Artikkelit jotka sisältää sanan 'puuaineen tiheys'

Pystypuiden puuaineen ominaisuuksien mittaus on yleensä työlästä ja tämä rajoittaa saatavilla olevien havaintojen määrää erilaisista metsistä. Tässä väitöskirjassa tutkittiin kahden ajankohdan laserkeilauksen (LS) potentiaalia pystypuiden puuaineen ominaisuuksien arvioimiseen yhdistämällä puun sisäiset ominaisuudet ja ulkoisten puun piirteiden kehitys. Väitöskirja koostuu Etelä-Suomessa toteutetuista tutkimuksista I–III.

Tutkimuksessa I arvioitiin kahden ajankohdan lentolaserkeilauksen (ALS) soveltuvuutta latvusmuutosten havaitsemiseen viiden vuoden aikana. Merkittäviä muutoksia havaittiiin eri latvustunnuksissa. Puulajien välisiä eroja havaittiin myös latvusmittausten suhteellisissa muutoksissa. Tutkimuksessa II seitsemän vuoden seuranta-ajalta määritettyjä puun pituuden ja latvusmittausten muutoksia käytettiin puun alkutilan mittausten lisäksi selittämään rungon tilavuuskasvua (ΔV). Pistepilvien kattavuuden parantamiseksi helikopterista kerätty ALS-pistepilvi yhdistettiin maasta kerättyihin laserkeilauspistepilviin. Männyillä havaittiin vahvimmat yhteydet ΔV:n ja puun pituuden, latvuksen projektioalan sekä latvuksen piirin välillä. Kuusen ja koivun osalta latvustilavuuden ja latvuksen pinta-alan muutokset olivat keskeisiä ΔV:n selittäjiä.

Tutkimuksessa III hyödynnettiin kahden ajankohdan ALS:ää puun sisäisten ominaisuuksien ja niiden vaihtelun arvioimiseen puiden ja metsikköjen välillä. Puun sisäisiä ominaisuuksia mitattiin röntgenmikrodensitometrialla 15 kasvukauden ajalta, joka vastasi ALS-havaintoja. Keskimääräinen vuosikasvu puun pituudessa liittyi kohtuullisesti vuosilustojen keskimääräiseen leveyteen sekä puu- että koealatasolla. Sen sijaan keskimääräisen puuaineen tiheyden ja kasvumittareiden välillä ei havaittu merkittäviä yhteyksiä.

Kokonaisuudessaan tämä väitöskirja osoittaa kahden ajankohdan pistepilvien käytön mahdollisuuden puun ja latvuksen mittausten muutosten kuvaamiseen. Se tarjoaa menetelmiä kasvun arviointiin ja lisää ymmärrystä kuinka hyödyntää puu- ja latvusmittauksia selittämään puun sisäisiä ominaisuuksia ja niiden vaihtelua.

• Poorazimy, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-6341-3887 Sähköposti: maryam.poorazimy@uef.fi

Alkuperän ja kasvatustiheyden vaikutus männyn kasvuun ja puuaineen ominaisuuksiin Tutkimuksessa havaittiin puuaineen tiheys- ja kuituominaisuuksissa eri alkuperillä (perhe) huomattavasti vähäisempää fenotyyppistä eli ilmiasuun liittyvää vaihtelua kuin kasvuominaisuuksissa kuten puun pituudessa, rinnankorkeusläpimitassa ja runkotilavuudessa. Puuaineen eri tiheysominaisuudet (kevät- ja kesäpuun tiheys ja vuosiluston keskitiheys) korreloivat myös vahvasti keskenään (fenotyyppinen korrelaatio). Kasvatustiheys vaikutti merkittävästi puun pituuteen, rinnankorkeusläpimittaan, runkotilavuuteen, oksan paksuuteen sekä puuaineen tiheyteen ja kuituominaisuuksiin. Myös alkuperä vaikutti jossain määrin puun pituuteen, puuaineen tiheysominaisuuksiin ja kuidun pituuteen. Pohjoisimmilla alkuperillä (joilla Kanervan mänty oli isänä) oli myös keskimäärin suurempi rinnankorkeusläpimitta ja puuaineen tiheys, kun taas vastaavilla keskisuomalaisilla alkuperillä oli suurempi pituus. Puun luston leveys ja tