmalla metsänomistuksen jakautuminen vaihtelee laidasta toiseen yksityisten ja julkisten tahojen välillä. Euroopassa etenkin Pohjoismaissa, Itävallassa ja Ranskassa merkittävä osa metsistä on yksityisten ihmisten hallussa. Pienten, itsenäisten omistajien ympärille on syntynyt omanlaisensa metsäpalvelumarkkina palvelemaan omistajia etenkin metsänhoidossa ja puukaupassa. Suomessa puun tuottaminen teollisuuden tarpeisiin on pitkään määritellyt metsäpalvelumarkkinoita ja ‑politiikkaa. Metsätilojen periytyessä entistä hajanaisemmalle omistajakunnalle myös metsäpalveluiden kysyntä on sirpaloitunut. Tämä on ollut haaste perinteisille palveluntarjoajille. Uusi metsälaki, sekä alan organisaatioita koskevan lainsäädännön uudistaminen käynnistäneet murroksen kohti aiempaa vapaampaa kilpailua. Perustuen Suomen metsäpalvelumarkkinan tasolla institutionaaliseen muutokseen, arvontuotannon tasolla palvelukeskeiseen logiikkaan, ja toimijatasolla liiketoimintamalleihin, tämän väitöskirjan teoreettisena tavoitteena on kuvata meneillään olevaa metsäpalvelumarkkinoiden uusiutumista. Laadullisin ja määrällisin tutkimusmenetelmin on tarkasteltu sekä yksityisiä että julkisia metsänomistajia asiakkaina ja merkittävimpiä nykyisiä organisaatioita palveluntarjoajina ja pyritty tunnistamaan metsäpalvelumarkkinoiden uusiutumisen tarjoamia mahdollisuuksia sekä esteitä uusiutumiselle. Tulosten perusteella metsäpalvelut ja palvelutarpeet eivät nykyisin täysin kohtaa markkinoilla. Puuntuotantoon tähtääville organisaatioille on ollut haasteellista uusiutua näkemään metsänomistajien arvontuotantoa puukauppaa ja sitä tukevia palveluita laajemmassa kontekstissa. Toimijoiden vakiintuneet asemat, yhteistyön vähäisyys alan toimijoiden keskuudessa sekä dynaamisten, keskisuurten toimijoiden puute ovat hidastaneet uusiutumista. Lakiuudistusten seurauksena liikkeelle lähtenyt murros yhdistettynä teknologiamurrokseen tarjoavat mahdollisuuden uudistaa metsäpalveluita aiempaa palvelukeskeisempään suuntaan.
  • Mattila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: osmo.mattila@helsinki.fi (sähköposti)
Pieter Johannes Verkerk. (2015). Assessing impacts of intensified biomass removal and biodiversity protection on European forests. https://doi.org/10.14214/df.197
Avainsanat: ekosysteemipalvelut; EFISCEN; skenaarioanalyysi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Intensiivisen puubiomassan korjuun ja biodiversiteetin suojelun vaikutus Euroopan metsiin Metsät tarjoavat yhteiskunnalle monia hyötyjä. On tärkeää ymmärtää, kuinka ohjausjärjestelmät vaikuttavat ekosysteemipalveluiden tuotantoon. Tämä väitöskirja analysoi ja arvioi tehostetun biomassan tuotannon ja biodiversiteetin suojelun vaikutuksia Euroopan metsien tarjoamiin ekosysteemipalveluihin. Artikkeli I arvioi metsien suojelun ja hakkuurajoituksien vaikutusta potentiaaliseen vuosittaiseen hakkuukertymään. Nykyisin suojeltuihin metsäalueisiin kohdistuvat hakkuurajoitukset vähentävät pitkällä aikavälillä potentiaalista hakkuukertymää 35 miljoonalla kuutiometrillä vuodessa. Rajoituksista huolimatta puuta voidaan korjata melko paljon myös suojelluissa metsissä. Artikkelit II-V arvioivat puuperäisen biomassan tulevaa tuotantopotentiaalia ja erilaisten skenaarioiden vaikutusta metsiin käyttäen EFISCEN-simulointiohjelmistoa (European Forest Information SCENario). Artikkelissa II korjattavan puuperäisen biomassan määräksi vuodelle 2010 arvioitiin 741 miljoonaa kuutiometriä ja vuodelle 2030 vastaava luku on 620–891 miljoonaa kuutiometriä. Tämä luku sisältää runkojen, hakkuutähteiden ja kantojen biomassan. Näiden lukujen saavuttaminen vaatisi radikaaleja muutoksia Euroopan metsien hoidossa. Artikkelien III-V mukaan tehostettu biomassan keruu saattaa johtaa ristiriitatilanteisiin muiden metsien ekosysteemipalveluiden kanssa. Puuperäisen biomassan sisältämän hiilen ja kuolleen puun määrän arvioitiin pienenevän metsien käyttöasteen nostamisen myötä. Talouteen perustuva arvio osoitti, että biomassan korjuun lisääminen voi johtaa nettotuoton kasvuun, kun otetaan huomioon viiden ekosysteemipalvelun yhteenlaskettu arvo ja verrataan sitä arvioihin, joissa biomassan käyttöastetta ei nosteta. Laajemmat yhteiskunnalliset hyödyt voitaisiin saavuttaa, jos Euroopan metsien biodiversiteetin suojelua lisättäisiin. Tässä väitöksessä esitetyt tulokset osoittavat, että tarvitaan huolellista suunnittelua, jotta biodiversiteetin suojelu, lisääntyvä puuraakaaineen tarve ja ekosysteemipalveluiden tuotanto voidaan ottaa huomioon.
  • Verkerk, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: hans.verkerk@efi.int (sähköposti)
Liisa Vihervuori. (2015). Ecological interactions between herbivores and silver birch and aspen trees genetically modified for fungal disease resistance. https://doi.org/10.14214/df.196
Avainsanat: siirtogeeninen puu; kafeteriakoe; kenttäkoe; herbivoria; ennakoimaton vaikutus; kitinaasi; pinosylviinisyntaasi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Ekologiset vuorovaikutukset kasvinsyöjien ja siirtogeenisten sienitautikestävyystutkimusta varten muunneltujen rauduskoivujen ja haapojen välillä Siirtogeenisten puiden (GM-puut) kasvatukseen liittyy riskejä ja ympäristöongelmia. Yksi suurimmista riskeistä liittyy siirtogeenisen aineksen pleiotrooppisiin tai tahattomiin vaikutuksiin, jolloin yksi geeni voi vaikuttaa useampaan kuin yhteen fenotyypin ominaisuuteen. Siirtogeenin vaikutuksia on vaikeaa ennakoida monimutkaisessa metsäekosysteemissä kasvaviin pitkäikäisiin puihin ja niitä ravintonaan käyttäviin eläimiin. Tässä väitöskirjassa tarkasteltiin kasvinsyöjähyönteisten ja -nisäkkäiden ja siirtogeenisten puiden, rauduskoivun (Betula pendula Roth) ja haapojen (Populus sp.) välisiä vuorovaikutuksia. Koivuun oli siirretty sokerijuurikkaan kitinaasia ja haapoihin männyn pinosylviinisyntaasia tuottava geeni. Siirtogeenit oli siirretty puihin sienitautiresistenssin parantamisen tutkimiseksi. Tutkittujen siirtogeenien tuottamat aineet saattavat tahattomasti vaikuttaa puiden kasvi-kasvinsyöjävuorovaikutukseen, kuten kasvinsyöjäkestävyyteen. Tämä johtuu kitinaasin kyvystä hajottaa kitiiniä, joka on paitsi sienten soluseinän myös hyönteisten keskeinen rakenneosa. Pinosylviini taas on puun puolustusaine mm. sieniä ja nisäkkäitä vastaan. Kenttäkokeella selvitettiin, poikkeavatko siirtogeenisten koivujen kasvulliset ja laadulliset ominaisuudet ja niiden kohtaama hyönteissyönti kontrollipuista. Syöttökokeissa tutkittiin siirtogeenisten puiden kelpaavuutta ravintona perhosille täplätupsukas ja härkäpää (Orgyia antiqua L., Phalera bucephala L.) sekä nisäkkäille metsäjänis ja metsäkauris (Lepus timidus L., Capreolus capreolus L.). Sokerijuurikkaan kitinaasi IV -siirtogeeni aiheutti puille ennakoimattomia vaikutuksia: Niiden kasvu oli heikompaa kuin kontrollien ja niiden lehtien punainen väritys indikoi stressiä. Heikompi kasvu selitti koivun ruskotäpläkärpäsen alempaa esiintymistiheyttä siirtogeenisillä puilla. Herbivoripaine erosi siirtogeenisten ja kontrollipuiden välillä: Siirtogeenisillä puilla esiintynyt lajisto ja lehtivauriot olivat yksipuolisempia, mutta kirvatiheys suurempi kuin kontrollipuilla. O. antiquan suhteellinen kasvu oli heikompaa siirtogeenisellä kuin kontrolliravinnolla. Nisäkkäiden syöttökokeissa siirtogeenisten ja kontrollipuiden välillä ei ollut eroa maistuvuudessa. Tulokset viittaavat siihen, että tutkittujen GM-puiden vaikutukset herbivoreihin ovat lajiriippuvaisia. Vaikutusten taustalla voivat olla siirtogeenin pleiotrooppiset vaikutukset, jotka vaikuttivat kasvi-herbivori-vuorovaikutukseen. Tulokset tulisi ottaa huomio! on GM-puiden riskinarvioinnissa.
  • Vihervuori, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: Liisa.Vihervuori@helsinki.fi (sähköposti)
Ville Kankare. (2015). The prediction of single-tree biomass, logging recoveries and quality attributes with laser scanning techniques. https://doi.org/10.14214/df.195
Avainsanat: kaukokartoitus; laserkeilaus; metsän inventointi; täsmämetsätalous
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Laserkeilaus puutason biomassan, puutavaralajien sekä laatutiedon ennustamisessa Yksityiskohtainen metsävaratieto on merkittävässä roolissa metsänomistajien päätöksenteon, metsänhoidon suunnittelun sekä puunhankintaketjun optimoinnin tukena. Laserkeilaus on yksi lupaavimmista kaukokartoitustekniikoista, jolla on mahdollista ennustaa metsävaratietoa yksittäisen puun tasolta laajoihin alueisiin. Väitöskirjatyön päätavoitteina oli kehittää laserkeilauspohjaisia menetelmiä yksittäisten puiden kartoitukseen ja mittaamiseen. Osajulkaisuissa I ja II selvitettiin laserkeilausmenetelmien tarkkuutta puutason biomassaositteiden mallinnuksessa. Kokonaisbiomassan mallinnustarkkuus maastolaserkeilaukseen perustuen oli männylle 12,9 % ja kuuselle 11,9 %. Maastolaserkeilauksen hyödyntäminen biomassan mallintamisessa tarkensi erityisesti latvusbiomassan mallinnustarkkuutta verrattuna läpimittaan ja pituuteen perustuviin biomassamalleihin. Lentolaserkeilauksen tarkkuudet olivat hieman heikompia verrattuna maastolaserkeilaukseen. Kokonaisbiomassan tarkkuudet olivat männylle 26,3 % ja kuuselle 36,8 %. Osajulkaisuissa III ja IV tavoitteena oli ennustaa puutavaralajikohtaisia tilavuuksia sekä laatutietoa maastolaserkeilauksen ja lentolaserkeilauksen avulla. Tukkipuun tilavuuden ennustetarkkuudet olivat maastolaserkeilausta käytettäessä 17,5 % ja maasto- ja lentolaserkeilauksen yhdistelmää käytettäessä 16,8 %. Puuston laatu on erittäin tärkeä tekijä metsikköä arvioitaessa. Maastolaserkeilauksen avulla yksittäiset puut luokiteltiin puunhankinnan kannalta tärkeisiin laatuluokkiin 76,4 % – 83,6 % tarkkuudella. Osajulkaisuissa V ja VI tavoitteena oli kehittää uusia automaattisia menetelmiä maastolaserkeilausaineiston käsittelyyn, sekä monilähdemenetelmiä läpimittajakauman ennustamiseen. Automaattisten menetelmien avulla maastolaserkeilausaineiston käsittelyä on mahdollista tehostaa ja jopa tarkentaa manuaaliseen aineiston käsittelyyn verrattuna. Osajulkaisussa V runkokäyrän mittaustarkkuus oli automaattista aineistonkäsittelymenetelmää käytettäessä ~ 1 cm. Osajulkaisussa VI hyödynnettiin monilähdemenetelmää, jossa tarvittu puustokartta mitattiin automaattisesti maastolaserkeilausaineistosta ja läpimittajakaumat ennustettiin maasto- ja lentolaserkeilausaineistojen avulla. Läpimitan ennustetarkkuus oli 1,4 cm ja 4,7 cm välillä puustoltaan hyvin vaihtelevissa metsiköissä. Väitöskirjatyön osajulkaisuissa kehitetyt menetelmät ja esitetyt tulokset osoittivat laserkeilausmenetelmien olevan varteenotettava vaihtoehto yksittäisten puiden kartoitukselle ja mittaamiselle tulevaisuudessa.
  • Kankare, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: ville.kankare@helsinki.fi (sähköposti)
Sini Niinistö. (2015). Soil CO2 efflux in boreal pine forests in the current climate and under CO2 enrichment and air warming. https://doi.org/10.14214/df.194
Avainsanat: ilmastonmuutos; maahengitys; hiilivuo; lämpötilavaste; paikallinen vaihtelu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Inka Pippuri. (2015). Airborne laser scanning based forest inventory for forest management by applying novel metrics and multiple data source. https://doi.org/10.14214/df.193
Avainsanat: laserkeilaus; metsien inventointi; horisontaalinen muuttuja; luokittelu; metsänhoitotarve; monilähdeinventointi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Laserkeilausperusteisen metsien inventoinnin kehittäminen metsänhoidon päätöksenteon tueksi hyödyntäen uudenlaisia lasermuuttujia sekä useita aineistolähteitä Suomessa on hiljattain siirrytty uuteen laserkeilausperusteiseen metsien inventointiin, jonka avulla puustotunnukset voidaan ennustaa aiempaa tarkemmin ja kustannustehokkaammin. Laserkeilausperusteinen inventointi ei ole kuitenkaan vielä pystynyt täyttämään kaikkia metsänhoidon tietotarpeita. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kehittää laserkeilausperusteista metsien inventointia metsänhoidon tueksi soveltaen uudenlaisia lasermuuttujia ja useita aineistolähteitä. Työssä tutkittiin erityisesti metsämaan luokittelua, puulajikohtaisten puustotunnusten ennustamista ja puiden tilajärjestyksen sekä metsänhoitotarpeiden,kuten ensiharvennuksen ja taimikonhoidon, tunnistamista. Laserkeilausaineistoon perustuvassaa aluepohjaisessa inventoinnissa hyödynnettiin useita aineistolähteitä, kuten laserkeilaus-, satelliitti-, ilmakuva- ja olemassa olevaa kuviotietoaineistoa. Lisäksi testattiin valtakunnan metsien inventoinnin maastoaineiston soveltuvuutta mallinnusaineistoksi. Erityisesti tutkittiin horisontaalisten lasermuuttujien soveltuvuutta metsämaan, puiden tilajärjestyksen sekä ensiharvennustarpeen luokittelussa. Tulokset osoittivat, että metsämaan luokittelu sekä puuston tilajärjestyksen ja metsänhoitotarpeen tunnistaminen on mahdollista laserkeilausperusteiseen metsien inventointimenetelmään perustuen. Erityisen hyvin onnistui maankäytön luokittelu, mutta myös kasvupaikkojen, sekä kuivatustilanteen luokittelu onnistui kohtuullisen hyvin. Puulajikohtaisten puustotunnusten ennustaminen useamman kuin kolmen puulajin tapauksessa tarkentui, kun ennustamisessa hyödynnettiin puulajitietoa olemassa olevasta kuviotietoaineistosta. Puuston tilajärjestyksen sekä ensiharvennustarpeen tunnistaminen onnistui erityisen hyvin ja taimikonhoitotarpeen kohtuullisesti. Horisontaalisten lasermuuttujien havaittiin olevan tärkeimpiä selittäviä muuttujia maankäyttöluokkien, metsämaan päätyypin, kuivatustilanteen, puiden tilajärjestyksen sekä ensiharvennustarpeen ennustamisessa. Tässä työssä tuotettiin uutta metodologista tietotaitoa horisontaalisten lasermuuttujien sekä useiden aineistolähteiden yhtäaikaisesta hyödyntämisestä kustannustehokkaassa metsien inventoinnissa ja metsänhoidon suunnittelussa. Osaa kehitetyistä menetelmistä on jo sovellettu metsien inventointiin Suomessa.
  • Pippuri, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: inka.pippuri@uef.fi (sähköposti)
Piritta Torssonen. (2015). Potential of forest biomass production and utilization for mitigation of climate change in boreal conditions. https://doi.org/10.14214/df.192
Avainsanat: ilmastonmuutos; metsänhoito; boreaaliset metsät; metsäbiomassan tuotos; substituutio; ilmastovaikutus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsäbiomassan tuotannon ja käytön mahdollisuudet ilmastonmuutoksen hillinnässä boreaalisissa metsissä Tämän työn tavoitteena oli tutkia metsäbiomassan tuotannon ja käytön mahdollisuuksia ilmastonmuutoksen hillinnässä boreaalisissa metsissä hyödyntämällä metsäekosysteemimallinnuksen ja elinkaariarvioinnin menetelmiä. Työssä tutkittiin metsänhoidon (harvennusohjelman intensiteetin, typpilannoituksen ja kiertoajan), harvennusintensiteetin (ainespuu, hakkuutähteet, kannot) ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia Suomessa ainespuun ja energiabiomassan tuotokseen kiertoajan yli. Lisäksi tutkittiin hiilineutraalisuutta ja metsäbiomassan tuotannon ja käytön nettoilmastovaikutuksia korvattaessa fossiilis-intensiivisiä materiaaleja ja polttoaineita. Näiden lisäksi tutkittiin myös tarvetta sopeuttaa kuusen, männyn ja koivun uudistamista eri kasvupaikkatyypeillä ja alueilla Suomessa ilmaston lämmetessä. Tulokset osoittivat, että muuttamalla nykyistä metsänhoitoa (harvennukset ja lannoitus) ja harvennusintensiteettiä (ainespuu, hakkuutähteet, kannot) voidaan lisätä metsäbiomassan tuotosta, metsien hiilen sidontaa ja varastoja kuten myös metsäbiomassan tuotannon ja käytön ilmastohyötyjä. Suurin ilmastohyöty saavutettiin, kun ylläpidettiin korkeampaa puustopääomaa verrattuna nykyisiin metsänhoitosuosituksiin ja käytettiin typpilannoitusta kiertoajan kuluessa (60 – 80 vuoden kiertoaika). Ilmastohyödyt kasvoivat myös kun ainespuuta ja energiabiomassaa (hakkuutähteet ja kannot päätehakkuusta) käytettiin korvaamaan fossiilis-intensiivisiä materiaaleja ja polttoaineita. Tämän työn mukaan metsäbiomassan tuotannon ja käytön ilmastohyötyjen lisääminen voi toisaalta vähentää jossain määrin metsäbiomassan tuotannon kannattavuutta. Ilmastovaikutukset vaihtelivat myös ajan yli riippuen ympäristöolosuhteista (ilmasto ja kasvupaikka), metsien rakenteesta ja fossiilisten materiaalien ja polttoaineiden korvauksessa käytetystä metsäbiomassaositteesta (ainespuu ja energiabiomassa). Tulosten mukaan vähittäinen metsänhoidon sopeuttaminen ilmastonmuutokseen on tarpeen tulevaisuudessa. Paikalliset ympäristöolosuhteet, metsien rakenne (ikä- ja puulajisuhteet) ja ilmastonmuutoksen mahdolliset vaikutuksen eri aikajänteillä on huomioitava, jotta voidaan täysin hyödyntää ilmastonmuutoksen hyödyt ja vähentää haittoja.
  • Torssonen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: piritta.torssonen@uef.fi (sähköposti)
Liisa Maanavilja. (2015). Restoration of ecosystem structure and function in boreal spruce swamp forests. https://doi.org/10.14214/df.191
Avainsanat: suometsä; fotosynteesi; Kasvillisuus; rahkasammal; biomassatuotto; biogeokemia
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Korpiekosysteemin rakenteen ja toiminnan ennallistaminen Korvet ovat puustoisia, kuusivaltaisia soita. Luonnontilaiset boreaaliset korvet ovat arvokkaita luonnon monimuotoisuuden keskittymiä, hiilen varastoja ja hyödyllisiä orgaanisen aineksen suodattajia valuma-alueen vesistä ennen niiden päätymistä vesistöihin. Aiemmin yleisten korpien määrä on Pohjois-Euroopassa vähentynyt rajusti viime vuosikymmeninä, pääasiassa metsätaloudellisten ojitusten vuoksi. Ennallistamisessa vedenpinta nostetaan uudelleen tukkimalla kuivatusojat. Tavoite on palauttaa luonnontilaisen korven rakenne ja toiminta ja sitä kautta korven tarjoamat hyödyt. Tämä tutkimus mittaa rakenteen ja toiminnan palautumista ekosysteemin eri osa-alueilla ja palautumiseen vaikuttavia tekijöitä. Tutkittavina ovat korven pohjan kasviyhteisörakenne, rahkasammalten yhteyttäminen ja kasvu sekä pintaturpeen biogeokemia. Tutkimuskohteina toimivat 18 ennallistettua korpea, joissa ojat on tukittu 1−15 vuotta aiemmin, sekä yhdeksän luonnontilaista ja yhdeksän ojitettua korpea Etelä-Suomessa. Mukana on myös korpia Šumava-vuorilta Tšekin tasavallasta. Otannassa luonnontilaiset korvet edustavat ennallistamisen tavoitetta ja sen sisäistä vaihtelua. Ojitetut korvet kuvaavat tilannetta ennen ennallistamista. Vedenpinnan noston oli oltava riittävän suuri, jotta muutoksia ilmeni missään mitatuista tunnuksista; toisaalta riittävää vedenpinnan nostoa seuraavat muutokset olivat nopeita. Onnistunut vedenpinnan nosto loi edulliset olosuhteet rahkasammalten yhteyttämiselle ja käynnisti rahkasammalen nopean leviämisen ja korkeuskasvun. Uusi kasvu alkoi kerryttää korpeen soille tyypillistä huokoista pintakerrosta, mikä kiihdytti pinnan mikrobiaktiivisuutta kohti luonnontilaista tasoa. Samaan aikaan kuitenkin korkean vedenpinnan ja ojitetulta kaudelta periytyvän tiiviin, pitkälle hajonneen turpeen yhdistelmä loi aivan uudenlaiset olosuhteet kasveille ja mikrobeille. Tämä johti opportunistikasvilajien runsastumiseen sekä ammoniumtypen vapautumisen ja metaanintuoton lisääntymiseen. Vaativat korpilajit puuttuivat ennallistetuilta korpikohteilta, mutta vedenpinnan nosto palautti yleiset lajit. Onnistunut vedenpinnan nosto ja sitä seurannut rahkasammalten paluu sysäsivät korpiekosysteemin toiminnan pois ojitetusta tilasta luonnontilaisen kaltaiseen suuntaan.
  • Maanavilja, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: liisa.maanavilja@helsinki.fi (sähköposti)
Sari Holopainen. (2015). Duck habitat use and reproduction in boreal wetlands: importance of habitat quality and population density. https://doi.org/10.14214/df.190
Avainsanat: telkkä; tavi; sinisorsa; majava; lisääntymismenestys; populaatio dynamiikka
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Elinympäristön laadun ja populaatiotiheyden vaikutus sorsien lisääntymiseen ja elinympäristön käyttöön boreaalisilla kosteikoilla Suurin osa maailman makeasta vedestä on boreaalisen biomin vesistöissä. Boreaaliset kosteikot ovat monien sorsien tärkeimpiä lisääntymisympäristöjä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin sorsien elinympäristön käyttöä ja lisääntymismenestystä boreaalisilla kosteikoilla Evolla Hämeessä. Lisäksi boreaalisten alueiden sorsia käsittelevistä julkaisuista koottiin kirjallisuuskatsaus. Boreaalisia järviä pidetään yleensä vakaina ympäristöinä, mutta sorsien kannalta sekä ravinnon saatavuus että ympäristön laatu voivat vaihdella vuodesta toiseen. Tässä tutkimuksessa havaittiin järvikasvillisuuden muuttuneen hitaasti 20 tutkimusvuoden aikana. Amerikanmajavan (Castor canadensis) aiheuttama tulva muutti kasvillisuutta nopeasti ja voimakkaasti. Tulvaaminen lisäsi järvien kasvillisuuden rehevyyttä ja houkutteli varsinkin sorsapoikueita. Sorsapoikueiden elinympäristönkäytössä korostuivat rantakasvillisuuden ja kuoriutuvien hyönteisten sekä veden selkärangattomien määrä. Näiden tekijöiden merkitys kuitenkin vaihteli sorsilla lajikohtaisesti. Eri sorsalajien elinympäristövaatimukset tulisi huomioida kosteikkojen hoidossa. Erilaisten ravintoresurssien käyttö sekä territoriaalisuus heijastuvat myös lajien ympäristön käytön vakauteen. Telkän (Bucephala clangula) ympäristönkäytön havaittiin olevan paljon vakaampaa kuin tavin (Anas crecca). Territoriaalisen telkän poikuetuottoa sääteli suora tiheysriippuvuus, mutta myös vuotuinen ravintoresurssien vaihtelu heijastui alueelliseen poikuemäärään. Tavilla suoraa tiheysriippuvuutta ei havaittu, vaan poikuetuotto vaihteli elinympäristön laadun mukaan. Sekä ravinto että tulvat vaikuttivat positiivisesti tavipoikueiden määrään, mutta tekijät toimivat eri tavoin eri lisääntymisvaiheissa. Boreaalisilla alueilla sorsien elinympäristön valintaa ja lisääntymismenestykseen vaikuttavia tekijöitä tunnetaan vielä varsin huonosti. Varsinkaan poikasten selviytymiseen vaikuttavia tekijöitä ja puolisukeltajasorsien pesäpaikan valintaa ei tunneta. Samoin ihmistoiminnan vaikutusta sorsien elinympäristöjen käyttöön ei ole tutkittu lähes lainkaan. Tämä tutkimus korostaa hyvälaatuisten elinympäristöjen, kuten tulvikoiden merkitystä boreaalisilla alueilla lisääntyville sorsille. Tulvikoiden määrä maisemassa on suhteellisen pieni ja lisäksi ilmastonmuutoksen otaksutaan vähentävän kausikosteikoiden määrää ja heikentävän niiden laatua. Majava-tulvikoita voidaan lisätä suosimalla majavaa kosteikoiden ennallistajana.
  • Holopainen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: sari.holopainen@helsinki.fi (sähköposti)
Terhi Vilén. (2015). Effects of changes in land-use, age-structure and management on carbon dynamics of European forests. https://doi.org/10.14214/df.188
Avainsanat: metsänhoito; hiilivarasto; Ilmastonmuutoksen hillintä; Euroopan metsät; metsien ikärakenne
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Maankäytön ja metsien ikärakenteen muutoksen sekä metsien hoidon vaikutus Euroopan metsien hiilidynamiikkaan Euroopan metsien hiilivarasto on kasvanut viimeiset 60 vuotta, mutta eri tekijöiden, kuten metsien ikärakenteen, metsänhoidon ja ympäristötekijöiden vaikutus siihen on vielä epäselvä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia maankäytön muutoksen, metsien ikärakenteen ja metsänhoidon vaikutuksia Euroopan metsien hiilidynamiikkaan. Eri osatöiden tavoitteet olivat: i)rekonstruoida Euroopan metsien ikärakenne 1950 - 2010 ja tutkia metsien keski-iän muutosta tällä aikavälillä; ii)arvioida metsityksen vaikutusta keski-iän kehitykseen ja metsien pinta-alan ja rakenteen muutoksen vaikutusta metsien hiilivarastoihin, iii)määritellä kiertoajan vaikutusta metsien hiilivarastoihin ja mahdollisuuteen hillitä ilmastonmuutosta ja iv) arvioida metsäpalojen aiheuttamia vuosittaisia hiilidioksidipäästöjä Välimeren alueella ja mahdollisuuksia vähentää niitä ennaltaehkäisevän kulotuksen avulla. Tulokset osoittavat että vaikka puuston tilavuus ja hiilivarasto ovat kasvaneet Euroopan metsissä, niiden keski-ikä on nyt alhaisempi kuin 1950-luvulla ja vanhojen metsien osuus on laskenut. Maakohtaiset erot ovat kuitenkin suuria. Metsitys on myös vaikuttanut jonkin verran puuston keski-iän kehitykseen, mutta ei ole muuttanut sen kehityssuuntaa, mikä oli nähtävissä Suomessa ja Tšekin tasavallassa tehdyssä tutkimuksessa. Kummassakin maassa puuston keskitilavuuden kasvu oli myös vaikuttanut enemmän hiilivaraston kasvuun kuin metsäpinta-alan muutos. Tulokset osoittavat myös, että pidempiä kiertoaikoja käyttämällä puuston keskimääräistä hiilivarastoa voidaan lisätä, mikä toisaalta voi vähentää maaperän ja puutuotteiden varastoimaa hiilen määrää. Lisäksi tässä työssä havaittiin, että Välimeren maissa ennaltaehkäisevän kulotuksen avulla voidaan vähentää metsäpaloista aiheutuvia hiilidioksidipäästöjä ja siten merkittävästi vaikuttaa LULUCF-sektorin hiilitaseeseen. Huolimatta tutkimusaineistoon ja käytettyihin menetelmiin liittyvistä epävarmuustekijöistä, tämä työ tuotti arvokasta tietoa maankäytönmuutoksen, metsien ikärakenteen ja hoidon vaikutuksista Euroopan metsien hiilidynamiikkaan ja hiilitaseeseen. Puuston kasvua selvästi alhaisemmat hakkuut selittävät suurelta osin Euroopan metsien hiilivaraston kasvua, mutta eri tekijöiden vaikutus vaihtelee suuresti maittain. Tämän työn perusteella Euroopan metsien hiilidynamiikan ja hiilitaseen sekä niihin vaikuttavien tekijöiden nykyistä systemaattisempi arviointi on tarpeen, jotta kyetään arvioimaan ja hyödyntämään tehokkaasti metsien tarjoamat mahdollisuudet ilmastonmuutoksen hillinnässä.
  • Vilén, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: terhi.vilen@gmail.com (sähköposti)
Titta Majasalmi. (2015). Estimation of leaf area index and the fraction of absorbed photosynthetically active radiation in a boreal forest. https://doi.org/10.14214/df.187
Avainsanat: LAI; fPAR; globaali kasvillisuustuote; TRAC; LAI-2000; fotonin uudelleen törmäyksen todennäköisyys
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Boreaalisen metsän lehtialaindeksin ja sen sitoman fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn arviointi Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää LAI:n ja fPAR:in maastomittausmenetelmiä ja arvioida nykyisten satelliittipohjaisten LAI- ja fPAR-tuotteiden toimivuutta boreaalisissa metsissä. Lehtialaindeksi (leaf area index, LAI) kuvaa lehtien toispuolista pinta-alaa maapinta-alaa kohden (m2/m2). Akronyymi fPAR on lyhennelmä sanoista fraction of absorbed photosynthetically active radiation (PAR) ja se kuvaa kasvillisuuden kykyä sitoa auringosta saapuvaa säteilyä. fPAR määräytyy LAI:n ja auringon kulman perusteella. LAI:ta ja fPAR:ia voidaan arvioida avaruudesta tehtävällä kaukokartoituksella ja mielenkiinnon kohteena voi olla esimerkiksi globaali ympäristön seuranta. Tällä hetkellä kaukokartoitusmenetelmien kehittymistä hidastaa maastoaineistojen puute, sillä maastoaineistot ovat välttämättömiä mallien tarkkuuden arvioinnissa. Koska LAI on yksi tärkeimpiä fPAR:iin vaikuttavia muuttujia, väitöskirjan ensimmäinen osio keskittyi LAI:n maastomittausmenetelmien tarkkuuden arviointiin. Ensimmäisen osan tarkoituksena oli selvittää, kuinka erilaiset LAI:n arviointitavat ja otanta-asetelmat toimivat boreaalisissa metsissä. Satelliitista mitattujen LAI-arvojen kelpoisuutta arvioitiin vertaamalla niitä maastossa mitattuihin arvoihin. Tulosten mukaan erilaiset LAI:n arviointitavat tuottavat systemaattisesti poikkeavia arvioita ja arvioiden tarkkuus riippuu paitsi käytetystä menetelmästä, myös maastomittausten otanta-asetelmasta. Tutkimuksessa havaittiin, että satelliitista mitattuihin LAI-arvoihin sisältyy paljon ajallista ja paikallista vaihtelua, joka johtuu osin satelliitin mittaaman signaalin saturoitumisesta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi fPAR:in mittaamiseen ja mallintamiseen. Tutkimuksen aluksi esiteltiin uusi fPAR-malli, joka soveltuu laajojen alueiden fPAR-arviointiin. Mallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla mitattuja ja mallinnettuja fPAR-arvoja toisiinsa. fPAR-mallin todettiin toimivan hyvin. Tämän jälkeen tutkittiin, kuinka hyvin nykyiset satelliittimittauksiin perustuvat fPAR-tuotteet vastaavat maastomittauksiin perustuvaa fPARia. Yleensä satelliittituotteiden toimivuutta arvioitaessa on keskitytty vain metsän latvuskerroksen sitoman säteilymäärän arviointiin, mutta tässä tutkimuksessa huomioitiin myös aluskasvillisuuden sitoma säteily. Tulokset osoittivat, että satelliittimittauksiin perustuva fPAR voi vastata paremmin metsikön latvuksen ja aluskasvillisuuden yhteenlaskettua fPAR:ia kuin pelkän latvuskerroksen fPAR:ia.
  • Majasalmi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: titta.majasalmi@helsinki.fi (sähköposti)
Kalle Karttunen. (2015). Added-value innovation of forest biomass supply chains. https://doi.org/10.14214/df.186
Avainsanat: metsänhoito; Innovointi; strategia; toimitusketju; metsäbiomassa
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsäbiomassan toimitusketjujen arvoa lisäävä innovointi Työn tavoitteena oli tutkia, kuinka prosessi-innovointia voidaan soveltaa metsäbiomassan toimitusketjuihin vähentämään kustannuksia lisäten arvoa verrattuna perinteisiin toimitusketjuihin. Työ koostui neljästä artikkelista, joissa käytettiin vaihtelevia aineistoja ja menetelmiä. Metsäbiomassan toimitusketjujen prosessi-innovointi sisältää useita mahdollisuuksia. Tarpeena on tunnistaa, mitä prosesseja pitäisi uudistaa olemassa olevaa järjestelmää hieman parantamalla ja mitkä pitäisi uudistaa kokonaan. Innovoinnin päätyypit, joita tapausartikkeleissa tutkittiin, jaettiin lisäykselliseen, radikaaliin ja verkostomaiseen innovointiin. Kustannussäästöjä voitiin saavuttaa kaikissa tapauksissa innovoimalla perinteisiä toimitusketjuja uudella tavalla. Verkostoinnovoinnin tapaustutkimuksessa, joka esitteli toimitusketjun kokonaisuutta yhdistämällä metsänkasvatuksen ja logistiikan liiketoimintajärjestelmiä yhteen, saavutettiin kuitenkin suurimmat kustannussäästöt. Tähän on syynä se, että verkostoinnovointi sisältää useita rakenteellisia aukkoja, joilla on läheiset yhteydet prosessien ja järjestelmien välillä. Nämä tarjoaa mahdollisuuden löytää enemmän kustannussäästöjä osana kokonaista toimitusketjua. Tärkein johtopäätös on, ettei innovointia kannata toteuttaa pelkästään yhtiön sisäisenä toimintona, vaan koko toimitusketjun verkoston innovointiprosessin avaaminen on ratkaisevaa. Tässä työssä esiteltyjä menetelmiä voidaan soveltaa pääasiassa metsäbiomassan toimitusketjujen innovoinnissa. Työ lisäsi tietämystä innovoinnin käyttömahdollisuudesta metsäbiomassan toimitusketjuissa.
  • Karttunen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: kalle.karttunen@helsinki.fi (sähköposti)
Marjut Turtiainen. (2015). Modelling bilberry and cowberry yields in Finland: different approaches to develop models for forest planning calculations. https://doi.org/10.14214/df.185
Avainsanat: asiantuntijamallit; empiirisiin mittauksiin perustuvat mallit; metsien ei-puuaineiset tuotteet; monitavoitteinen metsäsuunnittelu; mustikka; Vaccinium myrtillus L.; puolukka; Vaccinium vitis-idaea L.
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Mustikka- ja puolukkasatojen mallintaminen Suomessa: erilaisia lähestymistapoja laatia malleja metsäsuunnittelulaskelmia varten Työn tavoitteena oli laatia satomalleja kahdelle Suomen tärkeimmälle luonnonmarjalajille, mustikalle ja puolukalle. Tavoitteena oli laatia erityisesti sellaisia malleja, joita voidaan hyödyntää monitavoitteisen metsäsuunnittelun laskelmissa. Malleja laadittiin käyttäen sekä asiantuntijatietoon että empiirisiin mittauksiin perustuvia lähestymistapoja. Asiantuntijatietämystä hyödyntävissä osatutkimuksissa (3 kpl) käytettiin erilaisia aineistonkeruumenetelmiä: asiantuntijat arvioivat erilaisten metsiköiden marjantuotoskykyä i) dioista, ii) visuaalisesti maastossa ja iii) kyselylomakkeiden perusteella. Empiirisissä osatutkimuksissa (2 kpl) aineisto kerättiin myös erilaisin menetelmin: marjasatomittauksia tehtiin i) systemaattisesti sijoitetuilla koealoilla ja ii) hyviksi havaituissa marjametsiköissä. Aineistojen tilastollinen analysointi ja mallinnusmenetelmä vaihtelivat osatutkimuksesta toiseen. Väitöskirjatyön toinen tavoite olikin testata erilaisia aineistonkeruumenetelmiä ja mallinnustekniikoita, ja arvioida niiden käyttökelpoisuutta. Mustikkamallien mukaan tuoreet ja kuivahkot kankaat ovat satoisimpia mustikkamaita. Metsikön iällä on positiivinen vaikutus mustikan tuotokseen; parhaat mustikkasadot löytyvät uudistuskypsistä, harvahkoista metsistä. Puolukka on harvojen ja valoisien mäntykankaiden laji, mikä ilmeni selvästi myös tämän työn tuloksista. Kasvupaikoista kuivahkot ja sitä kuivemmat kankaat ovat parhaita puolukkamaita. Näillä kasvupaikoilla puuston kehitysluokan ja puolukan tuotoksen väliset riippuvuudet eivät olleet samanlaisia eri osatutkimuksissa: joidenkin osatutkimusten mallit korostavat avohakkuualueiden, pienten taimikoiden ja siemenpuumetsiköiden satoja, kun taas toisten osatutkimusten mallit antavat hyviä satoja paitsi kiertoajan alun metsiköille, myös harvoille uudistuskypsille metsiköille. Tätä asiaa on syytä selvittää vielä jatkotutkimuksin. Muutoin tämän työn tulokset metsikkötunnusten ja marjan tuotoksen välisistä riippuvuuksista olivat suurelta osin yhtäläisiä aikaisempien tutkimustulosten kanssa. Väitöskirjatyö osoitti, että asiantuntemuksen mallinnus on varteenotettava keino laatia satomalleja eri luonnonmarjalajeille. Tämä havainto rohkaisee hyödyntämään asiantuntemusta, kun muille metsien ei-puuaineisille tuotteille laaditaan tuotantofunktioita. Erityisesti visuaalisiin maastohavaintoihin perustuva menetelmä osoittautui lupaavaksi menetelmäksi myös muita sovelluksia ajatellen.
  • Turtiainen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: marjut.turtiainen@uef.fi (sähköposti)
Cristobal Delgado-matas. (2015). Optimal management of the Umbundu traditional land use system in the central Highlands of Angola. https://doi.org/10.14214/df.178
Avainsanat: Maankäytön suunnittelu; Pinus spp.; Eucaliptus spp.; Lineaarinen ohjelmointi; kasvumallit; Umbundu-maankäyttösysteemi (ULUS)
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Maankäytön suunnittelu, Pinus spp., Eucalyptus spp., Lineaarinen ohjelmointi, kasvumallit, Umbundu-maankäyttösysteemi (ULUS) Väitöskirjan tutkimuskokonaisuus kattaa yhden julkaisun perinteisestä maankäyttösysteemistä Angolan ylänkömailla, kolme julkaisua yhdeksän trooppisen mäntylajin ja kuuden eukalyptuslajin kasvusta ja tuotoksesta, sekä yhden julkaisun maankäytön optimoimisesta Angolan ylänkömailla. Maankäyttösysteemien analyysin aineisto on peräisin kahden vuoden kenttätyöstä ja kirjallisuuskatsauksesta, joka ulottuu aina siirtomaa-aikoihin. Kasvumallit perustuivat 19 388 läpimitankasvuhavaintoon 1 059:sta männystä ja 10 499 läpimitankasvuhavaintoon 803 eukalyptuksesta. Vaihtoehtoisten maankäyttömuotojen optimaalinen kombinaatio haettiin lineaarisella ohjelmoinnilla (LO). LO-ongelmat muodostettiin tämänhetkistä ruokavaliota tavoittelevalle maankäytölle, parannetulle ruokavaliolle sekä vaihtoehdolle, jossa maksimoidaan puuntuotosta niin, että ruoan tuotanto paikalliselle väestölle on samalla riittävää. Väitöskirjan ensimmäisellä tutkimuksella on vaikutuksia maankäytön suunnitteluun (esim. kesannointiajan pituus) ja konfliktien hallintaan Angolassa ja muualla. Kehitetty kasvumallisarja sisältää mallit metsikön valtapituuden ja puun läpimitan kasvulle, puun pituudelle sekä puiden kuolleisuudelle. Mallisarja mahdollistaa metsikön kehittymisen simuloinnin puukohtaisesti. Mallien havaittiin antavan tarkkoja ennusteita, kun simuloitua puuston kehitystä verrattiin havaittuun kehitykseen. Näin ollen malleja voidaan käyttää metsäsuunnittelun työkaluina trooppisten mänty- ja eukalyptuslajien viljelmillä Angolassa. Kehitettyjä malleja käytettiin tämän työn viimeisessä tutkimuksessa puutavaran tuotannon laskemiseen lyhyen ja pitkän kiertoajan metsätaloudessa. Työn viimeinen tutkimus osoitti, että parhaan taloudellisen tuloksen tuotti maankäyttö, jossa vuorottelivat puiden kasvatus lyhyellä kiertoajalla ja myytävien viljelykasvien (cash crops) kasvatus. Ruokavalion muuttaminen monipuolistamalla hiilihydraatti- ja proteiinilähteitä paransi tuotannon kannattavuutta ja vähensi kausittaista naistyövoiman tarvetta. Puutavaran maksimaalista tuotantoa tavoiteltaessa optimaalinen osuus puuviljelmien maa-alasta oli 57 %, kun samalla tuotettiin riittävä määrä ravintoa paikalliselle väestölle.
  • Delgado-matas, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: cristobal.delgado-matas@uef.fi (sähköposti)
Zhengyang Hou. (2014). Mapping of growing stock and stand delineation for tropical forests using remote sensing. https://doi.org/10.14214/df.184
Avainsanat: laserkeilaus; segmentointi; ilmakuva; ALOS AVNIR-2; aluepohjainen menetelmä; piirteiden valinta; metsän kartoitus; kuvioiden rajaus; trooppiset metsät
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Kaukokartoitusperusteinen trooppisen metsän puuston kartoitus ja metsiköiden rajaus Tässä työssä kehitettiin kaukokartoitusperusteisia metsävarojen inventointimenetelmiä metsätalouden kestävyyden seurantaan. Kansainvälisen ilmastopolitiikan konsepteja kehitetään metsän hävittämisestä johtuvaan kasvihuonekaasujen päästöjen hillitsemiseen (REDD), ja sen mekanismeihin kuuluu läheisesti trooppisten metsien seurantamenetelmät. Tutkimusalue sijaitsi Laosissa ja kaukokartoitusmateriaaleina oli ALOS AVNIR-2 satelliittikuva, digitaalinen ilmakuva ja laserkeilausmateriaali. Ensimmäisessä osatutkimuksessa vertailtiin näiden kolmen erityyppisen materiaalin tehokkuutta puuston tilavuuden ja tiheyden ennustamiseen. Tulokset osoittivat, että perinteinen aluepohjainen laserkeilausperusteinen menetelmä oli sekä tilavuuden (RMSE 36.9%) että puuston tiheyden (RMSE47.3%) osalta parhaat. Ilmakuvaperusteinen ennustus oli hieman parempi kuin satelliittikuvaperusteinen, vaikka erot eivät olleetkaan kovin suuria. Periaatteessa boreaalisessa metsissä kehitetty menetelmä toimi kohtuullisesti myös tropiikissa, vaikka tulokset eivät olleetkaan yhtä hyviä. Toisessa osatutkimuksessa tutkittiin aluepohjaisen menetelmän sovellettavuutta tropiikissa ja laseraineiston koealakohtaista aluskasvillisuudesta johtuvan osa-aineiston poistamista. Tutkimuksessa kehitettiin adaptiivinen pistepilven suodatusmenetelmä, jolla pystyttiin parantamaan tulosten luotettavuutta. Optimoidulla kiinteällä suodatusmenetelmällä saavutettiin 7 % tarkkuuden parannus ja adaptiivisellä menetelmällä lisäksi 2 % lisäparannus verrattuna pohjoismaiseen aluepohjaiseen perusmenetelmään. Kolmannessa osa-tutkimuksessa pyrittiin muodostamaan automaattisesti kaukokartoitusperusteisesti metsien käsittely-yksiköitä. Automaattisen kuvasegmentoinnin ja puuston ennustemallien avulla testattiin kuviointien mielekkyyttä. Ennustemallien luotettavuus ja kohdemetsän heterogeenisuus vaikuttivat merkittävästi lopputulokseen. Tutkimus osoitti, että kehitettyjä menetelmiä voidaan käyttää metsien hiilivarannon kartoitukseen ja metsien häviämisestä johtuvan kasvihuonekaasujen päästöjen seurantaan.
  • Hou, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: hou.zhengyang@gmail.com (sähköposti)
Jaana Leppälammi-Kujansuu. (2014). Norway spruce fine root dynamics and carbon input into soil in relation to environmental factors. https://doi.org/10.14214/df.183
Avainsanat: ektomykorritsa; juuribiomassa; juurten elinikä; kariketuotoksen hiili; hiilen ikä
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Kuusen hienojuuridynamiikka ja karikkeen hiilisyöte metsämaahan erilaisissa ympäristöoloissa Ilmastosopimuksen mukaisesti Suomi raportoi vuosittain metsien kasvihuonekaasupäästöt ja -nielut. Metsien maaperän hiilivaraston muutoslaskelmiin liittyy kuitenkin suuri epävarmuus puiden hienojuurten eliniästä sekä vuotuisen juurikarikkeen myötä maahan kulkeutuvan hiilen määrästä. Tässä väitöskirjassa määritettiin kuusen (Picea abies L. (Karst.)) hienojuurten elinikä sekä maanalainen ja maanpäällinen kariketuotanto erilaisissa maaperän ravinteisuus- ja lämpötilaoloissa. Myös aluskasvillisuuden osuutta kariketuotannossa tarkasteltiin. Lisäksi väitöskirjassa verrattiin hienojuurten sisältämän isotooppisen hiilen (14C) ikää suhteessa hienojuurten elinikään. Ravinteisuuden lisääntyminen ja lämpötilan nousu lyhensivät kuusen hienojuurten elinikää sekä metsikkökokeessa että luonnollisella gradientilla. Lannoitus paransi puiden kasvua ja lisäsi sekä maanpäällistä että maanalaista kariketuotantoa. Maaperän lämpötilan kohottaminen sen sijaan lisäsi ainoastaan hienojuurten kariketuotosta, mutta puiden kasvu ei pitkällä aikavälillä lisääntynyt. Muutokset lämmitetyn maaperän hienojuurten juurenkärkien morfologiassa viittasivat puiden ravinnepuutokseen. Tulokset osoittavat, että ilmaston lämpeneminen ei välttämättä lisää puiden maanpäällistä kasvua pitkäaikaisesti mikäli metsämaan ravinteisuus sitä rajoittaa. Maaperän ravinteisuuden vähentyessä hienojuurikarikkeen määrä kasvoi suhteellisesti enemmän kuin maanpäällinen kariketuotanto, erityisesti aluskasvillisuuden suuremman osuuden vuoksi. Hienojuurten rakenteellinen hiili-14 oli isotooppimäärityksissä 3 - 6 vuotta vanhempaa kuin miniritsotronimenetelmällä määritetty hienojuurten elinikä, mikä osoittaa juurten käyttävän kasvuunsa äskettäin ilmakehästä yhteytetyn hiilen lisäksi myös varastoitua tai kierrätettyä hiiltä. Lähes kaikissa metsiköissä maanalaisen karikkeen määrä ulottui maanpäällisen kariketuotannon tasolle, mikä osoittaa juurikariketuotannon olevan merkittävä osa boreaalisten metsiemme hiilenkiertoa. Myös aluskasvillisuuden kariketuotanto oli merkittävä. Maanpäällisen ja maanalaisen kariketuotannon suhteiden muutos maaperän ympäristötekijöiden muuttuessa voi vaikuttaa maaperän hiilivarastoon ja sen pitkäaikaiseen pysyvyyteen. Tämä aihepiiri on tärkeä jatkotutkimuskohde.
  • Leppälammi-Kujansuu, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jaana.leppalammi-kujansuu@helsinki.fi (sähköposti)
Qing Xu. (2014). Calibration of the tree size distributions by combining the area-based approach and the individual tree detection using the airborne laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.182
Avainsanat: läpimittajakauma; korkeusjakauma; valtapuiden alla oleva puusto; lähimmän naapurin menetelmät; katkaisupisteen tunnistus; rungon tilavuus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Aluepohjaisten ja puutason menetelmien yhdistäminen laserkeilauksella tuotetun puiden kokojakaumien kalibroimiseksi Metsikön puiden tunnistusta (ITD) – on tutkittu laserkeilauspohjaisena metsänarviointimenetelmänä ja sen tyypillinen ongelma on ollut runkoluvun ja tilavuuden aliarviointi, joka pääosin johtuu lentokoneesta tehdyn havainnoinnin vaikeudesta havaita metsikön valtapuiden alla olevaa puustoa. Puutason tunnusten arvioinnin epävarmuudet (esim. pituus, läpimitta, mallitettu tilavuus) lisäävät myös koealatason arvioinnin epätarkkuutta. Tämä väitöskirja selvitti sekä puu- että koealatason aliarviointia ja kehitti sen korjausmenetelmiä. Koealatasolla aliskasvusto ja vallitut puut arvioitiin aluepohjaisella puujoukon arviointimenetelmällä. Puutasolla, puiden läpimitat ennustettiin kvanttaaliperusteisella lähimmän naapurin menetelmällä. Aluepohjaisella (ABA) metsäinventoinnin laserkeilausaineiston hyödyntämismenetelmällä voidaan nykyisin ennustaa suoraan harhattomasti koealatason tilavuustiedot. K-MSN menetelmää käytetään aluetason puustotunnusten ennustuksen operatiivisena perusmenetelmänä. Jos koealoilta on puutason maastomittauksen käytössä, voidaan läpimitan ja pituuden puustotunnusten jakauma ennustaa koealoille K-MSN menetelmällä. Yhdistämällä puittainen tunnistus ja aluepohjainen estimointimenetelmä, voidaan parantaa aluepohjaisen menetelmän tukkipuutilavuuden arvioinnin tarkkuutta ja ennustaa puittaiseen tunnistukseen perustuvan menetelmän vallittujen puiden kokoa kuvaavat tunnukset Puujoukkojen kokojakaumien kalibroinnissa käytettiin jakauman korvaukseen perustuvia ja histogrammin sovitukseen perustuvia menetelmiä. Kalibroinnin jälkeen kokonaistilavuuden suhteellinen keskineliövirhe pieneni 2 % ja harha ei ollut merkittävä. Kvanttaaliperusteinen lähimmän naapurin estimointimenetelmä estimoi puittaisen tarkkuuden aluepohjaista menetelmää vastaavasti. Menetelmä hyödynsi laserpohjaista puun pituutta ja latvuksen läpimittaa ennustuksessa ja paransi erityisesti isojen puiden tilavuuden estimointia.
  • Xu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: qing.xu@uef.fi (sähköposti)
Reija Haapanen. (2014). Feature extraction and selection in remote sensing-aided forest inventory. https://doi.org/10.14214/df.181
Avainsanat: Landsat satelliittikuva; ilmakuva; ALS; TerraSAR-X; k lähintä naapuria; geneettinen algoritmi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Piirteiden irrotus ja valinta kaukokartoitusavusteisessa metsäninventoinnissa Tässä väitöskirjassa tutkittiin kaukokartoitusaineistoista irrotettujen piirteiden suorituskykyä suuralueen metsäninventoinnin yhteydessä. Tutkimusalueet sijoittuvat Suomen boreaalisen vyöhykkeen metsiin, yhtä Pohjois-Minnesotassa (Yhdysvallat) sijainnutta aluetta lukuunottamatta. Metsätunnusten estimointi tehtiin pikseli- tai hilatasolla, ei-parametrisen k-lähimmän naapurin menetelmän avulla. Kaukokartoitusaineistoina käytettiin Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) satelliittikuvia, väri-infra-ilmakuvia, TerraSAR-X tutkan sekä lentokoneesta tehtävän laserkeilauksen (ALS) tuottamia aineistoja. Näiden kuvatyyppien viitteellinen sopivuusjärjestys metsävaratunnusten estimoinnissa oli ALS, TerraSAR-X, ilmakuva ja Landsat 7 ETM+. Tutkimuksessa paneuduttiin erityisesti eri aineistoista irrotettujen piirteiden yhdistelyyn, sekä sellaisten piirreyhdistelmien etsimiseen, jotka tuottivat parhaan tuloksen metsävaratunnusten estimoinnissa. Piirteiden valinta tehtiin pääasiassa geneettisen algoritmin avulla. Tuloksina saadut suhteelliset keskineliövirheen neliöjuuret (RMSE) asettuivat välille 23–77 %, kun kyseessä oli puuston keskitilavuuden arviointi. Parhaat tulokset saatiin yhdistelemällä ALS- ja ilmakuvapiirteitä. Tällöin suhteelliset RMSE-arvot puuston keskitilavuudelle olivat 23–30 %, maisemakuvasta riippuen. Yleensä toisiaan täydentävien kuvatyyppien käyttö paransi arvioiden tarkkuutta. Automaattinen piirrevalinta vähensi suuresti hälyn sekä piirteiden määrää alkuperäiseen syötteeseen verrattuna ja johti parempaan estimointitulokseen. Niissä osatutkimuksissa, joissa hyödynnettiin ALS-aineistoja, erityisesti puuston vertikaalirakennetta kuvaavat ALS-tunnukset auttoivat pienentämään estimointivirhettä.
  • Haapanen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: reija.haapanen@gmail.com (sähköposti)
Yijing Zhang. (2014). Internationalization of the forest industry: a corporate-level analysis. https://doi.org/10.14214/df.180
Avainsanat: metsäteollisuus; kannattavuus; kansainvälistyminen; suorat investoinnit; investointimuodot
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsäteollisuuden kansainvälistyminen: yritystason tarkastelu Metsäteollisuuden kansainvälistyminen on kiihtynyt talouden globalisaation edetessä erityisesti 1990-luvun alun jälkeen. Metsäyritysten tuotantokapasiteetti on myös siirtynyt kehittyville markkinoille Latinalaiseen Amerikkaan ja Aasiaan. Kansainvälistymisprosessi on tuonut mukanaan sekä strategisia ja taloudellisia että ympäristövastuuseen liittyviä haasteita sekä yritystasolla että markkinatasolla. Metsäteollisuuden kansainvälistymiskehityksen vaikutuksia markkinoihin ja yrityksiin tunnetaan kuitenkin heikosti. Tämä tutkimus kohdistuu sen vuoksi erityisesti analysoimaan sekä metsäyritysten kansainvälistymisprosessia että sen taustalla olevia ajureita ja strategisia päämääriä. Tutkimuksen teoreettinen viitekehys perustuu yleisiin kansainvälistymisteorioihin. Metodologisesti työssä hyödynnetään systemaattista kirjallisuuskatsausta, kvalitatiivista case -tutkimusta ja poikkileikkausaineistojen regressioanalyysia. Kiina on valittu tärkeimmäksi empiirisen analyysin kohdealueeksi, koska maahan suuntautuneet metsäteollisuusinvestoinnit ovat olleet 1990-luvulta lähtien voimakkaassa kasvussa. Käsitteellisesti väitöskirja kehittää ensimmäisessä osatutkimuksessa analyysikehikon, jota myöhemmin sovelletaan työn muissa osissa. Empiirisissä osatutkimuksissa on kolme teemaa, joissa tutkitaan vaikutuksia yritysten kannattavuuteen, vaikutuksia yritysvastuuseen kehittyvillä markkinoilla ja vaikutuksia investointimuodon (engl. foreign entry mode) valintaan. Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen että kannattavuutta tavoitellessaan yritykset voivat tähdätä joko korkeaan kansainvälistymisen asteeseen tai keskittyä kotimarkkinoihinsa. Toiseksi, yritysten vastuu sidosryhmiinsä kehittyvillä markkinoilla on laajentumassa. Kolmanneksi, investointimuotoa harkitessaan metsäyritykset ottavat huomioon kulttuuriset eronsa kohdemaan ja kotimaan välillä. Väitöskirjatutkimuksen mukaan metsäteollisuusyritysten kansainvälistyminen on dynaaminen prosessi, johon vaikuttavat mm. odotukset toimintaan liittyvistä taloudellisista ja sosiaalisista riskeistä, rajoitteet luonnovarojen hyödynnettävyydessä sekä sidosryhmien odotukset liiketoiminnan vastuullisuudesta. Jatkotutkimuksissa tulisi kiinnittää erityistä huomiota innovaatioihin ja tuotekehitykseen kansainvälistyvässä metsäteollisuudessa, sektorirajat ylittävän yhteistoiminnan mahdollisuuksiin sekä yritystoiminnan vastuullisuuden kasvavaan merkitykseen osana metsäteollisuuden kilpailukykyä globaaleilla markkinoilla.
  • Zhang, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: yijing.zhang@helsinki.fi (sähköposti)
Nopparat Manavakun. (2014). Harvesting operations in eucalyptus plantations in Thailand. https://doi.org/10.14214/df.177
Avainsanat: simulointi; tuottavuus; Eukalyptus; korjuumenetelmät; ajankäyttötutkimus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Korjuumenetelmät eukalyptusplantaaseilla Thaimaassa Thaimaalaiselle puunhuollolle eukalyptuksen saatavuus on muodostunut hiljattain tärkeäksi, erityisesti selluloosateollisuudelle. Raaka-aineen tarve nousee jatkuvasti, mutta korjuu menetelmät pohjautuvat edelleen vanhanaikaisiin, työvoimavaltaisiin korjuumenetelmiin. Tämä menetelmä pohjautuu paikalliseen osaamiseen ja eikä vaadi suurta taloudellista panostusta, jolloin myös tuloksena on suhteellisen alhainen tuotannon aste. Tämän tutkimuksen tavoitteena on esitellä vaihtoehtoja korjuumenetelmien suhteen thaimaalaisissa olosuhteissa ja lisäksi myös parantaa työntekijöiden hyvinvointia. Tutkimuksessa on vertailtu olemassa olevan puunkorjuun menetelmää vaihtoehtoisiin menetelmiin ja etsiä parannuksia puunkorjuuseen Thaimaassa. Tutkimustulosten mukaan työvoimavaltaisella menetelmällä on varsin alhainen tuottoaste verrattuna osittain koneellistettuun tai täysin koneellistettuun tekniikkaan, mitkä ovat käytössä muualla maailmassa. Simuloinnin tulokset osoittavat, että työjärjestyksen uudelleen organisoinnin avulla on mahdollista parantaa tuottavuutta merkittävästi. Jatkotutkimusten tulisi keskittyä parantamaan osittaista koneellistumista, kuten maataloustraktoreiden, juontotraktoreiden tai joukkokäsittelyn käyttöä. Kouluttaminen ja harjoittelun järjestäminen ovat myös tärkeitä toimenpiteitä nostamaan työn tuottavuutta kuin myös turvallisuutta.
  • Manavakun, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: nopparat.manavakun@helsinki.fi (sähköposti)
Paavo Ojanen. (2014). Estimation of greenhouse gas balance for forestry-drained peatlands. https://doi.org/10.14214/df.176
Avainsanat: typpioksiduuli; Hiilidioksidi; metaani; boreaalinen suo
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tässä työssä kehitettiin menetelmiä, joilla voidaan arvioida Suomen lähes viiden miljoonan metsäojitetun suohehtaarin maaperän kasvihuonekaasutaseita. Lisäksi tutkittiin eri kaasujen ja kasvavan puuston osuutta metsäojitetun suon taseessa.

Tase koostui maaperän hiilidioksidi(CO2)-, metaani(CH4)- ja typpioksiduuli(N2O)lähteestä tai -nielusta ja kasvavan puuston CO2-nielusta.

Työ koostui neljästä osasta: I) Maaperän CO2-taseen laskentamenetelmää testattiin yhdellä koealalla. II) Maaperän CH4- ja N2O-tasetta sekä maasta kasvien ja hajottajien hengityksessä vapautuvaa CO2:ta mitattiin 68 koealalla eri puolilla Suomea. III) Suomen metsäojitettujen soiden maaperän CO2-tase arvioitiin osatutkimuksessa I testatulla menetelmällä. IV) Metsäojitetun suon kasvihuonekaasutase arvioitiin osatutkimuksen II koealoille.

Maaperän CO2-tase määritettiin maahan karikkeena tulevan ja hajottajien hengityksessä vapautuvan hiilimäärän erotuksena. Rehevien koealojen (ruoho- ja mustikkaturvekankaat) maaperä oli keskimäärin CO2-lähde (190±70 g/m2 vuodessa). Karujen koealojen (puolukka- ja varputurvekankaat) maaperä oli CO2-nielu (70±30g/m2 vuodessa). N2O-lähde oli sitä pienempi, mitä karumpi koeala oli (0,185–0,029 g/m2 vuodessa). Hyvin kuivuneet koealat, joilta suokasvillisuus oli kadonnut, olivat pieniä CH4-nieluja (0,28±0,04 g/m2/ vuodessa). Märkinä pysyneet alat, joilla suokasvillisuutta oli vielä jäljellä, olivat CH4-lähteitä (1,16±0,48 g/m2 vuodessa). Kun kasvavan puuston CO2-nielu otettiin huomioon, lähes kaikki koealat olivat kasvihuonekaasunieluja.

Karut metsäojitusalueet eivät näytä olevan merkittäviä kasvihuonekaasulähteitä. Metsätalous voi niillä olla ilmastollisesti yhtä kestävää kuin kivennäismailla. Rehevillä alueilla turve hajoaa vähitellen, ja maaperä on CO2-lähde todennäköisesti kunnes kaikki turve on hajonnut. Ilmastollisesti kestävä metsätalous edellyttää, että niillä tuotetulla puulla esimerkiksi korvataan saastuttavampia raaka-aineita.

Vaikka keskimääräiset maaperän CO2-taseet olivat pieniä, kaikkien Suomen metsäojitettujen soiden maaperän CO2-tase oli suuren maapinta-alan vuoksi merkittävä. Kun otetaan huomioon käytettyjen mallien epävarmuus ja Valtakunnan metsien inventoinnin otoskoko, voidaan vuotuisen taseen arvioida olevan 10 miljoonan tonnin nielun ja 10 miljoonan tonnin lähteen välillä. Tarkempia tuloksia saadaan, kun hiilen kulkeutuminen kasvien juurista maahan opitaan ymmärtämään paremmin.

  • Ojanen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: paavo.ojanen@helsinki.fi (sähköposti)
Aaron Petty. (2014). Opportunities for cost mitigation and efficiency improvements through rationalization of small-diameter energy wood supply chains. https://doi.org/10.14214/df.175
Avainsanat: Energiapuun hankinta; integroidut korjuuoperaatiot; kuormainvaakamittaus; tuottavuus; kannattavuus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Mahdollisuuksia kustannusten hillitsemiseen ja tehostamiseen pieniläpimittaisten energiapuun toimitusketjujen rationalisoinnilla Suomessa energiapuun hankinnan kustannuskilpailukyky pienirunkoisista (d1,3 < 9 cm) nuorista metsistä erilliskorjuuna ja energia- ja kuitupuun integroituna korjuuna on usein heikko, mikä estää näiden harvennuskohteiden kannattavan korjuun ja markkinoille tulon. Nuorissa metsissä haasteelliset korjuuolot, kuten pieni poistuman rungon koko, matala hehtaarikohtainen hakkuukertymä ja korkea lähtöpuuston ja jäävän puuston tiheys, laskevat korjuun tuottavuutta ja nostavat kustannuksia erityisesti hakkuussa. Väitöskirjatyössä kartoitettiin nykyistä tehokkaamman ja kustannuksiltaan alhaisemman pieniläpimittaisen energia- ja kuitupuun hankinnan kannalta optimaaliset hankintamenetelmät ja -teknologiat sekä optimaalinen tukipolitiikka. Karsitun rankapuun integroidut hakkuumenetelmät -osatutkimuksissa hyödynnettiin joukkokäsittelyä ja eri puutavaralajit hakattiin yhteen kasaan, eli ei tehty puutavaralajien erilleen hakkuuta. Osatutkimukset tehtiin nuorissa harvennusmetsissä, joissa poistuman rungon koko oli rinnankorkeusläpimitaltaan 5–17 cm. Tutkimustulokset osoittivat, että karsitun rankapuun integroidut korjuumenetelmät, joissa hyödynnetään joukkohakkuuta, pienensivät korjuukustannuksia 0,1–52,4% verrattuna perinteiseen kuitupuun korjuuseen (hakkuu tehdään yksinpuin) poistuman rinnankorkeusläpimitan ollessa 7–17 cm, ja erityisesti rinnankorkeusläpimitan ollessa alle 11 cm. Kun puutavaralajeja ei korjata puulajipuhtaina, puutavaralajien yhdistäminen tuo 1,5–8,0%:n kustannussäästöt poistuman rungon järeyden ollessa 5–17 cm. Väitöskirjatyössä tarkasteltiin kuormainvaa’an teknistä soveltuvuutta energia- ja ainespuun mittaukseen. Tutkimuksessa kuormainvaakamittauksen todettiin olevan luotettava, tarkka ja kustannustehokas mittausmenetelmä, joka vähentää puun mittauskustannuksia 18,2–45,5%, kun verrataan perinteiseen pinomittaukseen vuotuisen mittausmäärän ollessa 20 000 – 30 000 m3. Kolmas osa-alue, johon väitöskirjatyössä keskityttiin, oli valtiovallan tukipolitiikka nuorten metsien hoitoon ja energiapuun korjuuseen. Tukien vaikutusta ja tarvetta energiapuun hankinnan kannattavuuteen selvitettiin poistuman rungon koon suhteen. Tutkimustulokset osoittivat, että energiapuun korjuutuet ovat korkeat ja niiden tasoa voidaan pienentää, tosin rungon rinnankorkeusläpimitan ollessa alle 7 cm tukien lisäsivät tuottoisuutta Valtiovallan tarjoamat taloudelliset kannustimet energiapuun korjuuseen PETU-tukien muodossa lisäsivät energiapuun hankinnan kannattavuutta 3,8–19,9% riippuen poistuman järeydestä; erityisesti poistuman rungon koon ollessa rinnankorkeusläpimitaltaan 5–7 cm. Väitöskirjassa esille nostetut kustannussäästöpotentiaalit liittyen hankintaketjujen, korjuumenetelmien ja -teknologioiden rationalisointiin sekä tukipolitiikkaan pitäisi hyödyntää viipymättä ja täysmääräisesti pienpuuhakkeen tuotannossa.
  • Petty, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: aaron.petty@helsinki.fi (sähköposti)
Ville Kankaanhuhta. (2014). Quality management of forest regeneration activities. https://doi.org/10.14214/df.174
Avainsanat: metsänhoitopalvelut; laatujohtaminen; kustannus-laatu suhde; kuusen istutus; männyn kylvö
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsänuudistamisen laatutyön perusperiaatteet Tutkimuksen päämääränä oli selvittää korkealaatuiseen metsänuudistamistulokseen tähtäävän uudistamistoiminnan suunnittelussa, hallinnassa ja kehittämisessä vaadittavat tekijät. Esimerkkinä toimivat Etelä-Suomen yksityismetsiin metsänuudistamispalveluja tuottavat metsänhoitoyhdistykset. Koska laatujohtamisen perusoletukset eivät olleet kaikilta osin päteviä yksityismetsien uudistamistoiminnassa, käytettiin apuna Lillrankin kehittämää tuotantoprosessien luokittelua. Tämä luokitus soveltui hyvin tutkittavien palvelujen kehittämiseen, ja sen pohjalta luotiin alustava kehittämismalli metsänuudistamisen palveluprosessien mallinnukseen ja vakiointiin. Tutkimustulokset paljastivat merkittävää vaihtelua sekä uudistamistuloksissa että palvelujen kustannuksissa eri toimijoiden välillä. Yhdessä analysoitu palaute laatuinventoinneista mahdollisti kehittämistyön, jossa keskityttiin merkittävimpien tilastollista vaihtelua aiheuttavien tekijöiden hallintaan. Merkittävimmät uudistamisen laatuun vaikuttavat tekijät olivat sopivimpien uudistamismenetelmien valinta sekä niiden asianmukainen toteutus. Kahden yleisimmän uudistamisketjumme, kuusen istutuksen ja männyn kylvön, kustannus-laatuanalyysi paljasti metsänuudistamispalvelujemme kustannustehokkuuden kehittämispotentiaalin. Kuusen istutuksen osalta uudistamiskustannukset korreloivat laadun kanssa vain heikosti. Männyn kylvössä uudistamiskustannusten ja tulosten välillä oli positiivinen korrelaatio. Uudistamistulokset olivat kuitenkin heikkoja tuoreilla kankailla ja niitä viljavammilla kasvupaikoilla. Kuusen istutuksessa merkittävin uudistamistulokseen vaikuttava tekijä oli sopivimman muokkausmenetelmän valinta: mätästys tuotti paremman lopputuloksen verrattuna laikutukseen tai äestykseen. Laatutyön vaikutus näkyi metsänhoitoyhdistyksissä selvimmin maanmuokkaustoiminnan resursoinnissa ja menetelmien muutoksena kohti parhaita käytäntöjä.
  • Kankaanhuhta, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: ville.kankaanhuhta@metla.fi (sähköposti)
Päivi Saari. (2014). Dynamics of vegetation, nitrogen and carbon as indicators of the operation of peatland buffers. https://doi.org/10.14214/df.173
Avainsanat: suometsätalous; denitrifikaatio; DOM; N2O; PO4-P; pintavalutuskenttä
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Kasvillisuuden, typen ja hiilen dynamiikka suometsätalouden pintavalutuskenttien toiminnan kuvaajina Suometsätalouden toimenpiteissä vapautuu metsänkäsittelyalueilta epäorgaanista typpeä (N), fosfaattifosforia (PO4-P), liukoista orgaanista ainesta (DOM) ja kiintoainetta. Niiden vesistöihin huuhtoutumisen vähentämiseksi metsänkäsittelyalueen ja vesistön tai pienveden väliin jätetään pintavalutuskenttä, jolle metsätalouden valumavedet ohjataan laskeutusaltaan kautta. Pintavalutuskenttien toimivuus riippuu turpeen ravinteiden pidätyskyvystä, ravinteiden sitoutumisesta mikrobi- ja kasvibiomassaan sekä typen vapautumisesta kaasumaisessa muodossa ilmakehään. Typen kierron tunteminen pintavalutuskentillä olisikin tärkeää. Myös DOM:n laadun merkitys dityppioksidi- eli N2O-dynamiikkaan on vielä epäselvä. Itä-Suomessa tutkittiin kahta aiemmin ja yhtä tutkimuksen aikana perustettua pintavalutuskenttää: korpi- ja luhtaniittykenttä oli perustettu 1997 sekä järvenlaidenevakenttä 2005. Kentiltä ja järvenlaidenevan yläpuoliselta hakkuualueelta mitattiin N2O-vaihtoa sekä määritettiin t urveprofiilin N2O-kertymänopeutta korpikentältä kairatuista näytteistä. Laboratoriokokeella tutkittiin eri lannoitetasojen vaikutuksia N2O:n vapautumiseen korpikentältä kairatuista turvenäytteistä. Lisäksi kentille saapuvasta ja lähtevästä vedestä sekä vajovedestä määritettiin ravinnepitoisuuksia sekä DOM:n määrää ja laatua DOC:n kautta yläpuolisella valuma-alueella sekä tutkittiin DOM:n vaikutusta N2O-dynamiikkaan ja arvioitiin DOC:n laadun merkitystä N2O-vuolle. Myös kasvillisuusmuutosta seurattiin kolmen vuoden aikana tarkkaillen pintavalutuskentän perustamisen vaikutusta kasvilajistoon ja lajien peittävyyksiin. Pintavalutuskenttien ja järvenlaidenevan laskeutusaltaan N2O:n tuotto oli vähäistä, vaikka laskeutusaltaan N2O-päästö ylittikin typpikuormittuneiden humuspitoisten järvien päästöt. N2O:n kertymänopeus ja lannoitekokeen N2O:n päästö olivat korkeita, minkä perusteella pintavalutuskentiltä vapautuisi N2O:a, mikäli sinne saapuu nitraattia (NO3-). Kentille tulevasta vedestä mitatut epäorgaanisen typen pitoisuudet olivat alhaisia, mitä tukee myös vähäinen N2O:n tuotto jopa lähellä laskeutusallasta. Pienen molekyylipainon DOM:n saatavuus vajovedessä näyttäisi olevan merkittävä maaperän ja ilmakehän välisen N2O-vuon säätelijä metsätaloustoimenpiteiden jälkeen. PO4-P:n pitoisuus kentältä lähtevässä vedessä ylitti ajoittain tulevan veden pitoisuuden, mikä kertoo mahdollisesta ravinteiden huuhtoutumisesta pintavalutuskentältä. Kenttien kasvillisuusmuutoskaan ei luhtalajien lisääntymisen ja metsälajiston taantumisen perusteella viitannut ravinteisuuden lisääntymiseen, vaikka osoittaakin alueen, jolle pintavalutus kohdistuu. Myöskään kasvillisuuden maanpäällinen biomassa tai sen typpipitoisuus ei kerro lisääntyneestä ravinteiden pidätyksestä pintavalutuskentillä. Pinta-alaltaan pienillä pintavalutuskentillä on todennäköisesti enemmän merkitystä kiintoaineen kuin ravinteiden pidättäjinä. Kasvihuonekaasujen vapauttajina pintavalutuskenttien merkitys N2O:n osalta todettiin vähäiseksi ja jo pintavalutukseen käytetyn pienen pinta-alan vuoksi kaasupäästöjen merkitys on marginaalinen
  • Saari, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: paivi.saari@ely-keskus.fi (sähköposti)
Minli Wan. (2014). In search of sustainable competitive advantage in the wood products industry: Evidence from China and Finland. https://doi.org/10.14214/df.172
Avainsanat: kilpailuetu; markkinointistrategia; ympäristölähtöinen resurssipohjainen malli; dynaaminen kyvykkyys; puutuoteteollisuus; Kiina ja Suomi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Puutuoteteollisuuden kilpailuetua etsimässä: Tuloksia Kiinasta ja Suomesta Puutuoteteollisuuden toimintaympäristö on murroksessa markkinoiden globalisoituessa, ilmastonmuutoksen vaikuttaessa markkinoihin ja energia- ja raaka-ainekustannusten noustessa. Lisäksi ympäristökysymyksillä on yhä suurempi painoarvo monilla asiakasmarkkinoilla. Perinteisten kustannusjohtajuuteen, aineellisiin resursseihin ja suurtuotannon etuihin pohjautuva kilpailukyky on heikentynyt ja puutuoteyritysten arvonluontimalli vaatii uudistumista. Vaikka yrityksen kilpailuetujen merkitys on korostunut strategisen johtamisen kirjallisuudessa, puutuoteteollisuuden koskevaa tutkimusta on kuitenkin niukasti. Teoreettisesti tämä väitöstutkimus analysoi kilpailuetujen kehittymistä puutuoteteollisuudessa dynaamisten kyvykkyyksien ja ympäristölähtöisen resurssipohjaisen mallin (ns. natural resource-based view) kautta. Tutkimus soveltaa sekä kvantitatiivisia että kvalitatiivisia tutkimusmenetelmiä useilla eri päätöksentekotasoilla Kiinan ja Suomen puutuoteteollisuuden yrityksien vertailevaan analyysiin. Tulokset osoittavat lisääntyvää painottumista tuotantokeskeisestä strategiasta markkina- ja sidosryhmäkeskeiseen strategiaan sekä siirtymistä kustannusjohtajuudesta erilaistamisstrategiaan ja alhaisen jalostusasteen tuotteista korkeamman jalostusarvon tavoitteluun. Näiden myötä aineettomien resurssien merkitys kilpailuedun lähteenä on siirtynyt kohti aineettomia resursseja. Tuloksia voidaan hyödyntää yritysten strategiseen suunnitteluun ja markkinoiden analyysiin. Tutkimus auttaa ymmärtämään paremmin puutuotemarkkinoiden toiminnan muuttumista ja yritysten strategisia kehityspolkuja. Kehitettyä analyysikehikkoa voidaan jatkotutkimuksissa hyödyntää analysoitaessa puutuoteteollisuutta myös muilla maantieteellisillä alueilla sekä kehittyneillä että kehittyvillä markkinoilla.
  • Wan, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: minli.wan@helsinki.fi (sähköposti)
Vadim Goltsev. (2014). Estimation of potential production of energy wood in the Leningrad region of Russia. https://doi.org/10.14214/df.171
Avainsanat: ilmastonmuutos; metsähake; tekninen saavutettavuus; hankintaketju
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Arvio energiapuun tuotannon mahdollisuuksista Leningradin alueella Venäjällä Venäjän metsissä on maailman suurin puuvaranto eri tarkoituksiin. Puun kasvavan kysynnän tyydyttämiseksi metsätaloutta on tehostettava Venäjällä. Tässä tutkimuksessa analysoitiin energiapuuvaroja Leningradin alueella metsätalouden tehostamisen kannalta ja ottamalla huomioon teknisiä, yhteiskunnallistaloudellisia ja ilmastoon liittyviä kysymyksiä. Arvio tehtiin käyttämällä resursseihin perustuvaa lähestymistapaa ja tilastollisia, spatiaalisia ja kustannustehokkuuden analyyseja. Alueellisesti ja piiritasolla analysoitiin kolmea energiapuuvarojen potentiaalin skenaariota, jotka perustuivat erilaiseen metsätalouden tehokkuuteen. Tarkoituksena oli vertailla puunhankintaketjujen tehokkuutta, arvioida metsähakkeen tuotannon työllisyysvaikutuksia ja analysoida metsähakkeen kustannuskilpailukykyä. Ilmastonmuutoksen vaikutuksia analysoitiin metsien tekniseen saavutettavuuteen ja korjattavaan teollisuus- ja energiapuun tilavuuteen. ”Sallittu” –skenaariossa energiapuun saatavuus kasvoi 4,1 miljoonasta kuutiometristä 6,3 miljoonaan kuutiometriin (+54 %) ”Viimeaikainen” -skenaarioon verrattuna. ”Mahdollisuuksien” –skenaariossa energiapuun kokonaistilavuus oli 9,2 miljoonaa kuutiometriä (+124 % verrattuna ”Viimeaikaiseen” -skenaarioon). Piiritasolla vastaavat lisäykset energiapuupotentiaalissa olivat +50 % ja +83 %. Venäläisissä hakkuuyrityksissä keskimääräinen hakkuutyön tuottavuus oli 20-30% pienempi kuin Suomessa. Energiapuun saatavuusskenaario ja metsähakkeen tekemiseen käytetyn hakkurin tyyppi vaikuttivat työllisyyteen. ”Mahdollisuuksien” –skenaario lisäsi työpaikkojen määrää 84 %:lla ”Viimeaikaiseen” –skenaarioon verrattuna. Metsähake oli 2-3 kertaa kalliimpaa kuin maakaasu ja kivihiili, mutta halvempaa kuin raskas polttoöljy. Talvihakkuukausi lyhenee 3-4 päivällä vuosikymmenessä. Metsien teknisen saavuttamattomuuden vuoksi tyypillisen suuremman puunkorjuuyrityksen tappiot voivat olla noin 360 000 euroa vuodessa jo vuoteen 2015 mennessä. Tutkimusalueella on paljon energiapuuta, mutta sen käyttöä rajoittavat tekniset ja taloudelliset tekijät. Tässä tutkimuksessa ehdotettu menetelmä voisi auttaa hakkuuyrityksiä ja paikallisviranomaisia ennustamaan energiapuun hyödyntämisen taloudellisia ja sosiaalisia vaikutuksia.
  • Goltsev, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: goltsev@student.uef.fi (sähköposti)
Sergio Demiguel. (2014). Growth and yield modelling for optimal multi-objective forest management of eastern Mediterranean Pinus brutia. https://doi.org/10.14214/df.170
Avainsanat: metsäsuunnittelu; metsän kehitysdynamiikka; sekamalli; kalibrointi; biomassa ja hiili; ei-puuaineiset tuotteet
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Pinus brutia -männiköiden kasvun ja tuotoksen mallinnus monitavoitteista metsänhoitoa varten itäisen Välimeren maissa P. brutia -mänty on tärkeä puulaji Välimeren maiden metsissä. Se on merkittävä sekä ekologiselta että sosioekonomiselta kannalta, koska P. brutia -metsät tuottavat puun lisäksi ei-puuaineisia tuotteita sekä erilaisia ekosysteemipalveluja. Puulajin tärkeydestä huolimatta P. brutia -männyn hoidosta on vasta vähän tutkimustietoa. Väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli lisätä tietoa P. brutia -männyn kasvusta ja tuotoksesta monitavoitteista metsätaloutta silmällä pitäen. Tutkimuksessa kehitettiin puutason kasvumallit sekä tasa- että eri-ikäismetsätaloutta varten. Lisäksi sovitettiin runkokäyräyhtälöt eri puutavaralajien tilavuuden ennustamista varten, sekä biomassamallit puun eri osien biomassan laskemiseksi. Tutkimuksessa vertailtiin vaihtoehtoisia ennustamisstrategioita, joita voidaan soveltaa kiinteäparametrisiin malleihin ja sekamalleihin.
  • Demiguel, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: sergio.demiguel@uef.fi (sähköposti)
Katri Hamunen. (2013). Forest owners’ social networks – possibilities to enhance knowledge exchange. https://doi.org/10.14214/df.169
Avainsanat: yksityismetsänomistajat; homogeenisuus; päätöksentekotilanne; sosiaalinen asema; sosiaalinen verkostoanalyysi; vertaisoppiminen
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsänomistajien sosiaaliset verkostot – mahdollisuus tiedonkulun vahvistamiseen Metsänomistajan ympärillä olevat henkilöt vaikuttavat omistajan päätöksentekoon. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin metsänomistajien yhteyksiä eri henkilöihin ja organisaatioihin sosiaalisen verkostoanalyysin avulla. Pyrkimyksenä oli määritellä sekä tehokkaita tiedonsiirron kanavia omistajien tavoittamiseen että näiden omaa päätöksentekoa tukevia verkostorakenteita. Tietoa suomalaisten yksityismetsänomistajien sosiaalisista verkostoista kerättiin postikyselyllä ja puhelinhaastatteluilla kahdessa eri päätöksentekotilanteessa, puukaupassa (n=753) ja vapaaehtoisessa metsien monimuotoisuuden turvaamisessa (n=44). Tutkimuksessa määritettiin vertaisoppimisen käsite metsänomistajien keskuudessa ja tarkasteltiin vertaisverkostojen olemassaoloa ja kehittämismahdollisuuksia. Vertaisoppimisen aineisto kerättiin metsänomistajien ja metsäammattilaisten fokusryhmähaastatteluissa (n=43) sekä havainnoimalla ja haastattelemalla omistajien oppimispiiriä (n=7). Sosiaalisen verkostoanalyysin kvantitatiivisilla menetelmillä laskettiin omistajien egosentristen verkostojen tunnuksia. Suojeluprosessia ja omistajien keskinäistä vuorovaikutusta tarkasteltiin laadullisilla teorialähtöisillä analyyseillä. Tulosten mukaan monilla omistajilla on yksi luottoammattilainen, kun he tekevät puukauppaa tai vapaaehtoista suojelusopimusta. Omistajan sosiaalinen verkosto on tyypillisesti laajempi, jos hän omistaa paljon metsää. Verkosto on laajempi myös silloin, kun metsänomistaja tekee merkittävän päätöksen kuten pysyvän suojelusopimuksen. Omistajasukupolven vaihtuessa on tärkeää pyrkiä säilyttämään olemassa olevat suhteet aiemmin tilan hoitoon osallistuneisiin ammattilaisiin, jotta metsiä koskeva päätöksenteko on aktiivista. Monimuotoisuuden suojeluprosessit osoittivat, että metsäsuunnitelma on keino edistää myös muita kuin puuntuotantoon tähtääviä toimenpiteitä. Omistajien keskinäisiä vertaisverkostoja löytyy etenkin perheistä ja maaseudulta naapureiden keskuudesta. Kaupungeissa omistajat tapaavat toisiaan pääasiassa asiantuntijoiden järjestämissä tapahtumissa. Näissä tilaisuuksissa on vain vähän tilaa omistajien keskinäiselle kommunikaatiolle. Metsänomistajakerhot ovat harvoja omistajien itsensä ylläpitämiä käytäntöjä. Jotta omistajien omistajaidentiteetti vahvistuu, olisi tarpeen kehittää omistajien itsensä ylläpitämiä, tarpeeksi homogeenisia vertaisryhmiä. Vertaisryhmien aiheiden tulee keskittyä erilaisiin omistajia kiinnostaviin asioihin. On tärkeää tukea metsään liittyvän tiedon siirtymistä myös perheiden sisällä ja mentor-omistajien kautta
  • Hamunen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: katri.hamunen@uef.fi (sähköposti)
Tanja Myllyviita. (2013). Sustainability assessment of forest resources – tools for a problem-orientated approach. https://doi.org/10.14214/df.168
Avainsanat: kriteerit ja indikaattorit; elinkaariarviointi; monikriteeriarviointi; ongelman määrittelyn menetelmät; kestävä kehitys
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsävarojen kestävän käytön arviointi – keinot ongelmalähtöiseen lähestymistapaan Metsien kestävää käyttöä on arvioitu erilaisilla menetelmillä mutta tulosten tulkinta on haastavaa, ja johtaa usein harhaanjohtaviin loppupäätelmiin. Ratkaisu edistyneempään ja läpinäkyvempään kestävän kehityksen arvioimiseen voitaisiin löytää yhdistämällä laadullisia ja määrällisiä menetelmiä. Laadullisten menetelmien avulla tutkimusongelma voitaisiin huolellisesti määritellä, kun puolestaan määrällisten menetelmien avulla saadaan tietoa vaihtoehtojen paremmuusjärjestyksestä. Ensimmäisen osatutkimuksen perusteella voidaan todeta, että laadullisten ja määrällisten menetelmien yhdistelmät soveltuvat kestävän kehityksen arvioimiseen. Toisessa osatutkimuksessa hyödynnettiin laadullista kartoitusmenetelmää ja monikriteeriarviointia kulttuurisen kestävän kehityksen indikaattorien määrittelemiseksi. Haastatellut asiantuntijat määrittelivät yhteensä 49 indikaattoria, mutta menetelmien yhdistäminen osoittautui haasteelliseksi. Kolmannessa osatutkimuksessa monikriteeriarviointia ja elinkaariarviointia käytettiin sellun ja biodieselin eri raaka-aineiden vertaamiseen. Globaalit biomassat aiheuttivat vähemmän ympäristövaikutuksia verrattuna paikallisiin biomassoihin. On kuitenkin mahdollista, että jos biodiversiteettivaikutukset olisi sisällytetty arviointeihin, olisivat tulokset suosineet paikallisia biomassoja. Neljännessä osatutkimuksessa useita painotustekniikoita sovellettiin elinkaariarvioinnissa liittyen eri talotyyppien ympäristövaikutusten arvioimiseen. Talojen paremmuusjärjestys muuttui riippuen siitä, mitä painotus- ja aggregointimenetelmää hyödynnettiin. Väitöskirjan päätulos on, että kestävyyttä voidaan arvioida erilaisilla menetelmillä ja työkaluilla, mutta niihin liittyy useita menetelmällisiä haasteita. Jonkin verran löydettiin todisteita laadullisten ja määrällisten menetelmien yhdistämisen hyödyistä, mutta jatkossa tulisi kiinnittää enemmän huomiota siihen, miten eri menetelmät liitetään toisiinsa. Ongelmalähtöisempi lähestymistapa kestävän kehityksen arvioimiseen parantaisi prosessin läpinäkyvyyttä, toiminnallisuutta ja hyväksyttävyyttä.
  • Myllyviita, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: tanja.myllyviita@ymparisto.fi (sähköposti)
Jussi Laurila. (2013). Moisture content, weight loss and potential of energy wood in South and Central Ostrobothnia regions in western Finland. https://doi.org/10.14214/df.167
Avainsanat: bioenergia; energiapuu; kokopuu; energiapuun mittaus; kanto; metsäenergia
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Energiapuun kosteus, massahävikki ja potentiaali Etelä- ja Keski-Pohjanmaan alueella Työn tavoitteena oli edistää energiapuun käyttöä sekä parantaa energiapuun laatua alueellisesti. Kosteus on energiapuun merkittävin laatutekijä. Tuoreesta puusta suunnilleen puolet on vettä, joka energiakäytön kannalta on ongelmallista. Energiapuuta voidaan kuivata joko keinokuivaamalla tai kuivaamalla luonnonolosuhteissa. Energiakäyttöön nostetut kuusen (Picea abies L. Karst.) kannot kuivuvat suotuisissa olosuhteissa hakkuuaukealla ja tienvarsivarastossa melko nopeasti. Tässä tutkimuksessa kantojen keskimääräinen kosteus oli 31 % kuukauden kuluttua kannonnostosta. Pieniläpimittainen kokopuuna korjattu energiapuu ei kuivu tehokkaasti tienvarsivarastossa sillä noin vuoden kuluttua korjuusta kokopuun keskimääräinen kosteus tienvarsivarastossa oli 43 %. Varastoinin aikana pieniläpimittaisella kokopuulla havaittiin merkittävä massahävikki 37 % metsän ja lämpölaitoksen välillä. Kaikkein tehokkaimmaksi kuivausmenetelmäksi tässä tutkimuksessa osoittautui puristuskuivaus. Alin kosteus 30 % saavutettiin koivulla (Betula pubescens Ehrh.) 38 MPa paineella ja 30 sekunnin puristusajalla. Puristuskuivauksen energiankulutus on vain murto-osa verrattuna veden höyrystämiseen lämpöenergian avulla. Etelä- ja Keski-Pohjanmaan teknis-taloudellinen metsäenergiapotentiaali oli 1,6 TWh/v. Potentiaalilaskelmat tehtiin tässä tutkimuksessa, kuten yleensä, tuoreelle puulle ja näin ollen todellinen potentiaali olisi suurempi käytettäessä kuivaa puuta. Absoluuttisen kuivalle puulle alueen potentiaali oli 1,9 TWh/v. Energiapuun ominaisuudet vaihtelevat laajasti energiapuutavaralajista, kuivausmenetelmästä, varastointi- ja sääolosuhteista johtuen. Energiapuun ominaisuuksien tunteminen ja laadun hallinta edistävät uusiutuvan metsäenergian käyttöä ja vähentävät riippuvuutta fossiilisista polttoaineista.
  • Laurila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jussi.laurila@gmail.com (sähköposti)
Jinnan Gong. (2013). Climatic sensitivity of hydrology and carbon exchanges in boreal peatland ecosystems, with implications on sustainable management of reed canary grass (Phalaris arundinacea, L.) on cutaway peatlands. https://doi.org/10.14214/df.166
Avainsanat: ilmastonmuutos; mallinnus; hiilen kierto; ruokohelpi; Suoekosysteemi; hydrologia
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Ilmastonmuutoksen vaikutus boreaalisten suoekosysteemien vesitalouteen ja kasvihuonekaasujen päästöihin sekä ruokohelven kasvuun tuotannosta vapautuneilla turvekentillä Väitöskirjatyössä tutkittiin, miten ilmastonmuutos vaikuttaa boreaalisten suoekosysteemien vesitalouteen ja kasvihuonekaasujen päästöihin sekä ruokohelven kasvuun tuotannosta vapautuneilla turvekentillä. Tätä varten laadittiin simulointimalleja, jotka kuvaavat kohosoiden ja aapasoiden hydrologisia olosuhteita ja niiden herkkyyttä ilmastotekijöiden vaihtelulle ja ilmastonmuutokseen (ilman hiilidioksidipitoisuuden ja lämpötilan kohoaminen sekä sadannan muuttuminen) Suomen eri osissa. Tehtyjen mallilaskelmien avulla arvioitiin miten ilmastonmuutos vaikuttaa luonnontilaisten ja turvetuotannosta vapautuneilta soilta tapahtuviin kasvihuonekaasupäästöihin sekä ruokohelven kasvuun tuotannosta vapautuneilla turvekentillä, ja miten ruokohelpeä voidaan tällaisissa olosuhteissa käyttää hyväksi ilmastonmuutoksen hillinnässä. Koko Suomen yli ulottuneet mallilaskelmat osoittivat, että luonnontilaisten soiden pohjaveden pinta voi laskea ilmaston lämmetessä sadannan lisääntymisestä huolimatta tämän vuosisadan loppuun mennessä verrattuna nykyilmastoon. Tämän seurauksena soiden merkitys hiilidioksidin sidonnassa vähenisi samalla, kun metaanipäästöt lisääntyisivät. Koko maan tasolla nämä muutokset vähentäisivät tuntuvasti luonnontilaisten soiden merkitystä ilmastonmuutoksen hillinnässä. Erityisesti maan etelä- ja länsiosissa suot voivat muuttua hiilen nieluista hiilen lähteiksi tämän vuosisadan loppupuolella. Tehdyt mallilaskelmat osoittivat myös, että ruokohelven kasvu on suuresti riippuvainen pintaturpeen kosteudesta. Tämän vuoksi ruokohelven kasvu tuotannosta vapautuneilla turvekentillä on herkkä suhteessa pohjavedenpinnan syvyyteen sekä sateiden määrään ja toistuvuuteen. Ilman hiilidioksidipitoisuuden ja lämpötilan kokoaminen voi lisätä ruokohelven kasvua tulevaisuudessa, mutta samanaikaisesti tapahtuva pohjavedenpinnan lasku ja pintaturpeen kuivuminen voivat vähentää tuntuvasti ruokohelven kasvua verrattuna potentiaaliseen kasvuun. Ruokohelpikasvuston kyky sitoa hiiltä oli tehtyjen mallilaskemien mukaan kuitenkin vielä tämän vuosisadan loppupuolella likimain yhtä suuri kuin vastaavan luonnontilaisen suokasvuston. Riittävän korkea pohjavedenpinta on avainasemassa pyrittäessä maksimoimaan ruokohelven kasvua tuotannosta vapautuneilla turvekentillä, olipa kysymyksessä nykyinen tai nykyistä lämpimämpi ilmasto.
  • Gong, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: jinnang@student.uef.fi (sähköposti)
Anna Lintunen. (2013). Crown architecture and its role in species interactions in mixed boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.165
Avainsanat: Pinus sylvestris; Betula pendula; lajikohtainen kilpailuvaikutus; valokilpailu; vedenkuljetussolukon rakenne
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Latvusarkkitehtuuri ja sen rooli lajien välisessä vuorovaikutuksessa boreaalisessa sekametsässä Tutkin väitöskirjassani puiden latvuksen rakennetta ja sen roolia lajien välisessä vuorovaikutuksessa sekametsässä. Aiheesta tekee kiehtovan latvusrakenteen joustavuus eli puut vastaavat herkästi kasvuympäristössään tapahtuviin muutoksiin muokkaamalla rakennettaan. Kiinnostus puulajiston monimuotoisuutta suosivaa metsänkasvatusta kohtaan on kasvussa, mutta silti tiedämme melko vähän siitä, miten pääpuulajiemme latvusrakenne toimii kilpailtaessa elintilasta ja resursseista metsiköiden sisällä. Väitöskirjassani keskityin selvittämään miten puiden rungon, oksien ja versojen muodostama latvusrakenne muuttuu naapuripuista johtuvan kilpailun vaikutuksesta, ja onko muutoksissa naapuripuulajista johtuvia eroja. Halusin myös ymmärtää paremmin minkälainen suhde on latvuksen ulkoisella ja puuaineen sisäisellä rakenteella. Väitöskirjani tulokset osoittavat, että mänty ja koivu vastaavat molemmat latvuskilpailuun mm. kasvattamalla vähemmän ja pienempiä oksia, joissa lehdetön osuus oksan pituudesta kasvaa. Lajien välillä näyttää kuitenkin olevan eroa biomassan suhteellisessa jakautumisessa, sillä nuorilla koivuilla pääoksien osuus kokonaisbiomassasta kasvoi kilpailun lisääntyessä rungon kustannuksella, kun taas nuorilla männyillä rungon biomassaosuus kasvoi. Männyn ja koivun latvusrakenne muuttuu paitsi naapuripuiden koon, lukumäärän ja etäisyyden suhteen myös naapuruston pääpuulajin suhteen. Sekä mänty että koivu kasvoivat toistensa ympäröimänä enemmän pituutta, mutta niiden kokonaiskasvu oli alhaisempi verrattuna lajitovereiden ympäröimiin yksilöihin. Selvitimme tuloksen taustoja metsiköiden valaistussimulaatioiden avulla ja havaitsimme, että koivikko päästi tiheissä metsiköissä valoa latvuston läpi samanpituista männikköä enemmän, mutta harvemmissa metsiköissä tätä eroa ei ollut. Tulosten mukaan ennustettaessa latvusrakennetta ja kasvua, naapuripuiden lajityypillinen rakenne on otettava huomioon niiden kilpailuvaikutusta arvioitaessa. Tulokseni osoittavat myös, että puun solukoiden rakenne on yhteydessä ulkoiseen latvusrakenteeseen. Vesi kulkee puun sisällä juurista ylös haihduttaviin lehtiin vedenkuljetussoluista muodostuneissa putkimaisissa rakenteissa. Vedenkuljetussolujen läpimitta leveni odotetusti ylhäältä alaspäin etäisyyden funktiona. Tämän lisäksi solukoko pieneni ja solutiheys kasvoi hyppäyksenomaisesti siirryttäessä rungosta oksiin, pääoksista sivuhaaroihin ja koivun tapauksessa oksista lehtiruoteihin. Myös lehtiruodeissa solukoko vaihteli lehden pinta-alan funktiona. Näyttääkin siltä, että myös vedenkuljetussolukon rakenne heijastaa joustavan latvusrakenteen välityksellä kasvuympäristön tilaa kuten latvuskilpailua.
  • Lintunen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: anna.lintunen@helsinki.fi (sähköposti)
Markku Saarinen. (2013). Männyn kylvö ja luontainen taimettuminen vanhoilla ojitusalueilla – turvemaiden uudistamisen erityispiirteitä. https://doi.org/10.14214/df.164
Avainsanat: Pinus sylvestris; laikutus; ojitetut turvemaat; mätästys; metsän uudistaminen; vedenpinnan taso; turpeen kosteus; turpeen vedenpidätys; kasvillisuussukkessio; raaka-humus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Tämän väitöstyön tavoitteena oli selvittää vähäravinteisille ojitusalueille ominaisia kasvu-paikkatekijöitä toisen kuivatuksen jälkeisen puusukupolven perustamisen näkökulmasta. Tarkastelun kohteeksi valittiin pintakasvillisuuden kehityksen, pintaturpeen rakenteen, vedenpinnan tason sekä turpeen vedenpidätyskyvyn vaikutukset männyn kylvön ja luontai-sen uudistamisen onnistumiseen. Rahkasammalpintojen kadotessa ja kangasmaille ominaisten sammallajien lisääntyessä ojitusalueiden kasvupaikat menettävät vähitellen niille alun perin ominaisen luontaisen taimettumisherkkyytensä. Luontaisen uudistamisen onnistuminen vanhalla ojitusalueella edellyttää näin ollen vähintäänkin kevyttä maanpinnan rikkomista. Kasvillisuussukkession etenemisestä riippuu myös se, onko ojitusaluekuviolla karikkeista muodostunutta raaka-humuskerrostumaa, jonka ilmaantuminen on rahkasammalpintojen katoamisen jälkeen merkittävin luontaista taimettumisherkkyyttä heikentävä muutos vanhoilla ojitusalueilla. Päätehakkuun jälkeen pohjakerroksen kasvillisuusmuutokset ovat usein varsin hitaita varsinkin varpu- ja puolukkaturvekankailla, mikäli vedenpinnan taso ei nouse kovin korkealle. Kasvillisuuden kokonaispeittävyys laikuissa pieneni ja kehitys hidastui huomatta-vasti, kun vedenpinnan taso vastasi hyvässä kuivatustilassa olevan ojitusalueen vedenpinnan tasoa. Uudistusalan kunnostusojitus heti muokkauksen yhteydessä on siten tehokas toimen-pide pyrittäessä hidastamaan laikkupintojen peittymistä kasvillisuuteen. Mätästysaloilla suh-teellisen kookkaat, yli 25 cm:n korkuiset mättäät pysyivät pitkään kasvipeitteettöminä ja varsinkin silloin, kun ne oli tehty syvältä nostetusta hyvin maatuneesta turpeesta. Kylväen tai luontaisesti tapahtuva metsänuudistaminen on vedenpinnan tason vaihtelun (laikut ja jyrsinvaot) ja turpeen kuivumisherkkyyden (mättäät) vuoksi hyvin sääoloille herkkiä uudistamismenetelmiä. Sadannan ja lämpötilan suhteen pitkäaikaiskeskiarvoa edus-tavan kasvukauden aikana taimettumistulos on todennäköisesti parempi mätästetyllä kuin laikutetulla uudistamisalalla. Mättäät ovat taimettumiselle suotuisampia varsinkin sellaisina vuosina, jolloin herkästi vaihteleva vedenpinnan taso laikutetulla uudistamisalalla nousee loppukesän aikana liian korkealle. Tämä laikuissa havaittava vedenpinnan tason taimien syntymiselle epäedullinen vaihtelu on keskimääräisen kasvukauden aikana todennäköisempi ongelma kuin turpeen liiallinen kuivuminen mättäiden pintakerroksessa. Laikut ovat par-haimmillaan kuivien ja lämpimien kasvukausien aikana, jolloin mättäiden liiallinen kuivu-minen on todennäköisintä. Sateiden aiheuttaman vedenpinnan tason vaihtelun vuoksi laikutus on tarkoituksen-mukainen maanpinnan valmistusmenetelmä lähinnä luontaisen uudistamisen yhteydessä. Kylvö on turvallisinta tehdä mättäisiin ja mahdollisimman pian mätästyksen jälkeen ennen mättäiden pintakerrosten kuivumista.
  • Saarinen, Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos Sähköposti: markku.saarinen@metla.fi (sähköposti)
Yohama Puentes Rodriguez. (2013). Heterobasidion annosum s.l. and wood degradation of Norway spruce (Picea abies): the effects of sectioning, crown type and wood properties. https://doi.org/10.14214/df.163
Avainsanat: laho; puuainesprofiili; puuntiheys; kasvuominaisuudet; pelkistävien sokereiden saanto
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Zhang Chao. (2013). Seasonal response of biomass growth and allocation of a boreal bioenergy crop (Phalaris arundinacea L.) to climate change. https://doi.org/10.14214/df.162
Avainsanat: Hiilidioksidi; lämpötila; veden saanti; viljelmän ikä; biomassan kasvu; biomasssan allokointi; ruokohelpi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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 (sähköposti)
Sannamaija Susiluoto. (2013). Growth limitation of trees and carbon balance of the vegetation in the treeline zone in north eastern Lapland. https://doi.org/10.14214/df.161
Avainsanat: nielu; lähde; resurssi; porot; laidunnus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Puiden kasvua rajoittavat tekijät ja kasvillisuuden hiilitase Koillis-Lapin puurajalla Väitöskirjan aiheena oli tutkia mitkä tekijät rajoittavat puiden kasvua puurajalla Värriössä, sekä miten poronlaidunnus vaikuttaa puurajan kasvillisuuteen ja puurajaekotonin hiilitaseeseen. Puiden kasvua rajoittavia tekijöitä tutkittiin kahden hypoteesin kautta, jotka olivat nielun ja resurssien rajoitushypoteesit. Resurssien rajoitushypoteesi piti sisällään sekä typen että hiilen aiheuttamat rajoitukset. Tutkimuksessa käytettiin kolmea eri manipulaatiokoetta, jotka olivat silmujen poisto, neulasten poisto sekä lannoitus. Tulokset osoittivat, että kasvu oli selkeästi resurssirajoitteista. Tuloksista resurssirajoitteisuutta tukivat lannoituksen ja silmujen poiston aiheuttamat lisäykset kasvussa sekä hidastunut rungon läpimitan kasvu neulasten poiston seurauksena. Lisäksi, haihduntavirtaus ei hidastunut silmujen poiston seurauksena. Lannoitus myös lisäsi hiili-isotooppi suhdetta (p=0.054), joka myös tuki resurssin rajoitushypoteesia. Poronlaidunnus vaikutti kasvillisuuteen sitoutuneisiin hiilivarantoihin 85 % alhaisemman jäkäläbiomassan kautta. Myös lajien peittävyydet muuttuivat laidunnuksen ansiosta. Hiilen nettovaihto korreloi varpupeitteen kanssa, mutta varpujen peittävyys ei muuttunut laidunnuksen seurauksena. Kokonaisuudessaan laidunnus ei vaikuttanut hiilen virtoihin tutkimusalueella, koska jäkälien tuottavuus on alhaista ja laidunnuksella ei ollut vaikutusta myöskään maahengitykseen tai maahan sitoutuneisiin hiilivarantoihin. Tulokset osoittivat että puiden kasvu tutkimusalueella on resurssien rajoittamaa. Poronlaidunnus vaikuttaa eri kasvilajien peittävyyteen ja kasvillisuuteen varastoituneeseen kokonaishiilen määrään, mutta ei tuottavuuteen tai maan hiilivarantoihin. Sekä puurajan mahdollinen eteneminen ja puurajan puubiomassan kasvu voivat potentiaalisesti vaikuttaa huomattavasti näiden ekosysteemien hiilivarastoihin. Koska porot saattavat vaikuttaa puurajapuiden taimiaineksen vakiintumiseen, lisätutkimus laidunnuksen ja puurajan etenemisen vuorovaikutuksesta olisi tarpeen.
  • Susiluoto, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: Sanna.Susiluoto@gmail.com (sähköposti)
Antti Lukkarinen. (2013). Growth rhythm, height growth and survival of Russian larch (Larix Mill.) provenances in greenhouse and field conditions in Finland. https://doi.org/10.14214/df.160
Avainsanat: alkuperä; fenologia; silmun puhkeaminen; päätesilmu; syysväritys; taimituhot
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Venäläisten lehtikuusialkuperien (Larix Mill.) kasvurytmi, pituuskasvu ja elävyys kasvihuone- ja maasto-olosuhteissa Suomessa Tässä työssä tutkittiin 20 venäläisen lehtikuusialkuperän (Larix Mill.) ja viiden vertailuerän taimien kasvurytmiä, pituuskasvua ja elävyyttä kylvövuonna kasvihuoneessa sekä kolmantena ja neljäntenä kasvukautena maastokokeilla Etelä- (Punkaharju 61°49′N, 29°19′E) ja Pohjois-Suomessa (Kivalo 66°19′N, 26°38′E). Alkuperien välisiä eroja selitettiin niiden kotipaikkojen maantieteellisillä ja ilmastollisilla muuttujilla. Leveysaste selitti 74% alkuperien välisistä eroista kasvujakson pituudessa kasvihuoneessa kylvövuonna. Maastokokeella Punkaharjulla pohjoista alkuperää olevien siperianlehtikuusien (Larix sibirica Ledeb.) silmut puhkesivat ensimmäisenä, mutta dahurianlehtikuusilla (Larix gmelinii Rupr.) pituuskasvu alkoi hieman aikaisemmin. Alkuperän lämpösumma ja leveysaste selittivät niiden välisiä eroja pituuskasvussa. Kivalossa neljän kasvukauden jälkeen maastossa pohjoisilla alkuperillä oli paras elävyys ja pituuskasvu. Punkaharjulla alkuperien välillä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja elävyydessä. Eteläistä alkuperää olevilla dahurianlehtikuusilla oli selvästi paras pituuskasvu Punkaharjulla ja vähiten nisäkästuhoja. Kasvun päättymiseen Punkaharjulla vaikuttivat päivänpituus sekä mahdollisesti syksyn alenevat lämpötilat. Pohjoisista kylmistä ilmastoista kotoisin olevat alkuperät muodostivat päätesilmunsa ensin. Myös syysväritys ja neulasten variseminen tapahtui niillä aikaisemmin kuin eteläisemmilla alkuperillä. Dahurianlehtikuusien hyvä pituuskasvu ja niiden kyky hyödyntää koko kasvukauden pituus tehokkaasti Punkaharjulla on osoitus niiden tuotospotentiaalista. Niillä näytti myös olevan keskimäärin vähemmän nisäkkäiden aiheuttamia tuhoja. Näistä seikoista huolimatta nykyisin käytössä oleva siperianlehtikuusen Raivolan kanta on edelleen luotettavin vaihtoehto lehtikuusenviljelyyn koko Suomessa ilmastoon sopeutumisen kannalta. Näiden potentiaalisten lehtikuusialkuperien ja –lajien (sekä niiden hybridien) tutkimusta on syytä jatkaa.
  • Lukkarinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: antti.lukkarinen@pp.inet.fi (sähköposti)
Meeri Pearson. (2013). Maximizing peatland forest regeneration success at lowest cost to the atmosphere: Effects of soil preparation on Scots pine seedling vitality and GHG emissions. https://doi.org/10.14214/df.159
Avainsanat: laikutus; CO2; metsäojitettu suo; avohakkuu; mätästys; CH4; ja N2O vuot; kuivuus- ja märkyysstress
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsätaloudellisten ja ilmastollisten näkökulmien yhteensovittaminen ojitettujen soiden metsänuudistamisessa: maanmuokkauksen vaikutukset männyntaimien elinvoimaisuuteen ja kasvualustan kasvihuonekaasupäästöihin Tutkimuksessa selvitettiin avohakkuun jälkeen tapahtuvan maanmuokkauksen vaikutuksia sekä männyn uudistamisen onnistumiseen että kasvualustan kasvihuonekaasupäästöihin paksuturpeisilla, mäntyvaltaisilla turvekankailla. Kolmen istutusta seuranneen kasvukauden havaintojen perusteella mätästys johti parhaaseen taimien eloonjääntiin, kasvuun ja elinvoimaisuuteen pääosin turvemaan parantuneen ilmavuuden vuoksi. Sitä vastoin mättäissä ei voitu havaita korkeampia maanlämpötiloja eikä nopeampaa hajotusta laikutukseen ja muokkaamattomaan käsittelyyn verrattuna, mikä on vastoin yleistä käsitystä mätästyksen hyödyistä. Uudistaminen laikuissa epäonnistui täysin viljelykohdan liiallisen märkyyden takia. Laikutettaessa on erityisen tärkeää kuoria humuskerros pois ilman että turvemaanpintaan syntyy kuoppia. Tavoitteena on aikaansaada mahdollisimman tasainen, paljastunut turvepinta. Kontrolloiduissa oloissa turvekasvualustassa yhden kasvukauden ajan kasvaneet männyntaimet osoittivat erinomaista sekä veden niukkuuden että liiallisen märkyyden sietokykyä, sillä kuolleisuus jäi alhaiseksi. Kuivuusstressin vaikutus voitiin kuitenkin havaita taimissa juurten ja versojen heikentyneenä kasvuna, mykorritsallisten juurenkärkien määrän vähenemisenä ja juurten hydraulisen johtavuuden huononemisena. Ankarasta kuivuudesta huolimatta varsinkin uusien neulasten fotokemiallinen tehokkuus (Fv/Fm) pysyi korkealla tasolla. Tämän voidaan katsoa edistävän toipumista, jos veden saatavuus kasvualustasta myöhemmin paranee. Polyamiinianalyysin perusteella uudet neulaset osoittautuivat myös suojautuneemmiksi juuriin ja versoihin verrattuina kuivuusstressiä vastaan. Kasvualustan liialliselle märkyydelle altistetut taimet taas eivät juurikaan osoittaneet merkkejä stressistä. Voitiin myös havaita, että koeympäristö- ja olosuhteet – kasvihuone tai maasto – vaikuttivat männyntaimien stressinsietokykyyn. Toisin kuin kontrolloiduissa oloissa maastossa taimien Fv/Fm oli sitä alhaisempi, mitä märempi kasvualusta oli, ja alhaisinta se oli laikuissa. Samantyyppisissä muokkauspinnoissa, eli kuiva laikku verrattuna märkään laikkuun ja naveromätäs verrattuna kääntömättääseen, maankosteuden ei kuitenkaan voitu havaita vaikuttaneen taimien kasvuun tai elinvoimaisuuteen. Kummankaan tutkitun maanmuokkausmenetelmän kokonaisilmastovaikutukset eivät kolmen seurantavuoden jaksolla poikenneet muokkaamatta jätetystä. Siten pelko siitä, että maanmuokkaus lisäisi kasvihuonekaasujen päästöjä on aiheeton ainakin suhteellisen niukkaravinteisilla, mäntyvaltaisilla ojitusalueilla.
  • Pearson, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: meeri.pearson@helsinki.fi (sähköposti)
Jaakko Repola. (2013). Modelling tree biomasses in Finland. https://doi.org/10.14214/df.158
Avainsanat: kuusi; koivu; mänty; Puun biomassa; biomassamallit
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Puun biomassan mallinus Suomessa Tässä työssä laadittiin männylle (Pinus sylvestris L), kuuselle (Picea abies [L.] Karst) ja koivulle (Betula pendula Roth and Betula pubescens Ehrh.) biomassan ennustemallit. Mallien avulla voidaan ennustaa puun maanpäällisen kokonaisbiomassan sekä puun eri osien kuten rungon, kuoren, oksien, neulasten, lehtien, kannon ja juurten biomassat (kuivamassat). Mallien laadinta-aineisto koostuu 102 eri puolella Suomea sijaitsevista kivennäismaan metsiköistä, joista oli kerätty kaikkiaan 1648 koepuuta (908 mäntyä ja 613 kuusta ja 127 koivua). Regressiomallit laadittiin puun eri osille sekä maanpäälliselle kokonaisbiomassalle. Maanpäällisille puun osille laadittiin kolme erilaista malliperhettä ja kanto- ja juuribiomassalle kummallekin yksi. Yksinkertaisimmassa mallissa selittäjinä käytettiin puun läpimittaa ja pituutta. Yksityiskohtaisemmat mallit perustuivat pituuden ja läpimitan lisäksi yleisesti metsäninventoinnissa mitattaviin muuttujiin (latvusraja, rinnankorkeusikä, 5-vuoden sädekavu, kuoren paksuus) Mallien taustaoletuksena oli, että puun eri osien väliset biomassasuhteet vaihtelevat puusta ja metsiköstä toiseen. Nämä tekijät huomioitiin soveltamalla mallien laadinnassa menetelmää, jossa puun eri osamallien parametrit estimoitiin yhtäaikaisesti. Monivastemallinuksella voitiin hyödyntää parametrien estimoinnissa tehokkaasti osamallien välisiä korrelaatioita. Laadituilla monivastemalleilla saavutettiin etuja verrattuna menetelmään, jossa puun eri osamallit oletetaan riippumattomaksi. Ennusteiden kalibroiminen uuteen metsikköön on joustavampaa, parametrien keskivirheet ovat pienemmät ja osamallien ennusteiden summautuvuus kokonaisbiomassaan (additiivisyys) toteutuu paremmin. Lisäksi monivastemallin rakenne mahdollistaa ennustevirheiden laskennan mille tahansa puun eri osien kombinaatioille. Laaditut mallit tuottavat johdonmukaisia ennusteita puun eri osien biomassoista ja niiden suhteista. Yleisperiaatteena mallien soveltamiselle on, että aina tulisi käyttää malleja jotka perustuivat pituuden ja läpimitan lisäksi muihin yleisesti metsien inventoineissa käytettyihin muuttujiin. Näin voidaan paremmin ottaa huomioon eri tekijöiden vaikutus puun biomassaan tai puun eri osien välisiin biomassasuhteisiin ja pienentää aineiston edustavuudesta aiheutuvaa harhaa.
  • Repola, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jaakko.repola@metla.fi (sähköposti)
Anna-Maija Niskanen. (2013). Clonal variation in Scots pine (Pinus sylvestris) and in transgenic silver birch (Betula pendula). https://doi.org/10.14214/df.157
Avainsanat: klooni; muuntelu; geenisiirto; sieniyhteisö; metsänjalostus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Kloonien muuntelu männyllä (Pinus sylvestris L.) ja siirtogeenisellä rauduskoivulla (Betula pendula Roth) Tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida männyn kloonien ja siirtogeenisten rauduskoivulinjojen muuntelua ja sen syitä. Eritysesti huomiota kiinnitettiin kloonaamisen ja siirtogeenin aiheuttamiin vaikutuksiin jalostusohjelmissa. Vanhempien genotyypin merkitystä kloonien tuottamisen yhteydessä tutkittiin kokeessa, jossa männyn embryogeeniset linjat aloitettiin dialleeli-risteytyksestä peräisin olevista, vielä kehittyvistä siemenistä. Viljelmien menestymistä arvioitiin kolmessa vaiheessa: aloitusvaiheessa, ylläpitoviljelyssä ja somaattisten alkioiden kypsymisvaiheessa. Männyn kloonien pituuskasvua ja rungon muotoa arvioitiin 10-vuotisessa kenttäkokeessa, jossa verrattiin juurrutettuja pistokkaita samaa alkuperää oleviin siementaimiin. Yksittäisen geenisiirron, sokerijuurikkaan kitinaasi IV geenin, vaikutusta siirtogeenisen rauduskoivun kasvuun, sienitautien kestävyyteen, juuriston sieniyhteisön rakenteeseen ja puun fenologiaan tutkittiin 3-vuotisessa mikrolisättyjen siirtogeenisten ja villityyppisten rauduskoivujen kenttäkokeessa. Tulokset osoittivat, että männyn somaattisten alkioiden menestymiselle aloitus- ja kypsymisvaiheessa äidin genotyypin vaikutus oli suurempi kuin isän. Äidin genotyypin vaikutus väheni ylläpitoviljelyn aikana, jolloin isän vaikutus tuli enemmän esille. Männyn kenttäkokeelta saadut tulokset osoittivat, että männyn pituuskasvussa puun genotyypillä oli suuri merkitys riippumatta siitä oliko puu alkujaan juurrutettu pistokas vai siementaimi. Siirtogeenisyys rauduskoivulla aiheutti pituuskasvun heikkenemistä ja fenologisia poikkeavuuksia verrattuna kontrolleihin. Muissa tutkituissa ominaisuuksissa siirtogeeniset puut eivät poikenneet satunnaisesti valituista villityypin rauduskoivuista ja siirtogeenisten linjojen muuntelu oli samalla tasolla villityypin koivujen kloonien kanssa. Päätelmänä tuloksista voidaan sanoa, että sekä männyn somaattinen embryogeneesi että juurrutettujen pistokkaiden kasvu on suuresti riippuvainen genotyypistä. Siitä johtuu että männyn pistokkaista tuotettuja klooneja voidaan käyttää jalostusohjelmissa pituuskasvun arvioimiseen. Yksittäisen kitinaasigeenin siirtäminen rauduskoivuun ei parantanut juurikaan rauduskoivun kestävyyttä sienitauteja vastaan, mutta se ei myöskään häirinnyt sieniyhteisöä juuriston yhteydessä. Rauduskoivun siirtogeeniset linjat olivat kuitenkin yhtä muuntelevia kuin villityypin koivut, joten ne soveltuvat valintaan koivun jalostusohjelmissa.
  • Niskanen, University of Helsinki, Department of Agricultural Sciences Sähköposti: anna-maija.niskanen@helsinki.fi (sähköposti)
Yrjö Nuutinen. (2013). Possibilities to use automatic and manual timing in time studies on harvester operations. https://doi.org/10.14214/df.156
Avainsanat: aikatutkimus; työntutkimus; hakkuukone; työvaihe
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Automaattisen ja manuaalisen työajanmittauksen soveltuvuus hakkuukoneen aikatutkimuksissa Työaikatutkimukset ovat olleet keskeisessä roolissa hakkuukonetyön tutkimuksissa aina siitä alkaen kun ensimmäisiä malleja kokeiltiin. Tänä päivänä aikatutkimusten aiheet ovat laajentuneet hakkuukoneiden teknologian ja työmenetelmien kehittämisestä aina kuljettajien ammattitaidon ja työhyvinvoinnin lisäämiseen sekä ympäristökysymyksiin. Hakkuukonetyön tutkimuksissa on jo hyödynnetty 2000-luvun uusinta mittausteknologiaa. Tällöin on myös tärkeää selvittää eri mittausmenetelmien soveltuvuutta ja yhteensopivuutta työaikatutkimuksessa. Väitöskirjan tavoitteena oli selvittää automaattisen ja manuaalisen työajanmittauksen soveltuvuutta hakkuukoneen aikatutkimuksissa, jotta nopeatahtista hakkuukonetyötä voitaisiin entistä paremmin ymmärtää ja kehittää. Manuaalisessa työajanmittauksessa metsätyöntutkija havainnoi silmämääräisesti hakkuukoneen työskentelyn liikkeitä ja tallentaa niiden ajat mukana kannettavalle maastotallentimelle. Automaattisessa työajanmittauksessa puolestaan ns. tiedonlouhintaohjelmat tallentavat erilaiset liikeajat suoraan hakkuukoneen tietokoneelle. Tutkimuksen tulosten mukaan manuaalinen aikatutkimus ei aina anna riittävää kuvaa hakkuukonetyöstä, sillä ihminen kykenee havaitsemaan vain osan nopeasti vaihtuvista hakkuukoneen liikkeistä. Ihmisen joustavaa havainnointia tarvitaan kuitenkin vastaisuudessakin kokonaisten työprosessien ja poikkeuksellisten toimintojen mittaukseen. Tutkimus vahvisti, että hakkuukoneen tietojärjestelmästä työaikaa keräävää automaattista mittausta tarvitaan jatkossa entistä enemmän hakkuukonetyön kuvaamiseen. Automaattinen mittaus mahdollisti yhtäaikaisten hakkuukoneen liikkeiden rekisteröimisen. Automaattisen mittauksen etu on, että sillä voidaan kerätä tehokkasti ja tarkasti laajoja aineistoja sekä tuottaa tietoa tasapuolisesti kaikissa olosuhteissa. Tutkimuksessa havaittiin, että hakkuukoneen normaalista toimintajärjestyksestä poikkeavat tekijät saattavat aiheuttaa virheitä automaattiseen mittaukseen. Tutkimuksessa kehitettiin automaattiseen mittaukseen perustuva aikatutkimusmenetelmä, jossa hakkuukoneen työ on paloiteltu työvaiheisiin. Menetelmän etu on, että työajanmittaus voidaan kohdistaa juuri tutkimusongelman kannalta tärkeimpiin työn osiin. Menetelmällä työaikaa on mahdollista mitata myös perinteisellä manuaalisella mittauksella, jolloin molempien mittaustapojen edut voidaan yhdistää.
  • Nuutinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: yrjo.nuutinen@metla.fi (sähköposti)
Terhi Rasilo. (2013). Connecting silvan and lacustrine ecosystems: transport of carbon from forests to adjacent water bodies. https://doi.org/10.14214/df.155
Avainsanat: hiilitase; valuma-alue; boreaalinen; lateraalinen hiilen kulkeutuminen; rantavyöhyke
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsä- ja vesiekosysteemien yhteys: puuston sitoman hiilen kulkeutuminen vesistöihin Metsät, suot ja järvet ovat tyypillisiä havumetsävyöhykkeen ympäristöjä. Veden liikkuminen eli hydrologinen kierto ja hiilen kierto yhdistävät ne toisiinsa. Ekosysteemien välisiä hiilivirtoja tunnetaan kuitenkin verraten huonosti, koska ekosysteemejä on perinteisesti tutkittu erikseen. Ilmastonmuutoksen edetessä tulee kuitenkin yhä tärkeämmäksi tarkastella yksittäisten kohteiden sijaan kokonaisuuksia. Väitöskirjatutkimukseni tarkasteleekin maa- ja vesiekosysteemien kytkeytymistä toisiinsa. Tutkin valuma-aluetason hiilivirtoja maastomittauksin ja mallintamalla. Lisäksi tutkin laboratoriossa yksittäisten taimien yhteyttämän hiilen allokaatiota eli jakautumista juuri- ja versobiomassan kasvuun sekä hengitykseen. Tavassa, jolla eri puulajit allokoivat sidottua hiiltä maanalaisiin ja -päällisin osiin, oli lajikohtaisia eroja, jotka heijastavat sopeutumista erilaisiin olosuhteisiin. Symbionttiset mykoritsasienet ovat tärkeitä puiden kasvun kannalta ja tutkimustulosteni osoittavat tiettyjen sienilajien voivan muuttaa allokaatiosuhteita. Havaitsin myös sekä yhteytyksen että hengityksen kasvavan maan lämpötilan kohotessa, mutta muutokset kompensoivat toisensa eikä sidotun hiilen määrä muuttunut. Hiilen kiertoa säätelevät prosessit ovat erilaisia maa- ja vesiympäristöissä. Metsäekosysteemin ja ilmakehän välisiä hiilivirtoja säätelevät ennen kaikkea biologiset prosessit kuten yhteyttäminen ja hajotus, kun taas järven ja ilmakehän väliseen hiilenvaihtoon vaikuttavat voimakkaasti fysikaaliset tekijät kuten vesipatsaan kerrostuneisuutta säätelevä konvektio ja tuulen aiheuttama turbulenssi. Maaperä on vakaa ympäristö, jossa kaasut liikkuvat lähinnä molekyläärisen diffuusion avulla, kun taas vesistöissä ne kulkeutuvat liikkuvan vesimassan mukana eli turbulenttinen diffuusio on tärkeämpi. Horisontaalisesti maalta veteen liikkuvan veden mukana maaperän kaasuja ja liuenneita orgaanisia yhdisteitä päätyy vesistöihin. Metsän hiilitaseeksi kutsutaan yhteyttämällä sidotun ja hengityksessä ja hajotuksessa vapautuvan hiilimäärän erotusta. Taseen avulla voidaan arvioida metsän roolia hiilinieluna tai lähteenä. Maa- ja vesiekosysteemejä on tarkasteltava yhdessä, sillä vesistöjen kautta palautuu ilmakehään lopulta merkittäviä määriä metsissä sidottua hiiltä. Tutkimukseni osoittaa, että hiiltä poistuu metsistä veden mukana vesistöihin ja kulkeutumista säätelee erityisesti kuljettavan veden määrä. Ilmastonmuutoksen edetessäkin yleistyvien rankkasateiden jälkeen maalta vesistöihin kulkeutuvan hiilen vaikutus oli tutkimusalueellani selkein purossa. Väitöskirjatutkimukseni osoittaa, että metsistä vesistöihin kulkeutuva hiili voi pienentää metsän hiilitasetta jopa puoleen. Sen vuoksi on tärkeää tarkastella hiilitaseita maisematasolla eri ympäristöjen väliset hiilivuot huomioiden.
  • Rasilo, University of Helsinki, Department of Environmental Sciences Sähköposti: terhi.rasilo@helsinki.fi (sähköposti)
Hermanni Aaltonen. (2012). Exchange of volatile organic compounds in the boreal forest floor. https://doi.org/10.14214/df.154
Avainsanat: karike; juuret; metsämaa; kammiomenetelmä; VOC; ilmakemia
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Boreaalisen metsänpohjan haihtuvien orgaanisten yhdisteiden vaihto Maaekosysteemit tuottavat ilmakehään suuria määriä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, jotka nimensä mukaisesti sisältävät pääasiassa hiiltä ja vetyä, mutta monet myös esimerkiksi happea ja typpeä. Haihtuvia orgaanisia yhdisteitä kutsutaan usein lyhenteellä VOCs englanninkielisen nimensä mukaisesti (Volatile Organic Compounds). Kasvien lisäksi myös maaperä ja vesistöt ovat VOC-lähteitä, mutta niiden suhteellinen osuus ekosysteemien kokonaistuotosta on huonosti tunnettu. Haihtuviin orgaanisiin yhdisteisiin kuuluu laaja joukko reaktiivisia yhdisteitä, muun muassa terpeenejä, alkoholeja ja aldehydejä. Voimakkaasta reaktiivisuudestaan johtuen nämä yhdisteet osallistuvat ilmakehän kemiallisiin reaktioihin; alailmakehän otsonin- ja hiukkasmuodostuksen kautta niillä on vaikutuksia aina ilmanlaatuun ja maapallon säteilytasapainoon saakka. Tässä tutkimuksessa oli tavoitteena kehittää menetelmiä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden mittaamiseen ja tutkia niiden vuodenaikaista vaihtelua boreaalisen havumetsän pohjakerroksessa. VOC-tuottoa mitattiin ympärivuotisesti useamman vuoden ajan maasto-olosuhteissa sekä laboratoriossa päästöjen lähteiden sekä ajallisen ja paikallisen vaihtelun selvittämiseksi. Mittaukset suoritettiin kammio- ja gradienttimenetelmillä ja yhdisteet analysoitiin massaspektrometreillä. Mittaukset osoittivat, että boreaalinen metsänpohja tuottaa runsaasti erilaisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat peräisin sekä karikkeesta että maaperän aktiivisista komponenteista, kuten juuret ja mikrobit. Merkittävimmäksi lähteeksi osoittautui karike, jossa sekä maatuvilla kasvinosilla että hajottajilla on roolinsa kokonaispäästöissä. Boreaalisella vyöhykkeellä vuodenajoilla on suuri vaikutus ekosysteemien toimintaan, ja tämä havaittiin myös haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöissä, jotka olivat selvästi suurempia keväisin ja syksyisin. Yksittäisistä ympäristötekijöistä lämpötila ja kosteus vaikuttivat eniten VOC-päästöjen suuruuteen. Suuret paikalliset erot metsänpohjan sekä maaperän rakenteessa ja olosuhteissa näkyivät päästöjen voimakkaana vaihteluna mittauspisteiden välillä. Tutkimuksessa mitattiin myös merkittävimpien kasvihuonekaasujen (CO2, CH4 ja N2O) vuota maaperästä, mutta vaikka nekin ovat riippuvaisia maaperän biologisesta aktiivisuudesta ja ympäristöoloista, ei yhteyttä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöihin havaittu. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että boreaalisen metsänpohjan osuus ekosysteemin VOC-kokonaispäästöistä vaihtelee muutamien prosenttien ja useiden kymmenien prosenttien välillä vuodenajasta riippuen. Tuloksia voidaan käyttää esimerkiksi ilmakemian malleissa, josta reaktiivisten orgaanisten yhdisteiden tuotto latvuston alla on aiemmin käytännössä kokonaan puuttunut.
  • Aaltonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: hermanni.aaltonen@helsinki.fi (sähköposti)
Riina Jalonen. (2012). Belowground pathways for nitrogen transfer from a tropical legume tree to an associated fodder grass. https://doi.org/10.14214/df.153
Avainsanat: juurieritteet; mykorritsasienten verkostot; Gliricidia sepium; Dichanthium aristatum; Rhizophagus intraradices; isotooppitekniikat
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Typensiirron maanalaiset mekanismit trooppisen palkokasvipuun ja viljelykasvin välillä peltometsäviljelyssä Maailmalta tunnetaan tuhansia puulajeja, jotka muodostavat symbioosin ilmakehän typpeä sitovien bakteerien kanssa. Nämä palkokasvipuut voivat auttaa ylläpitämään tai parantamaan maaperän hedelmällisyyttä maatalousmailla ja vähentää samalla kemiallisten typpilannoitteiden tarvetta. Tavat, joilla ilmakehästä sidottu typpi siirtyy viljelykasvien käyttöön, tunnetaan kuitenkin huonosti. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin palkokasvipuiden typpipitoisten juurieritteiden sekä mykorritsasienten muodostamien verkostojen merkitystä kasvienvälisessä typensiirrossa. Mykorritsasymbionttien sienirihmat voivat sulautua ja muodostaa maaperässä verkostoja, joita pitkin typpeä voi siirtyä kasvista toiseen. Tutkimuksessa käytettiin esimerkkinä trooppista rehuntuotantoon tarkoitettua peltometsäviljelmää, jossa Gliricidia sepium -palkokasvipuita kasvatetaan Dichanthium aristatum -rehuheinän kanssa. Vaikka puut latvotaan säännöllisesti ja latvokset kuljetetaan pois koealalta, puulta on aiemmissa tutkimuksissa havaittu siirtyvän runsaasti typpeä heinälle. Tässä tutkimuksessa typensiirtoa mitattiin lisäämällä puun lehtiin luonnossa harvinaista typen 15-isotooppia ja mittamalla muutokset heinän typpi-15-pitoisuudessa. Puista eri tavoin vapautuvan typen isotooppikoostumuksen vaihtelua tutkittiin kasvihuonekokeiden sekä matemaattisen mallinnuksen avulla. Puu ja heinä muodostivat koealalla symbiooseja saman mykorritsasienilajin kanssa. Typensiirto kasvista toiseen mykorritsasienten verkostojen kautta on siten mahdollista. Kasvihuonekokeissa jopa 14 prosenttia heinän typestä 10 viikon aikana oli peräisin maanalaisesta typensiirrosta puulta, pääasiassa juurieritteistä. Typensiirto mykorritsasienten verkostoja pitkin vastasi 2,5 prosenttia heinän kokonaistypestä ja 18 prosenttia kaikesta maanalaisesti siirtyneestä typestä. Typpeä myös siirtyi sitä enemmän, mitä tehokkaammin sienet olivat kolonisoineet puun juuret ja mitä pienempi oli heinän typpipitoisuus. Arviot typensiirrosta vaihtelivat moninkertaisesti puun erittämän typen oletetun isotooppikoostumuksen mukaisesti. Isotooppikoostumuksen huolellinen arviointi on siksi tärkeää luotettavien tulosten saamiseksi. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että juurieritteet ja mykorritsasienten verkostot mahdollistavat merkityksellisen maanalaisen typensiirron palkokasvipuilta viljelykasveille. Perinteinen käsitys, että typpeä vapautuisi palkokasvipuilta muiden kasvien käyttöön ensisijaisesti puiden lehtikarikkeen tai latvosten hajotessa, näyttää uuden tutkimustiedon valossa riittämättömältä. Peltometsäviljelmien suunnittelua ja hoitomenetelmiä tulisi arvioida uudelleen ja kehittää, niin että ne hyödyntävät lajien luontaisia vuorovaikutuksia, edistävät maanalaista typensiirtoa ja parantavat siten maatalouden ekologista kestävyyttä.
  • Jalonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: riina.jalonen@helsinki.fi (sähköposti)
Kirsi Kettula. (2012). Towards professional growth: essays on learning and teaching forest economics and marketing through drama, role-play and reflective journals. https://doi.org/10.14214/df.152
Avainsanat: Metsätieteet; asiantuntijuus; yliopisto-opetus; draama; roolipelit; oppimispäiväkirjat
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Kohti ammatillista kasvua: esseitä metsäekonomian ja markkinoinnin oppimisesta ja opettamisesta draaman, roolipelien ja oppimispäiväkirjojen avulla Nopeasti muuttuva työelämä asettaa uusia haasteita yliopisto-opetukselle, ja varsin yleinen käsitys on, että opiskelijoiden tulisi yliopisto-opinnoissaan oppia myös työelämässä vaadittavia yleisiä taitoja. Nykyinen korkeakouluopetus ja työelämän tarpeet eivät kuitenkaan näytä kohtaavan tarpeeksi hyvin. Tämä tutkimus on omalta osaltaan kuromassa umpeen havaittua työelämän ja opetuksen välistä eroa. Väitöskirjassa tutkitaan mahdollisuutta edistää työelämätaitoja simuloimalla työelämän tilanteita tai käsittelemällä draaman keinoin täysin fiktiivisiä tilanteita. Tavoitteena oli tuottaa tietoa metsäekonomian ja markkinoinnin opetuksen kehittämiseen, jotta opetus antaisi opiskelijoille entistä parempia valmiuksia toimia asiantuntijana työelämässä. Tavoitteena oli myös tuottaa uutta tietoa draamasta ja roolipeleistä opetusmenetelminä yliopistotasoisessa opetuksessa ja keinona kehittää asiantuntijatiedon osa-alueita. Tutkimusmenetelmien osalta tavoitteena oli tutkia oppimispäiväkirjoja tutkimusmateriaalina sekä kehittää välineitä oppimispäiväkirjoissa esiintyvän reflektoinnin analysoimiseen. Väitöskirja on monitieteellinen, monimenetelmäinen tutkimus, jonka aineisto koostuu opiskelijoiden oppimispäiväkirjoista, pienryhmähaastattelusta ja lomakkeilla kerätystä palautteesta. Oppimispäiväkirjat ja haastattelu analysoitiin laadullisen tutkimuksen menetelmiä käyttäen, ja osatutkimuksissa analyysiluokkia luotiin sekä induktiivisesti (aineistolähtöisesti) että deduktiivisesti (teorialähtöisesti). Määrällisiä analyysimenetelmiä (mm. ANOVA, t-testi) käytettiin kyselylomakkeiden analysoinnissa ja laadullisen aineiston jatkoanalysoinnissa. Väitöskirja koostuu yhteenvedosta, kolmesta julkaistusta (tai julkaistavaksi hyväksytystä) esseestä ja yhdestä esseekäsikirjoituksesta. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että draama ja roolipelit ovat varteenotettavia opetusmenetelmiä yliopistotasoisessa opetuksessa. Molempien opetusmenetelmien avulla voidaan edistää osa-alueita, joita tarvitaan asiantuntijuuden kehittymisessä. Roolipeleillä voidaan lisäksi osittain korvata työssä tapahtuvaa oppimista, mikäli aitojen työelämäkokemusten järjestäminen ei ole jostain syystä mahdollista. Verrattaessa draamaa ja roolipelejä toisiinsa roolipeli näyttää sopivan opetusmenetelmänä paremmin tilanteisiin, joissa tavoitteena on keskittyä jonkin tietyn taidon tai aihealueen oppimiseen. Draaman vahvuudeksi havaittiin sen kyky ohjata opiskelijoita arvioimaan kriittisesti sekä opiskeltavan ilmiön perusperiaatteita että opiskelijan omaa asennetta ja suhdetta käsiteltävään aiheeseen. Tutkimustulokset osoittavat myös, että opiskelijoiden reflektointitaidot eivät kehity itsekseen, joten niiden kehittämiseen täytyy kiinnittää huomiota korkeakouluopetuksessa. Tutkimustuloksia voidaan soveltaa metsäalan opetuksen ohella myös muiden alojen opetuksessa keskiasteella ja korkeakouluissa. Asiantuntijatiedon kehittämisestä saatava tieto on siirrettävissä koulutussektorin ulkopuolelle hyödyttämään eri alojen yritysten henkilöstön kehittämistä ja sisäistä koulutusta.
  • Kettula, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: kirsi.kettula@aalto.fi (sähköposti)
Timo Pakkala. (2012). Spatial ecology of breeding birds in forest landscapes: an indicator species approach. https://doi.org/10.14214/df.151
Avainsanat: alueelliset mittakaavat; metsien biodiversiteetti; metso; metsälintujen lajirunsaus; pohjantikka; sateenvarjolaji
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Pesimälinnuston spatiaalinen ekologia metsämaisemissa: indikaattorilajitarkastelu Indikaattorilajeja on ehdotettu kuvaamaan ekosysteemien yleistä tilaa ja niiden biodiversiteettiä. Tässä työssä tutkittiin eteläsuomalaisen metsämaiseman pesimälinnustoa kartoituslaskennoin. Työn keskeisinä tavoitteina oli löytää sopivia indikaattorilintulajeja, jotka ennustaisivat koko metsälinnuston lajimäärää ja tiheyttä usealla alueellisella mittakaavalla sekä tutkia indikaattorilajien esiintymiseen ja vaihteluun liittyviä tekijöitä metsämaisemissa. Indikaattorilajiehdokkaita etsittiin tilastollisten mallien avulla. Parhaimmiksi koko metsälinnuston usean mittakaavan indikaattorilajeiksi havaittiin pikkusieppo Ficedula parva, varpuspöllö Glaucidium passerinum sekä pohjantikka Picoides tridactylus. Koko linnuston lajimäärän vaihtelua selittivät parhaiten pienimittakaavaiset ja usean indikaattorilajin mallit. Tulokset osoittavat sen, että huolellisesti valitun indikaattorilajijoukon avulla on mahdollista tehokkaasti arvioida koko metsälinnuston monimuotoisuutta. Kolmen edellämainitun lajin tiheydet olivat suuria metson Tetrao urogallus soidinpaikkojen ympäristöissä, joissa myös koko metsälinnuston lajimäärä oli korkea. Metson tiheys ilmentää myös yleistä riistarikkautta koko Suomen mittakaavassa. Metsoa voidaankin pitää hyvänä ehdokkaana metsäluonnon sateenvarjolajiksi. Pohjantikan esiintymiseen havaittiin vaikuttavan sekä lajin alueellinen dynamiikka että metsämaiseman laatu. Lajienväliset vuorovaikutukset voivat kuitenkin vaikuttaa pohjantikan reviirin laatuun ja heijastua sen kannan kehitykseen. Työn tulokset viittaavat siihen, että erilaisilla metsäympäristön laadullisilla kynnysarvoilla voi olla merkittäviä vaikutuksia pohjantikan ja muiden lintulajien esiintymiseen metsämaisemissa.
  • Pakkala, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: timo.pakkala@hotmail.fi (sähköposti)
Ning Li. (2012). A quest for corporate sustainability in forest-based industry: a resource-based perspective. https://doi.org/10.14214/df.150
Avainsanat: yritysvastuu; kilpailuetu; yritys vastuun standardit; yritysten sosiaalinen ja taloudellinen suorituskyky; resurssiperustainen näkökulma (RBV); strateginen yritysvastuu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Kestävyys metsäteollisuudessa: resurssipohjainen näkökulma Kasvava kiinnostus kestävään kehityksen näkyy myös yritysten strategioissa yhä merkittävämmin. Huoli siitä, miten yritysten vastuuta voidaan arvioida ja johtaa tehokkaammin on kuitenkin edelleen avoin kysymys. Siten, vaikka vuorovaikutus yritysten strategian, kestävyyden ja yritysten kilpailukyvyn välillä on saanut laajaa huomiota teorian ja käytännön tutkimustyössä, ilmiö on edelleen huonosti tunnettu erityisesti Metsäteollisuuden alueella. Tämä on paradoksaalista, kun kyse on alasta, jolla yhteiskuntavastuun kysymykset ovat korostuneita luonteeltaan. Tämä väitöskirja pyrkii täyttämään em. aukon lähestyen kestävyyden käsitteistöä ns. resurssipohjaisen teorian näkökulmasta. Väitöskirja identifioi eturivin kestävyyden käsitteistöä ja sen käyttöä ja vertaa tätä saatua käsitteistöä yritysten kestävyyden ”suorituskykyyn”, kilpailukyyn sekä taloudelliseen suoriutumiseen. Tulosten perusteella näyttää siltä, että sekä suuria että pieniä metsäteollisuusyrityksiä, ohjaavat yritysten sidosryhmien orientaatiot. Samalla, kun pieniä metsäteollisuuden yrityksiä kuvaa epävirallinen vastuukriteerien hallinta, kommunikointi ja käyttö, niin valtaosaa suurten metsäyhtiöiden toiminnasta näyttäisi kuvaavan kestävyyden kriteerien käyttö voiton maksimointiin sekä suhteellisen puolustava asenne niiden ydinliiketoimintaa kohtaan. Siten, vaikka tulokset tukevat aiempia tutkimuksia tuottavuuden positiivisesti korrelaatiosta kestävyyden kriteerien kanssa, yritysten nykyiset strategiat estävät tämän potentiaalin kokonaisvaltaista hyödyntämistä. Keskeisin tulos ehkä onkin, että alan voimakkaissa muutoksissa, strategiat ovat jääneet jälkeen yritysvastuukysymysten vaatimien rakenteellisten muutosten tasolla. Yritysvastuun toteuttaminen näyttää vaativan käsitteen kokonaisvaltaisen sisällyttämisen yrityksen strategiaan sekä läheisen yhteyden yrityksen viiteryhmiin. Tämä taas näyttäisi vaativan organisaation sisäisiä muutoksia.
  • Li, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: ning.li@helsinki.fi (sähköposti)
Sabaheta Ramcilovic-Suominen. (2012). Forest law compliance in the High-Forest Zone of Ghana: an analysis of forest farmers’ livelihoods, their forest values, and the factors affecting law compliance behaviour. https://doi.org/10.14214/df.149
Avainsanat: metsäpolitiikka; Ghana; metsäyhteisöt; elinkeinot; metsälakien noudattaminen
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsälakien noudattaminen Ghanan metsävyöhykkeellä: viljelijöiden elinkeinojen, heidän metsiin liittyvien arvojen ja heidän lain noudattamiseen vaikuttavien tekijöiden tarkastelu. Laittomat metsätoimet saavat yhä enemmän huomiota yhtenä metsäkatojen ja maailman trooppisten metsien heikkenemisen syistä. Laittomien metsätoimien, eritoten laittomien hakkuiden, aiheuttamat ongelmat on tunnistettu jo 1990-luvulla ja niihin on pyritty löytämään ratkaisuja kansainvälisillä, alueellisilla ja kahdenvälisillä aloitteilla. Kansainvälinen strategia laittomien metsätoimien ja lainsäädännön vastaisen toiminnan suhteen on keskittynyt erityisesti laittomiin hakkuisiin (puunkorjuuseen vastoin kansallisia lakeja) ja metsäsäädösten toimeenpanoon. Tämä väitöskirja edistää olemassa olevaa tietoa ja tieteellistä kirjallisuutta metsälakien noudattamisesta ja niitä määrittävistä syistä. Siinä käsitellään lainvalvonnan ja toimeentulon suhteita, yksittäisten kansalaisten motivaatioita ja kontekstuaalisia syitä, jotka vaikuttavat säännösten noudattamiseen. Tutkimus perustuu tapaustutkimukseen, jossa kartoitettiin säännösten noudattamista ghanalaisissa trooppisten metsien vyöhykkeellä (ns. High-Forest alue) metsäpeltoviljelystä elantonsa saavissa yhteisöissä. Aluksi tutkitaan yhteisöjen elinkeinorakennetta ja Euroopan yhteisön ja Ghanan tasavallan vapaaehtoista kumppanuussopimusta metsälainsäädännön soveltamisen valvonnasta, metsähallinnosta ja yhteisöön suuntautuvasta puutuotteiden kaupasta (Artikkeli 1). Artikkelissa 2 tutkitaan maanviljelijöiden metsään liittyviä arvoja ja näiden arvojen mahdollista vaikutusta siihen miten viljelijät noudattavat metsäsääntöjä. Kolmannessa artikkelissa tutkitaan motivaatioita ja seikkoja, jotka vaikuttavat viljelijöiden suhtautumiseen virallisiin tai valtion metsäsääntöihin. Lopuksi neljännessä artikkelissa ehdotetaan analyyttistä viitekehystä metsälain noudattamiselle ja esitellään ne tekijät ja muuttujat, jotka vaikuttavat lakien noudattamiseen yksilötasolla ja ryhmissä. Tutkimusmateriaali koskien metsästä toimeentulonsa saavia yhteisöjä ja Ghanan FLEGT - toimintasuunnitelman puitteissa allekirjoittaman vapaaehtoisen kumppanuussopimuksen vaikutusta yhteisöjen elinkeinorakenteeseen kerättiin asiantuntijakyselyllä. Viljelijöiden metsään liittyviä arvoja ja erilaisten metsäsäännösten noudattamista kartoitettiin haastatteluilla Ghanan trooppisten metsien vyöhykkeellä (ns. High-Forest alue). Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen että FLEGT:in vapaaehtoisilla kumppanuussopimuksilla olisi sekä positiivisia että negatiivisia vaikutuksia paikallisten yhteisöjen metsäelinkeinoihin. Lisäksi tulokset viittaavat siihen että viljelijät antavat enemmän painoarvoa niille metsään liittyville arvoille, joilla on suora vaikutus heidän elinkeinoonsa, ml. metsien säilyminen sekä ympäristö- ja talousarvot. Lakien noudattamisesta tutkimus osoittaa, että maanviljelijöiden käyttäytymiseen vaikuttavat monet syyt, kuten sääntöihin ja viranomaisiin yhdistetty mielikuva reiluudesta ja legitiimiydestä, sosiaaliset ja kulttuuriset normit, sanktioiden pelko ja metsävarojen tarve sekä elinkeinona että kotitarpeisiin. Lisäksi tutkimus osoittaa että viljelijöiden metsään liittyvät arvot saattavat jossain määrin vaikuttaa säännösten noudattamiseen. Lopuksi tutkimuksessa esitetään sääntöjen noudattamisen teorioihin ja saatavilla olevaan kirjallisuuteen pohjautuen ne muuttujat, jotka vaikuttavat käyttäytymiseen yksilötasolla (esim. kannustimet, legitimiteetti ja sosiaaliset ja henkilökohtaiset normit) ja ryhmä- tai yhteiskuntatasolla (lainsäädännölliset rajoitteet, poliittinen asema, korruptio, omistusoikeudet ja markkinat).
  • Ramcilovic-Suominen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: sabaheta.ramcilovic-suominen@efi.int (sähköposti)
Jones Abrefa Danquah. (2012). Restoration of degraded dry semideciduous forest ecosystems in Ghana: Effects of African mahogany species on soil chemistry, tree diversity and the application of leaf morphometrics for provisional seed zonation. https://doi.org/10.14214/df.148
Avainsanat: Khaya; Entandrophragma; mahonki; lehden morfometria; fenotyyppinen plastisuus; siemenvyöhyke; ympäristögradientti; maaperäkemia
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Rappeutuneiden kuivien puolivihantien metsäekosysteemien palauttaminen Ghanaan: Afrikkalaisten mahonkilajien vaikutukset maaperän kemiaan, puiden monimuotoisuuteen ja lehtien morfometrian soveltamiseen tilapäisillä siemenvyöhykkeillä Kuivat puolivihannat metsät Ghanassa ja muualla Länsi-Afrikassa tuottavat runsaasti erilaisia ekosysteemipalveluja alueelle turvaamalla suurten jokien vesivaroja, toimimalla tärkeässä roolissa hiilen kierron dynamiikassa ja puskurina savannivyöhykkeen leviämiselle sekä turvaamalla kotoperäisiä kasviekosysteemejä. Ihmisen aiheuttamat toistuvat pensaspalot ja väestönkasvun aiheuttama lisääntynyt maataloustoiminta ovat muuntaneet tai uhkaavat muuttaa suuren osan näitä puskurimetsiä puuttomaksi tai vähäpuustoiseksi savanniksi, jotka eivät sitten kelpaa enää maatalousmaaksikaan. Alueiden luontaista palautumista erilaisista häiriöistä vaikeuttavat monet tulokasrikkakasvit, jotka haittaavat puuston luonnollista uudistumista ja osaltaan siten lisäävät näiden metsien häviämisvauhtia. Alueiden ennallistamisessa ja metsittämisessä pyritään käyttämään paikallisiin ympäristöolosuhteisiin parhaiten sopeutuneita kotoperäisiä puulajeja ja siten edesauttamaan ekosysteemien luontaista uudistumista sekä edistämään paikallisten puulajien hyötykäyttöä; erityisesti afrikkalaiset mahonkilajit ovat tässä työssä kiinnostava mahdollisuus. Väitöskirjatyön tarkoituksena oli tutkia afrikkalaisten mahonkien (Khaya anthotheca ja K. ivorensis) sopeutumispotentiaalia ja käyttöä hävitettyjen tai rappeutuneiden kuivien puolivihantien puskurimetsäekosysteemien ennallistamisessa ja uudistamisessa. Tätä tutkittiin selvittämällä eri mahonkipopulaatioiden fenotyyppisen plastisuuden tasoja, ekogeografista ja morfometristä vaihtelua sekä geneettistä samankaltaisuutta. Lisäksi työssä arvioitiin metsiköiden rakenteen ja luontaisen puuston tiheyden vaikutuksia mahonkilajien käyttöön, ja arvioitiin mahonkien vaikutuksia paikallisen puulajiston monimuotoisuuteen ja maaperän kemiallisiin ominaisuuksiin. K. ivorensis -mahongin fenotyyppi muuttui sademäärän mukaan, mikä osoittaa lajin suurta fenotyyppistä plastisuutta. K. antotheca -mahongin fenotyyppinen plastisuus oli puolestaan pieni. Käytännössä K. ivorensis -mahonkia voitaisiin siis käyttää metsityksessä paljon useammalla eri ekologisella alueella kuin K. antotheca -mahonkia. Tulokset viittasivat myös etelä-pohjoissuuntaiseen klinaaliseen (clinal) suhteeseen lehtien ominaisuuksissa, jolloin korkeammilta leveysasteilta kerättyjä siemeniä voidaan istuttaa samalle vyöhykkeelle tai siirtää alemmille leveysasteille, joissa on suuremmat sademäärät. Tulokset osoittivat, että sekametsänä kasvavat mahonkilajit edistävät erilaisten kotoperäisten puulajien kasvua ja nopeuttavat metsäekosysteemien ennallistumista. Lisäksi todettiin, että sekakasvustona kasvava mahonkiviljelmä voi parantaa maaperän laatua ja lisätä kasvullista monimuotoisuutta prosessissa, jossa pyritään palauttamaan kuiva puolivihanta metsävyöhyke Ghanaan.
  • Danquah, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: jones.abrefa@uef.fi (sähköposti)
Kyle Eyvindson. (2012). Integration of preference elicitation and the development of alternative forest plans: focusing on the requirements of the decision maker. https://doi.org/10.14214/df.147
Avainsanat: metsäsuunnittelu; Päätöksentekoa tukevat työkalut; preferenssitiedon hankinta; vuorovaikutteinen metsäsuunnittelu; monikriteerinen päätösanalyysi
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Nykyaikainen metsäsuunnittelu keskittyy usein sellaisille käsitteellisille tasoille kuin strateginen, taktinen ja operatiivinen suunnittelu. Suunnitelmat on toteutettu käyttämällä simulointi- ja optimointiohjelmistoja, jotka perustuvat tieteellisiin malleihin ja matemaattiseen ohjelmointiin. Kuitenkin päätöksentekijän /jien (PT) preferenssit määrittelevät optimaalisen aikataulun metsänhoidolle. Metsäsuunnitelmia tuotettaessa menetelmän tulisi olla mahdollisimman vapaa suunnittelijan omista arvoista ja mielipiteistä. Jotta lähestymistapa olisi mahdollisimman PT-ystävällinen, pitäisi päätöksentekijälle esittää useita metsänsuunnittelun vaihtoehtoja, joiden perusteella PT voi tehdä aidosti henkilökohtaisen valintansa. Tuotettujen metsäsuunnitelmien tulisi vastata metsänomistajan sen hetkisiä toiveita ja mieltymyksiä. Jotta suunnitelmien kustannusten ja laadun välille saadaan tasapaino, tarvitsemme työkaluja joilla muokata metsäsuunnittelua paremmin asiakaslähtöiseksi. Tämän tutkimuksen ensimmäinen tavoite oli analysoida eri preferenssien hankintamenetelmiä, sekä selvittää saadun tiedon määrän vaikutus suunnitelman valintaan. Artikkeleissa I ja II suunnitelma valittiin a posteriori menetelmän avulla. Artikkelissa III preferenssien hankinta toteutettiin interaktiivisesti, siten, että hyväksyttävä metsäsuunnitelma saatiin aikaiseksi hyödyntämällä sekä a priori, että a posteriori preferenssien valintamenetelmiä. Tutkimuksen toinen tavoite oli kehittää tekniikoita, joilla sisällytetään preferenssitietoa osaksi optimointimenetelmiä. Artikkelissa IV on käytetty sarjaa tavoiteohjelmointimalleja, joiden tavoitteena oli sisällyttää preferenssitietoja useilta eri päätöksentekijöiltä, joiden pohjalta sitten tuotettiin useita PT:itä potentiaalisesti kiinnostavia metsäsuunnitelmia. Artikkeli V kehitti uuden tavan formuloida tavoiteohjelmoinnin tehtävä, , joka erottaa tavoitteiden käsittelyn kahteen osaan; toinen pyrkii löytämään mahdollisimman tasapainoisen ratkaisun ja toinen pyrkii löytämään kaikista tehokkaimman ratkaisuyhdistelmän.
  • Eyvindson, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: kyle.eyvindson@helsinki.fi (sähköposti)
Dominik Röser. (2012). Operational efficiency of forest energy supply chains in different operational environments. https://doi.org/10.14214/df.146
Avainsanat: biomassa; puupolttoaineden logistiikka; metsäkoneet; bioenergian hankinta
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsäenergiaketjujen toiminnallinen tehokkuus eri toimintaympäristöissä Metsäbiomassan käyttö energiantuotannossa on noussut merkittäväksi vaihtoehdoksi ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi useissa maissa. Jotta biomassan energiakäytölle asetettavat kunnianhimoiset tavoitteet voidaan saavuttaa tulevaisuudessa, on olemassa olevien tuotantoketjujen tehokkuutta kyettävä nostamaan ja osaamista ja teknologiaa on siirrettävä uusiin toimintaympäristöihin ja kohdemaihin. Väitöskirjassa sovellettiin kolmiulotteista metsäenergian toimitusketjujen analysointimenetelmää, jossa ketjuja arvioidaan ja kehitetään ottaen huomioon toimitusketjun taloudellinen, sosiaalinen ja tekninen suorituskyky. Kehitettyä menetelmää testattiin neljässä tapaustutkimuksessa, jotka toteutettiin Suomessa, Skotlannissa, Saksassa ja Italiassa. Ensimmäisessä tapaustutkimuksessa kehitettiin menetelmiä energiabiomassan kuivaamiseksi toimitusketjun eri osissa käyttämällä osittaista kuorintaa, kasojen peittämistä sekä säähavaintoaineistoja. Nämä kuivauskokeet tehtiin Skotlannissa, Suomessa ja Italiassa. Toisessa tapaustutkimuksessa vertailtiin haketuksen tuottavuutta Suomessa ja Saksassa, joissa sekä hakkeen raaka-aineet että laatuvaatimukset poikkeavat toisistaan. Haketuksen tuottavuutta Saksassa voitiin nostaa välttämällä hakkeen loppukäyttäjän kannalta tarpeettoman ylilaadun tuotantoa mm. palakoon suhteen. Kolmas osatutkimus keskittyi metsähakkeen hankintaketjuihin liittyvän kommunikaation mallintamiseen Process Mapping –tekniikalla Suomessa ja Saksassa. Tutkimuksessa havaittiin, että yhden hake-erän haltuunsaanti ja toimittaminen metsästä asiakkaalle vaati yli 200 fyysistä ja informaationvälityksen toimenpidettä (yhteydenotot, maastokäynnit, maksut, sopimukset, koneiden siirrot, jne.). Neljännessä osatutkimuksessa tutkittiin toimitusketjujen taloudellista tehokkuutta ja kilpailukykyä sekä toimintaympäristön analyysiin perustuvaa teknologiavalintaa. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että metsähakkeen operatiivisen tehokkuuden kehittämiseksi teknologisten, taloudellisten ja sosiaalisten tekijöiden huomioonottamisella voidaan tutkia valitun teknologian ja sen käyttäjien ja käyttöympäristön monimutkaisia suhteita sekä kehittää teknologiaa toimintaympäristön vaatimukset huomioon ottaen. Tutkimuksessa sovellettu menetelmä ja tapaustutkimuksen tulokset ovat hyödynnettävissä, kun suomalaista metsäenergiateknologiaa siirretään uusiin toimintaympäristöihin ja kohdemaihin.Tutkittujen kolmen tarkastelunäkökulman lisäksi tutkimuksessa havaittiin toimintojen suunnittelun ja erityisesti ajoittamisen tärkeys mm. laadunhallinnan näkökulmasta neljänneksi edellytykseksi metsäenergian toimitusketjun kilpailukyvylle.
  • Röser, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: dominik.roser@metla.fi (sähköposti)
Raili Hokajärvi. (2012). Metsäsuunnitteluprosessin kehittäminen - yksityismetsien suunnittelutoiminta ja sen historiallinen kehitys muutoksen suuntaajana. https://doi.org/10.14214/df.145
Avainsanat: metsäsuunnittelu; laadullinen analyysi; yksityismetsät; ekspansiivinen oppiminen; kehittävä työntutkimus; metsäsuunnittelija
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Yksityismetsien metsäsuunnittelua on Suomessa toteutettu alueellisen suunnittelun mallin mukaisesti 1970-luvun alkupuolelta saakka. Metsävaratiedot on kerätty kattavasti kuvioittaista arviointia käyttäen maastotyönä. Tilakohtaiset metsäsuunnitelmat koostetaan niille tiloille, joille metsänomistaja on metsäsuunnitelman tilannut. Metsäkeskukset ovat toteuttaneet pääosan metsäsuunnittelusta. Organisaatiouudistus ja menetelmien kehitys muuttaa metsäsuunnittelua. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tukea metsäsuunnittelussa tapahtuvaa muutosta niin, että teknisten uudistusten ohella otetaan huomioon sosiaalinen järjestelmä ja oppiminen. Metsäsuunnittelua lähestytään käytännön työn näkökulmasta analysoimalla metsäkeskuksen metsäsuunnittelijan työtä ja metsäsuunnittelun historiallista kehitystä. Tutkimus on monitieteellinen, laadullinen tutkimus, jossa kehittävä työntutkimus ja ekspansiivinen oppiminen ohjasivat tutkimukseen sisältyvää kehitystyötä. Osatutkimusten aineistona olivat valmiit kirjalliset aineistot, haastattelut sekä toiminnalliset kehittämisistunnot. Pääasiasiallinen analyysimenetelmä oli laadullinen sisällönanalyysi, jossa käytettiin NVivo-ohjelmistoa. Yksityismetsien metsäsuunnittelulla on yhtenäinen ohjeistus koko maassa. Metsänomistajiin ollaan yhteydessä markkinointiin, tavoitteiden tiedusteluun ja neuvontaan liittyen. Sidosryhmäyhteistyö ja sitä koskeva ohjeistus on markkinointiin ja tiedonvaihtoon liittyvää. Metsäsuunnittelun tuottamaa tietoa käytetään metsäorganisaatioissa käytännön toiminnan suunnittelussa. Tietoa toimitetaan virallisesti kuviottaisen tiedon muodossa, mutta tietoja kysellään myös epävirallisesti ja suullisesti. Metsäsuunnittelijan työn kohteina kilpailevat metsä ja metsänomistaja. Metsänomistajan tietoon ja toimintaan vaikuttaminen on metsäsuunnittelijan työn kohde ja hyödyn tuottaminen metsänomistajalle tavoite. Metsien hyvä kasvukunto ja sen säilyttäminen tai parantaminen, mikä tarkoittaa metsänhoitosuositusten mukaista hyvää metsänhoitoa, on metsiin liittyvä kohde − tavoitteena hoidettu metsä. Toiminta metsässä ja tyytyväinen metsänomistaja motivoivat metsäsuunnittelijaa. Metsäsuunnittelijalla on myös vahva kollektiivinen motiivi yleisen hyvinvoinnin tuottamiseen metsissä tapahtuvan toiminnan kautta. Metsäsuunnittelua tulisi kehittää lisäämällä suunnittelun asiakaslähtöisyyttä ja monitavoitteisuutta sekä yhteistyötä toimijoiden välillä. Nykyinen alueelliseen tiedonkeruuseen perustuva suunnittelumalli ei tue näitä tavoitteita. Metsäsuunnittelussa metsänomistaja ja hänelle tuotettavien palvelujen tulee olla nykyistä enemmän toiminnan kohteena. Metsäsuunnittelun eriyttäminen informointijärjestelmään ja konsultoivaan päätöstukeen selkiyttää toimintaa. Molemmissa toiminnoissa on kuitenkin huomioitava metsänomistajan palvelu. Uutta toimintakonseptia tulee edelleen kehittää yhteisen kehitystyön kautta.
  • Hokajärvi, Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos Sähköposti: raili.hokajarvi@oamk.fi (sähköposti)
Mikko Vastaranta. (2012). Forest mapping and monitoring using active 3D remote sensing. https://doi.org/10.14214/df.144
Avainsanat: laserkeilaus; metsien inventointi; synteettisen apertuurin tutka (SAR); tutkakuvaus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsien kartoitus ja seuranta aktiivisella 3D-kaukokartoituksella Metsävaroista kerätään mahdollisimman tarkkaa tietoa metsänomistajan päätöksenteon tueksi. Tietoa kerätään puustotunnusten lisäksi toimenpidekohteista ja metsässä tapahtuvista muutoksista, kuten kasvusta ja luonnontuhoista. Laajojen metsäalueiden kartoituksessa käytetään apuna lentokoneesta tai satelliiteista tehtävää kaukokartoitusta. Metsien kaukokartoitus on viime vuosina ottanut merkittävän kehitysaskeleen, kun aktiiviset 3D-kaukokartoitusmenetelmät ovat yleistyneet. Aktiivisessa kaukokartoituksessa, kuten laserkeilauksessa ja tutkakuvauksessa instrumentti vastaanottaa lähettämäänsä säteilyä. Laserkeilaus tuottaa kohteesta 3D-havaintoja, jotka metsäalueilla kuvaavat suoraan puuston pituutta ja metsän tiheyttä. Laserkeilauksella kohteesta saadaan tällä hetkellä tyypillisesti 0,5−20 havaintoa/m2. Laserkeilaus tehdään lentokoneesta 500−3000 m korkeudesta, jolloin aineiston hankinta laajoilta alueilta on kallista verrattuna satelliittikuviin. Myös satelliittitutkakuvilta voidaan tuottaa spatiaalisesti tarkkaa 3D-tietoa, jonka pistetiheys on tosin huomattavasti harvempaa kuin laserkeilauksella. Tutkimuksessa kehitettiin sovelluksia metsien kartoitukseen ja seurantaan hyödyntäen aktiivisia 3D-kaukokartoitusmenetelmiä. Metsiköiden toimenpidetarvetta ennustettiin onnistuneesti laserkeilausaineiston avulla. Harvennettaviksi luokitellut metsiköt pystyttiin kartoittamaan 70%−86% tarkkuudella. Kahden ajankohdan laserkeilausaineistoja käytettiin lumituhojen vuoksi vaurioituneiden puiden kartoittamiseen. Tuhoutuneen latvuspinta-alan kartoitus perustui laserkeilausaineistosta tuotettujen latvusmallien erotuskuviin. Kehitetty menetelmä soveltuu latvusrakenteessa tapahtuneiden muutosten, kuten lumi- ja tuulituhojen, kartoittamiseen ja seurantaan. Laajojen metsäalueiden kartoitus perustuu yleensä kaksivaiheeseen inventointimenetelmään, jossa käytetään maastomittauksia ja tiedon yleistyksessä kaukokartoitusaineistoa. Kartoitusta voidaan tehostaa joko maastomittauksia vähentämällä tai hyödyntämällä mahdollisimman halpaa kaukokartoitusaineistoa. Tutkimuksessa kehitettiin täysin kaukokartoitukseen perustuva kaksivaiheinen metsien inventointimenetelmä. Tarvittava maastotieto mitattiin suoraan laserkeilausaineistosta. Menetelmä soveltuu puuston tilavuuden tai biomassan kartoitukseen erityisesti alueille, joilla maastomittausten kustannukset ovat merkittävät. Satelliittitutkakuvat ovat potentiaalinen aineisto etenkin laajojen alueiden metsävarojen seurannassa. Synteettisen apertuurin tutka (SAR)-stereokuvilta mitattiin automaattisesti 3D-pisteitä, joita käytettiin puustotunnusten ennustamisessa. Keskitilavuus ennustettiin parhaimmillaan lähes samalla tarkkuudella kuin laserkeilauksella. Tutkimus osoitti aktiivisen 3D-kaukokartoitustiedon mahdollistavan entistä yksityiskohtaisemman metsien kartoituksen ja seurannan.
  • Vastaranta, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: mikko.vastaranta@helsinki.fi (sähköposti)
Juha Laitila. (2012). Methodology for choice of harvesting system for energy wood from early thinning. https://doi.org/10.14214/df.143
Avainsanat: energiapuu; Korjuri; metsäkuljetus; ajanmenekki mallit; kokopuu; ranka; metsähakekertymät
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Menetelmä nuorten metsien energiapuun korjuumenetelmän valintaan Työn tavoitteena oli luoda tuottavuus- ja kustannustietoa nuorten metsien energiapuun korjuuketjuista sekä kehittää menetelmä nuorten metsien energiapuuvarojen kertymien ja korjuukustannusten laskentaan työmaa- ja aluetasolla. Vertailussa oli mukana yleisimmät korjuutavat. Korjuuketjujen tuottavuus- ja kustannustiedot perustuivat valtaosin väitöskirjan osajulkaisujen tuloksiin ja energiapuun kertymä Jyväskylän ympäristössä laskettiin VMI:n koealatietojen avulla. Lisäksi laadittiin "päätöspuu" taloudellisesti, sosiaalisesti ja ekologisesti kestävän energiapuun korjuumenetelmän valintaan vaikuttavista tekijöistä osajulkaisujen tulosten ja kirjallisuuskatsauksen perusteella. Kokopuun metsäkuljetuksen tuottavuus oli koneellisen kaato-kasauksen jäljiltä selvästi parempi kuin siirtelykaatotekniikalla tehdyn metsurihakkuun jäljiltä. Koneellisessa kaato-kasauksessa kourakasat tehdään lähelle ajouraa ja ne ovat suuria. Tämä tehostaa kuormaustyötä ja alentaa metsäkuljetuskustannuksia. Leimikkotason vertailulaskelmassa koneelliseen kaato-kasaukseen perustuvalla korjuuketjulla kokopuun korjuukustannukset tienvarteen toimitettuna olivat alimmat. Ero metsurityönä tai koneella tehdyn kaato-kasauksen kustannuksen välillä oli pieni. Toisaalta kun huomioidaan metsäkuljetuksen tehostuminen koneellisen kaatokasauksen jäljiltä, oli koneellinen korjuu selvästi metsurityötä edullisempaa. Energiapuukorjurilla kokopuun korjuukustannukset tienvarsivarastolla olivat vertailun korkeimmat. Metsätraktorialustaisen korjurin tuottavuutta on mahdollista parantaa kone- ja työteknisillä muutoksilla. Metsähakkeen tekninen korjuupotentiaali Jyväskylän ympäristön nuorissa metsissä aleni rankana korjuussa 42 % kokopuukorjuuseen verrattuna. Leimikkotasolla puubiomassan hehtaarikertymä pieneni, kun oksat ja latvakappaleet jäivät palstalle. Lisäksi rankana korjuussa energiapuun kertymälle asetettu vähimmäismäärä, 25 m³ ha-1, oli selvästi vaikeampi ylittää kuin kokopuukorjuussa. Rankana korjuussa oli kuitenkin mahdollista saada myös kustannussäästöjä ja lisätä metsähakkeen kertymää, kun latvusmassan karsinnan avulla energiapuun korjuu voidaan ulottaa niille kohteille, joilta kokopuukorjuuta on pyritty mahdollisten kasvuhäiriöiden ja -tappioiden vuoksi välttämään. Tällaisia kohteita ovat nykyisten korjuusuositusten mukaan muun muassa kuusikot, turvemaat ja karut kivennäismaat. Kokopuukorjuun rajoittaminen pelkästään reheville kivennäismaille – kuusikoita lukuunottamatta – laskee alueellista kertymää ja nostaa metsähakkeen korjuukustannusta käyttöpaikalla verrattuna vaihtoehtoon, jossa energiapuuta korjataan edellä mainittujen kasvupaikkojen lisäksi rankana kuusikoilta, soilta ja karuilta kivennäismailta. Puunkorjuussa hakkuulaitteiden monikäyttöisyys lisää peruskoneen käyttöastetta ja parantaa kustannustehokkuutta, kun samalla laitteella voidaan korjata niin teollisuuden ainespuuta kuin myös rankaa ja kokopuuta energiateollisuuden tarpeisiin.
  • Laitila, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: juha.laitila@metla.fi (sähköposti)
Lawrence Damnyag. (2012). Valuation of ecosystem services for assessment of cost of deforestation, and analysis of its drivers with implications for sustainable forest management in Ghana. https://doi.org/10.14214/df.142
Avainsanat: metsän taloudellinen kokonaisarvo; metsäpalojen torjuntastrategiat; ilmastonmuutoksen hillitseminen; Ankasan suojelualue; maan hallintajärjestelmä; maanvuokraus
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Ekosysteemipalveluiden taloudellinen arvottaminen metsäkadon kustannusten arvioimiseksi ja metsäkadon syiden analyysi metsien kestävän käytön edistämiseksi Ghanassa Tämän väitöskirjan tavoitteena oli arvioida metsäkadon kustannuksia ja tunnistaa sen syyt Ghanan ylänkömetsien vyöhykkeellä. Tavoitteena oli myös lisätä tietämystä metsäkadon aiheuttamien ongelmien vakavuudesta sekä tarjota ratkaisuja metsäkadon torjuntaan, mikä samalla hillitsisi ilmastonmuutosta. Väitöskirja koostuu yhteenveto-osasta ja neljästä artikkelista. Metsäkadon kustannukset laskettiin arvioimalla neljän ekosysteemipalvelun tuotantomenetyksen arvo vaihtoehtois- ja korvaamiskustannusmenetelmillä. Lisäksi arvioitiin metsäpaloista satomenetyksinä paikallisyhteisöille aiheutuneet kustannukset. Metsäkatoriskiin vaikuttavaa viljelijäkäyttäytymistä mallinnettiin kyselyjen perusteella. Työn teoreettisena perustana käytettiin taloudellisen kokonaisarvon käsitettä sekä von Thunenin ja Chajanovin malleja. Empiirisen aineiston tilastollisessa analyysissä käytettiin kuvailevia menetelmiä sekä multinomiaalista ja ordinaalista regressioanalyysiä. Artikkeli (I) osoittaa, että metsäkadosta aiheutuu Ghanassa vuosittain yli 133 miljoonan dollarin kustannukset pelkästään neljän ekosysteemipalvelun bruttotulojen menetyksinä. Artikkelin (II) mukaan tutkimusalueella metsäpaloista aiheutuvat vuotuiset, viljelijäkohtaiset satotappiot ovat keskimäärin noin 230 dollaria. Artikkeli (III) puolestaan osoittaa, että maan hankinta- ja hallintatapa vaikuttaa merkittävästi sen käyttöön ja metsäkatoriskiin. Vuokraoikeudella maata hankkineet viljelijät ottivat todennäköisemmin käyttöön metsäkatoriskiä lisääviä lyhytkiertoviljelymenetelmiä verrattuna viljelijöihin, joiden maanhallinta perustui lahjoituksiin, perintöihin tai tapaoikeuteen. Artikkelin (IV) tapaustutkimusalueella, Ankasan suojelualueella, kotitarvemaatalous ja ihmisten suuri tulomuutto alueelle olivat tärkeimpiä metsäkadon aiheuttajia. Tulosten perusteella voidaan päätellä, että metsäpalojen torjuntaan ja niihin sopeutumiseen liittyvän paikallisen tiedon parempi hyödyntäminen tehostaisi metsäpalojen torjuntaa. Jotta metsien hyödyt jakautuisivat nykyistä tasaisemmin, paikallistason politiikat olisi uudistettava kiinnittäen huomiota erityisesti vuokraoikeuteen perustuviin viljelysmaan hallintajärjestelmiin. Vuokraoikeudella maata hankkineet viljelijät tulisi sisällyttää myös metsätulojen jakojärjestelmiin (mukaan lukien metsäkadosta ja metsien heikkenemisestä aiheutuvien päästöjen vähentämiseen tähtäävän REDD-ohjelman mahdolliset korvaukset). Ankasan suojelualueen hoidossa tulisi asettaa etusijalle paikallisväestön toimeentulomahdollisuuksien parantaminen sekä ekosysteemipalvelujen tuotannon turvaaminen, jotta alueen merkitys ilmastonmuutoksen hillitsemisessä kasvaisi.
  • Damnyag, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: ldamnyag@yahoo.com (sähköposti)
Veikko Hiltunen. (2012). Developing decision support in participatory strategic forest planning in Metsähallitus. https://doi.org/10.14214/df.141
Avainsanat: metsäsuunnittelu; päätöstuki; osallistaminen; äänestysmenetelmät
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Päätöstuen kehittäminen Metsähallituksen osallistavassa strategisessa metsäsuunnittelussa Strateginen metsäsuunnittelu toteutetaan Metsähallituksessa alueellisina hankkeina. Sidosryhmien edustajista koostuva yhteistyöryhmä on mukana työssä koko hankkeen ajan. Ryhmä ottaa kantaa kaikkiin keskeisiin asioihin ja esittää työn loppuvaiheissa Metsähallitukselle suosituksensa alueen luonnonvarojen käytön strategiaksi. Ryhmän työskentely tapahtuu lähinnä asioiden esittelyn, keskustelujen ja neuvottelujen muodossa. Myös numeerisia päätöstukimenetelmiä, kuten analyyttistä hierarkiaprosessia (AHP) ja vuorovaikutteista päätösanalyysiä (IDA) on käytetty ryhmätyön tukena. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli kehittää luonnonvarasuunnittelun päätöstukea, erityisesti yhteistyöryhmän työskentelyn tueksi. Väitöskirjassa tutkittiin suoran kokonaisvaltaisen arvottamisen ja äänestysmenetelmien käyttöä suunnitelmavaihtoehtojen arvottamisessa. Lisäksi tutkittiin äänestysmenetelmien ja vuorovaikutteisen päätösanalyysin yhteiskäyttöä sekä MESTA päätöstukityökalun käyttöä vaihtojen arvioimisessa. Nämä osatutkimukset kytkettiin käynnissä oleviin luonnonvarasuunnittelun hankkeisiin. Edellä mainittujen ohella arvioitiin mitä vaikutuksia ylhäältä-alas suunnittelun lähestymistavalla olisi metsien käytön tehokkuuteen koko Metsähallituksen tasolla verrattuna nykyiseen alhaalta-ylös lähestymistapaan, ja ylhäältä-alas tulosten hyväksyttävyyttä aluetasolla. Tässä osatutkimuksessa hyödynnettiin olemassa olevia suunnitelma-aineistoja. Väitöskirjatyön tulokset osoittavat, että ryhmätyön päätöstukea tulisi käyttää joustavasti. Metsähallituksen osallistavan suunnittelun ympäristössä korostuvat sovellettavien menetelmien ymmärrettävyys, helppokäyttöisyys ja tulosten jäljitettävyys. Ratkaisu voidaan usein löytää äänestysmenetelmien avulla. Ne ovat helppoja ymmärtää ja käyttää, ja niissä riittää esim. järjestysasteikollinen preferenssitieto. Approval voting (AV) osoittautui käyttökelpoiseksi kriteereiden valinnassa, Borda count- menetelmä tavoitekartoituksessa ja multicriteria approval (MA) vaihtoehtojen arvioinnissa. Tarvittaessa analyysejä voidaan syventää esim. IDAn kaltaisilla suhdeasteikollisilla menetelmillä. Kun IDAta käytettiin äänestysmenetelmien jälkeen, myös se osoittautui melko helpoksi ymmärtää ja käyttää. Myös MESTAn käyttö tuki ryhmän päätöksentekoa. Sen sijaan vaihtoehtojen suora kokonaisvaltainen arvottaminen ei edistänyt ryhmän päätöksentekoa. Hierarkkiset analyysit osoittivat, että nykyinen alueellisiin ratkaisuihin perustuva metsävarojen käyttö ei ole tehokkainta koko Metsähallituksen tasolla. Jos vuorovaikutusta Metsähallitus tason ja alueiden välillä halutaan lisätä, strategista suunnitteluprosessia pitää kehittää.
  • Hiltunen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: veikko.hiltunen@metsa.fi (sähköposti)
Päivi Mäkiranta. (2012). Heterotrophic soil respiration in drained peatlands: Abiotic drivers, and changes after clearfelling and afforestation. https://doi.org/10.14214/df.140
Avainsanat: ilmastonmuutos; turve; maankäytön muutos; pohjavesi; hakkuutähteen korjuu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Mitä tapahtuu ojitettujen soiden turvevarastoille — muuttuvien ympäristötekijöiden sekä metsityksen ja avohakkuiden vaikutukset Pohjoiset suot ja erityisesti niiden turvekerrokset toimivat merkittävinä hiilivarastoina. Näiden hiilivarastojen säilyminen voi olla vaarassa, kun ilmaston tai maankäytön muutos muokkaa suon olosuhteita. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena on ollut kerätä tietoa turpeen hajoamisesta metsäisillä ojitetuilla turvemailla. Tutkimuksessa määritettiin vanhan turpeen hajoamisnopeutta mittaamalla maasta turpeen hajotuksen seurauksena vapautuvaa hiilidioksidia. Mittauksilla selvitettiin turpeen hajotuksen riippuvuutta vallitsevista ympäristöolosuhteista; lämpötilasta ja pohjaveden syvyydestä. Lisäksi tutkittiin sitä, millaisia muutoksia ojitusalueiden hakkuut ja toisaalta suopeltojen metsitys aiheuttavat turpeen hajoamisnopeuteen. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että turpeen hajotusnopeuden vaihtelu ojitetuilla metsäisillä turvemailla riippuu lähinnä vain turpeen lämpötilaolosuhteista. Lämpötilan tärkeys johtuu alueiden hyvästä kuivatuksesta ja siitä, että maan hiilidioksidia tuottavat prosessit ovat keskittyneet pintaturpeeseen, jolloin vaihtelut pohjavedenpinnan syvyydessä syvemmissä turvekerroksissa eivät olennaisesti vaikuta vapautuvan hiilidioksidin määrään. Tulokset osoittavat myös, että tehokkaasti kuivatuilla alueilla pintaturpeen kuivuminen voi rajoittaa turpeen hajotusta. Tällaisissa olosuhteissa myös lämpötilan nousun aiheuttama turpeen hajotuksen lisääntyminen on vähäisempää. Tulosten perusteella voidaan arvioida tulevan ilmastonmuutoksen ja sitä seuraavan lämpötilan nousun kasvattavan ojitettujen turvemaiden maan hiilidioksidipäästöjä. Jos lämpenemisen yhteydessä kuitenkin esiintyy pitkiä pintaturvetta kuivattavia jaksoja, päästöjen lisäys voi jäädä vähäisemmäksi. Väitöskirjan tulokset hakkuiden vaikutuksista osoittavat, että hakkuiden jälkeen metsäojitetuilla soilta vapautuu huomattava määrä hiilidioksidia ilmakehään. Elpyvän pintakasvillisuuden kyky sitoa hiilidioksidia on rajallinen ja vasta uuden puusukupolven tehokas uudistuminen voi muuttaa alueen uudelleen hiilinieluksi. Toisin kuin arveltiin, hakkuiden aiheuttamat muutokset maan lämpö- ja kosteusolosuhteissa eivät kuitenkaan näytä kiihdyttävän vanhan turpeen hajotusta. Turpeen hajotusta hakkuun jälkeen rajoittaa puiden poiston aiheuttama pohjaveden pinnan nousu sekä toisaalta pintaturpeen kuivuminen suorassa auringon paisteessa. Turpeen hajotus voi hakkuiden jälkeen kuitenkin kiihtyä voimakkaasti, jos hakkuutähdekasat jäävät avohakkuualalle. Tämä johtuu mitä ilmeisimmin siitä, että hakkuutähdekasat tarjoavat suojaa, joka estää pintaturpeen kuivumisen ja siten mahdollistaa korkeamman hajotusaktiivisuuden. Tulosten perusteella hakkuutähteiden keräys turvemailta olisi suositeltavaa ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta; keräämällä hakkuutähteet turpeesta tulevat hiilidioksidin lisäpäästöt voidaan välttää ja samalla saadaan fossiilisia polttoaineita korvaavaa energiaa. Väitöskirjan tulokset osoittavat lisäksi, että suopeltojen turpeen voimakas hajoaminen hidastuu metsityksen jälkeen. Maatalouskäytön vaikutukset ovat kuitenkin havaittavissa vielä vuosikymmenienkin kuluttua ja ne näkyivät metsitysalueiden turpeen laadussa sekä hajotusnopeudessa. Turpeen hajotusnopeus olikin tutkituilla alueilla edelleen niin voimakasta, että ne metsityksestä huolimatta toimivat hiilen lähteinä.
  • Mäkiranta, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: paivi.makiranta@metla.fi (sähköposti)
Sepul K. Barua. (2012). Effects of taxes and climate policy instruments on harvesting of managed forests and on tropical deforestation. https://doi.org/10.14214/df.139
Avainsanat: Ikääntyminen; ympäristöarvot; hiilikorvaukset; yksityisomisteiset metsät; verot; trooppinen metsäkato
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Verojen ja ilmastopolitiikkavälineiden vaikutukset tasaikäisen metsän korjuuseen ja trooppiseen metsäkatoon Tässä väitöskirjassa selvitetään verojen ja metsien ilmastopalveluita säätelevien politiikkavälineiden vaikutuksia. Väitöskirja koostuu yhteenveto-osasta ja neljästä artikkelista. Artikkelit (I) ja (II) tutkivat verojen vaikutusta tasaikäisesti hoidetun metsän hoitopäätöksiin ottamalla huomioon metsänomistajien ympäristöarvot ja iän. Artikkelit (III) ja (IV) analysoivat hiilensidontaan liittyviä politiikkavälineitä trooppisten metsien vähenemisen hidastamiseksi. Artikkeli (I) osoittaa, että verotuksen vaikutukset puun myynteihin riippuvat metsänomistajien ympäristöarvostusten voimakkuudesta. Tämän vuoksi olisi hyödyllistä kehittää menetelmiä, joiden avulla voitaisiin arvioida tai mitata metsänomistajien ympäristöarvostuksia. Artikkeli (II) puolestaan osoittaa, että metsänomistajien ikä vaikuttaa kulutuksen ja perinnöksi jäävän varallisuuden suhteellisiin määriin. Lisäksi artikkeli osoittaa, että pääomatulojen verotuksen ja perintöveron vaikutukset muuttuvat metsänomistajan iän myötä. Artikkelin (III) mukaan metsätulojen ja maanviljelystä saatavien tulojen verotus saattaa yksinään käytettynä olla tehoton ohjauskeino trooppisen metsäkadon hidastamisessa. Hiilimaksut voivat täydentää verotusta, ja tehokas politiikka metsäkadon torjumiseksi olisi suunnattava samanaikaisesti metsien käyttöön ja maanviljelyyn. Artikkeli (IV) tarkastelee hiilikompensaatiopolitiikan ja tuloverotuksen yhteyksiä. Optimaalinen hiilensidonnan korvausjärjestelmä voi vaatia, että kansallisten hallitusten sallitaan poiketa kansainvälisestä kompensaatiotasosta, kun kyseiset maat siirtävät saamiaan korvauksia paikallistasolle. Tulokset myös puoltavat sitä, että jo käytössä olevat ohjauskeinot, kuten verotus, tulee ottaa huomioon suunniteltaessa kansainvälisiä metsien hiilimensidontaan vaikuttavia politiikkavälineitä.
  • Barua, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: sepul.barua@helsinki.fi (sähköposti)
Sanna Härkönen. (2012). Estimating forest growth and carbon balance based on climate-sensitive forest growth model and remote sensing data. https://doi.org/10.14214/df.138
Avainsanat: satelliittikuvat; LiDAR; empiiriset metsän kasvun mallit; prosessimallit; valtakunnan metsien inventointi; k; n lähimmän naapurin menetelmä
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Metsän kasvun ja hiilitaseen ennustaminen ilmastoon reagoivan kasvumallin ja kaukokartoitusaineiston avulla Tutkimuksessa kehitettiin uusi menetelmä metsien kasvun ja hiilitaseen ennustamiseen pohjoisilla alueilla. Menetelmässä metsän kasvu ennustetaan tiivistelmämallilla, joka huomioi metsikön rakenteen ja ilmaston vaikutuksen puuston kehitykseen. Tutkimuksessa tarkasteltiin tiivistelmämallin hyödyntämistä sekä maastosta että laserkeilaimella lentokoneesta kerätyillä metsikkötason lähtötiedoilla. Lisäksi testattiin hiilitase-ennusteiden yleistämistä koealatasolta suuraluetasolle satelliittikuvien avulla. Menetelmän luotettavuutta arvioitiin vertailemalla malliennusteita maastossa mitattuihin kasvuihin, jotka olivat suurimmaksi osaksi peräisin Metsäntutkimuslaitoksen valtakunnan metsien inventoinneista. Vertailun vuoksi tutkimuksessa ennustettiin metsän kasvua myös perinteisillä empiirisillä kasvumalleilla, joita käytetään tällä hetkellä käytännön metsäsuunnittelussa Suomessa. Lyhyellä aikavälillä kasvuennusteiden luotettavuus oli samalla tasolla kuin perinteisten kasvumallienkin. Prosessi/hybridipohjaisten menetelmien etuna on se, että niitä voidaan soveltaa myös muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa sekä uudenlaisten metsänkäsittelyvaihtoehtojen simuloinnissa, joista nykyisten empiiristen mallien laadinta-aineistoissa ei ole riittävästi tietoa. Menetelmä vaatii kuitenkin vielä testausta kattavammalla aineistolla, jotta sen luotettavuudesta laajassa mittakaavassa voidaan tehdä johtopäätöksiä. Malliennusteiden luotettavuutta varsinkin sekametsiköissä ja eri-ikäisrakenteisissa metsiköissä sekä pidemmillä kasvujaksoilla tulisi tarkastella lisää. Tiivistelmämallia sovellettiin tässä tutkimuksessa vain lyhyisiin kasvatusjaksoihin. Pidempiä aikoja simuloitaessa mukaan tulisi liittää uusien puiden syntymistä ja vanhojen kuolemista kuvaavat mallit. Muita jatkokehityskohteita ovat esimerkiksi puiden veden ja typen oton prosessit sekä kasvumallin parametrisointi turvemaille. Kehitetty menetelmä tarjoaa monipuolisia työkaluja metsäsuunnittelun päätöksenteon, tutkimuksen ja metsäpolitiikan apuvälineeksi. Sitä voidaan soveltaa esimerkiksi metsikkökohtaisten hiilitase-ennusteiden laatimiseen laserkeilaustiedon perusteella ja hiilitase-ennusteiden yleistämiseen koko Suomelle ja sen lähialueille. Metsäsuunnitteluohjelmistoon yhdistettynä menetelmä tarjoaisi entistä helpomman välineen sekä arvioida käytännön metsänhoidon vaikutusta metsien hiilitaseisiin että hakea hiilinielujen kannalta optimaalisia metsänkäsittelyvaihtoehtoja.
  • Härkönen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: sanna.harkonen@metla.fi (sähköposti)
Hanna-Liisa Kangas. (2012). Renewable Energy and Climate Policies: Studies in the Forest and Energy Sector. https://doi.org/10.14214/df.136
Avainsanat: mallinnus; päästökauppa; energiapolitiikka; bioenergia; yhteispoltto; osittaistasapaino
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Uusiutuvan energian tukipolitiikka ja ilmastopolitiikka: Tutkimuksia metsä- ja energiasektoreilla Väitöskirja tarkastelee energia- ja ilmastopolitiikan ohjauskeinojen vaikutuksia metsä- ja energiasektoreihin. Työtä on motivoinut huoli ilmastonmuutoksesta ja erityisesti Euroopan unionin asettamat ilmasto- ja energiapoliittiset tavoitteet. Suomessa metsä- ja energiasektori ovat avainasemassa näiden tavoitteiden saavuttamisessa. Työn tavoitteena on määrittää, kuinka energia- ja ilmastopolitiikan ohjauskeinot vaikuttavat metsä- ja energiasektoreiden toimintaan ja vertailla eri ohjauskeinojen vaikutuksia keskenään. Ilmastopolitiikan ohjauskeinoista työssä keskitytään päästökauppaan. Energiapolitiikan ohjauskeinoista tarkastellaan erilaisia metsäpohjaista uusiutuvaa energiaa tukevia instrumentteja. Väitöskirjan menetelmänä on mikrotaloustieteeseen perustuva numeerinen mallinnus ja sovelluksissa keskitytään Suomen tilanteen tarkasteluun. Väitöskirjan osatutkimukset käsittelevät puun ja turpeen yhteispolttoa, nestemäisen biopolttoaineen tuotantoa ja ilmastopolitiikan vaikutuksia massa- ja paperiteollisuuteen. Väitöskirjan tulokset osoittavat että puupohjaista uusiutuvaa energiaa tukevilla ohjauskeinoilla voi olla odottamattomia negatiivisia vaikutuksia. Jos syöttötariffi on käytössä päästökauppajärjestelmän kanssa, niin tietyissä tuotantolaitoksissa uusiutuvan energian tuotanto saattaa laskea, kun päästöluvan hinta nousee. Biopolttoaineen tuotannossa investointituen käyttö aiheuttaa valtiolle korkeita tukimaksuja ja muita negatiivisia vaikutuksia muihin ohjauskeinoihin verrattuna. Työ osoittaa myös, että ainakin alueellisten päästömarkkinoiden tapauksessa täydellinen kilpailu on ilmastonäkökulmasta kannatettavin puumarkkinamuoto. Johtopäätöksenä voidaan esittää, että puupohjaisen uusiutuvan energian tukimuotona kannattaa käyttää keinoja, jotka tukevat suoraan uusiutuvan energian lopputuotantoa (esimerkiksi tuotantotuki tai syöttöpreemio). Väitöskirjan tulosten perusteella tukitaso on suositeltavaa sitoa päästöluvan hintaan tai lopputuotteen substituutin hintaan. Väitöskirja osoittaa myös, että uusiutuvan energian tukipolitiikkaa suunniteltaessa tulisi politiikan tavoitteiden olla selkeitä ennen kuin ohjauskeinoista päätetään.
  • Kangas, University of Helsinki, Department of Economics and Management Sähköposti: hanna-liisa.kangas@wwf.fi (sähköposti)
Anna Rytkönen. (2011). Phytophthora in Finnish nurseries. https://doi.org/10.14214/df.137
Avainsanat: DGGE; Phytophthora; patogeenisuus; kylmänkestävyys; molekyylibiologiset menetelmät
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Ihmisen kuljettamat kasvit ja kasvituotteet ovat nykyään pääasiallinen kanava kasvitaudinaiheuttajien ja tuhohyönteisten kulkeutumiselle maasta toiseen. Kasvitaudinaiheuttajista ehkä pahamaineisimpia ovat Phytophthora-suvun lajit, jotka ovat vieraslajeina aiheuttaneet dramaattisiakin tautiepidemioita kasvintuotannossa, metsätaloudessa sekä luonnonekosysteemeissä ympäri maailmaa. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli selvittää mitä Phytophthora-lajeja meillä jo esiintyy ja mitkä ovat ne kasvilajit joilla ne voivat aiheuttaa tauteja, sekä rajoittaako talvi niiden vakiintumista pysyväksi uhkaksi kasvituotannossa. Tutkimuksen aikana kehitettiin myös molekyylibiologiaan perustuva työkalu Phytophthora-lajien tunnistamiseksi suoraan kasvimateriaalista. Tutkimus osoitti jo 1990-luvulla Suomeen vakiintuneen vieraslajin, Phytophthora cactorumin, selviävän luonnonvesissä, ja kasteluveden olevan mahdollinen koivun levälaikun tartuntalähde taimitarhoilla. Tämä lajin lisäksi koristekasvitarhojen alppiruusuista löytyi kolme Suomelle uutta Phytophthora-lajia: P. ramorum, P. plurivora ja P. pini, joista toinen eristettiin myös syreeniltä. Näistä ainoa karanteenilaji, P. ramorum, oli kylmänkestävyystesteissä parhaiten sopeutunut kasvamaan kylmissä lämpötiloissa ja se pystyi myös selviämään taimitarhalla 6 vuoden ajan huolimatta vuotuisista hävitystoimenpiteistä. Tartuntakokeissa P. plurivora ja lähisukulainen P. pini pystyivät paitsi tartuttamaan useampia suomalaisia puu- ja kasvilajeja kuin P. cactorum ja P. ramorum, myös aiheuttivat suurempaa kuolleisuutta. Suomen metsätaimitarhojen yleisin puulaji, metsäkuusi (Picea abies), oli erittäin altis P. plurivoran ja P. pinin infektiolle. P. plurivoralla tartutettujen kuusen versojen solukkoleikkeissä sen havaittiin tappavan soluja nopeasti kuusen lähes kaikissa solukoissa. Oireet ilmenivät neljän päivän kuluttua tartutuksesta. Väitöstutkimuksessa kehitetty DNA-pohjainen työkalu (PCR-DGGE) tunnisti luotettavasti Phytophthora-tartunnan suoraan kasvinäytteistä. Sillä pystyttiin myös tunnistamaan laji, jolla kasvi oli tartutettu, sekä löytämään myös useampi laji samasta näytteestä. Menetelmä on halpa ja nopea käytettäväksi joko yksinään tai yhdessä muiden Phytophthora-mikrobien tunnistusmenetelmien kanssa. Havaittujen Phytophthora-lajien ominaisuudet, kuten kyky säilyä alhaisissa lämpötiloissa ja tartuttaa luonnonkasveja, mahdollistavat niiden leviämisen taimitarhoilta luontoon. On hyvin todennäköistä että uusia Phytophthora-suvun aiheuttamia tauteja havaitaan sekä Suomesta että muista pohjoismaista ellei kasvikauppaa rajoiteta ja/tai kasvintarkastustoimenpiteitä tehosteta Euroopan sisällä.
  • Rytkönen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: anna.rytkonen@metla.fi (sähköposti)
Pradipta Halder. (2011). Bioenergy knowledge, perceptions, and attitudes among young citizens – from cross-national surveys to conceptual model. https://doi.org/10.14214/df.135
Avainsanat: bioenergia; Suhtautuminen; konseptuaalinen malli; tiedot; käsitykset; politiikka
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Nuorten kansalaisten bioenergiaan liittyvät tiedot ja käsitykset sekä suhtautuminen bioenergiaan - kansainvälisestä kyselytutkimuksesta konseptuaaliseen malliin Väitöskirjatyössä on tutkittu kansainvälisen aineiston avulla koululaisten bioenergiaan liittyviä tietoja ja käsityksiä sekä suhtautumista bioenergiaan. Aineistoa on analysoitu käyttämällä tilastollisia malleja ja malleilla on selitetty koululaisten aikomuksiaan käyttää bioenergiaa. Tutkimuksessa käytettiin esitutkimuksessa testattua kyselylomaketta, jolla kerättiin 15 vuotiaiden koululaisten keskuudesta laaja-aineisto (1903 koululaista) Suomesta, Taiwanilta, Turkista ja Slovakiasta. Tutkimuksessa havaittiin, että koululaisten enemmistön tiedot olivat ainoastaan perustasoa, ja vain selvän vähemmistön tietojen taso osoittautui korkeaksi. Koululaisten käsitykset metsäbioenergian tuotantoa kohtaan olivat yleisesti hyvin kriittisiä. Tutkimus osoitti kuitenkin, että koululaisten suhtautuminen bioenergiaan oli positiivista, kun tarkasteluun sisällytettiin aikomus käyttää bioenergiaa. Koululaiset, joiden tiedot bioenergiasta olivat parhaimmat, olivat käsitysten ja suhtautumisen osalta kaikkein kriittisimpiä. Tutkimuksessa havaittiin suomalaisten koululaisten osalta, että koulu, koti ja media vaikuttivat merkittävästi koululaisten bioenergiaan liittyviin tietoihin ja käsityksiin. Kansainvälisen aineiston analyysissä havaittiin kolme ulottuvuutta, jotka kuvasivat erilaisia näkökulmia, jotka liittyivät koululaisten tietoihin ja käsityksiin sekä suhtautumiseen bioenergiaan. Regressioanalyysiin perustuva malli osoitti, että koululaisten aikomukset käyttää bioenergiaa olivat yhteydessä bioenergiaan liittyvien käsitysten yhteiskunnallisiin aspekteihin. Tutkimusten tulosten perusteella voidaan suositella, että politiikan linjaajien ja ammattilaisten on lisättävä koululaisten keskuudessa yleistä bioenergiatietoisuutta. Samalla koululaisia on syytä pitää merkittävänä sidosryhmänä, kun politiikkalinjauksia tehdään yhteiskunnassa. Tutkimus tukee myös ajatusta siitä, että bioenergiapolitiikka ja bioenergiaan liittyvät koulutusstrategiat on syytä kytkeä toisiinsa entistä paremmin.
  • Halder, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: pradipta.halder@uef.fi (sähköposti)
Marc Borrega. (2011). Mechanisms affecting the structure and properties of heat-treated and high-temperature dried Norway spruce (Picea abies) wood. https://doi.org/10.14214/df.134
Avainsanat: pyyhkäisydifferentiaalikalorimetria; kuivausvauriot; sarveistuminen; kostumistaipumus; mekaaniset ominaisuudet; jännityksen relaksaatio; terminen hajoaminen; termoporosimetria
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Lämpökäsitellyn ja kuumakuivatun kuusipuun (Picea abies) rakenteeseen ja ominaisuuksiin vaikuttavat mekanismit Puu on luonnon polymeerimateriaali, jota yleisesti käytetään rakentamisessa, huonekaluissa ja muissa tuotteissa. Moni sovellus vaatii puun kuivaamista johonkin soluseinämän kyllästymispistettä alempaan kosteuteen. Kuivauksessa puun rakenne ja ominaisuudet muuttuvat. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena on ollut tutkia mekanismeja, jotka ilmenevät puun kuivauksessa sekä selvittää näiden mekanismien vaikutusta puun rakenteeseen ja ominaisuuksiin. Mekanismien vaikutusten ymmärtäminen on tärkeää, jos halutaan kehittää materiaaliominaisuuksia parantavia kuivausmenetelmiä. Tulosten mukaan puun pitkäaikainen lämpökäsittely aiheuttaa termistä hajoamista. Hajoamislämpötila alenee kosteuden vaikutuksesta, esimerkiksi jos puuta kuivataan normaalia kosteammissa olosuhteissa. Termisen hajoamisen aiheuttama massahäviö heikentää puun mekaanisia ominaisuuksia ja alentaa kostumistaipumusta. Jälkimmäinen alenee myös palautumattomien vetysidosten muodostuessa kuivauksen aikana ns. sarveistumisilmiössä. Sarveistuminen lisääntyy kuivausolojen muuttuessa rajummiksi. Tuotteen jäykkyyden ja lujuuden kannalta massahäviö ja sarveistuminen ovat kilpailevia mekanismeja. Kuivaus aiheuttaa mikroskooppisia vaurioita, kun puun soluseinien kerrokset kutistuvat anisotrooppisesti. Korkeassa lämpötilassa tapahtuva hidas kuivaus minimoi nämä vauriot. Termisen hajoamisen vaikutukset kuitenkin kompensoivat jännitysten laukeamisen tuomat edut tuotteen mekaanisissa ominaisuuksissa. Näitä ominaisuuksia voidaan parantaa nopealla kuivauksella korkeassa lämpötilassa termistä hajoamista välttäen ja sarveistumista edistäen. Vähentyvä kostumistaipumus parantaa myös muita ominaisuuksia kuten mittapysyvyyttä. Kevätpuun makrohuokosia sulkeutui kuumakuivauksessa, mikä voidaan tulkita palautumattomien vetysidosten muodostumiseksi. Jännityksen relaksaatio hitaassa kuumakuivauksessa vähensi mikrohalkeamia kevätpuussa ja tästä seurasi pienempi jäätymättömän veden määrä. Jäätymättömän veden määrä ylipäätään oli pienempi kuin aiemmin on raportoitu, kun laskelmissa otettiin huomioon faasimuutoksen vaikutus veden lämpökapasiteettiin.
  • Borrega, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: marc.borrega@aalto.fi (sähköposti)
Paula Jylhä. (2011). Harvesting of undelimbed Scots pine (Pinus sylvestris L.) from first thinnings for integrated production of kraft pulp and energy. https://doi.org/10.14214/df.133
Avainsanat: integroitu korjuu; mänty; ensiharvennus; puustamaksukyky; sulfaattisellu
Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä
Karsimattoman männyn korjuu ensiharvennuksilta integroituun sulfaattisellun ja energian tuotantoon Tutkimuksessa arvioitiin karsimattoman männyn (Pinus sylvestris L.) soveltuvuutta integroituun sellun ja energian tuotantoon sulfaattisellutehtaassa. Tuotantoprosessin (ml. puunhankinta) kustannustehokkuuden lisäksi otettiin huomioon teknisiä ja ympäristönäkökohtia. Huomiota kiinnitettiin erityisesti kokopuun paalauksen mahdollisuuksiin ensiharvennusmännyn korjuuratkaisuna. Karsimattoman puun soveltuvuutta sellunvalmistukseen selvitettiin tehdasmittakaavaisen kuorintakokeen ja laboratoriossa tehtyjen koekeittojen avulla, käyttäen verrokkina tavanomaista ensiharvennuksilta korjattua karsittua kuitupuuta. Tulokset osoittivat, että mäntyosapuuta voidaan käyttää havusellun raaka-aineena seoksena tavanomaisen ensiharvennusmännyn kanssa heikentämättä massan laatua. Karsimaton puu voi kuitenkin lisätä kuituhävikkiä sellunvalmistuksen eri vaiheissa. Tuontantoprosessin kustannustehokkuuden mittarina käytettiin suhteellista puustamaksukykyä tehtaalta kannolle. Laskelmat tehtiin kolmelle keskisuomalaiselle ensiharvennusmännikölle, joissa poistetun puuston rinnankorkeusläpimitta oli 6−12 cm. Vertaillut puunhankintaketjut perustuivat tavaralajihakkuuseen, kokopuuhakkuuseen ja kokopuun paalaukseen. Kokopuun paalauksen tuottavuustiedot saatiin kokopuupaalaimen toisella prototyypillä tehdystä tuottavuustutkimuksesta. Tulosten mukaan nykyisellä sellun ja energian hintasuhteella sellutehtaan puustamaksukyky heikkeni raaka-aineen energiajakeen osuuden lisääntyessä. Kuitupuun loppukäyttäjän näkökulmasta tavaralajimenetelmä oli kustannustehokkain vaihtoehto, joka johti yleensä suurimpaan jäännösarvoon kannolla. Sellun hinnan lasku ja energian hinnan nousu kuitenkin paransivat kokopuuhakkuun ja kokopuun paalauksen kilpailukykyä. Alhaisilla sellun hinnoilla ja erittäin lyhyillä kuljetusmatkoilla kokopuu voi tuottaa pieniläpimittaisissa mäntyleimikoissa suuremman jäännösarvon kannolla kuin kuitupuun korjuu karsittuna. Paalau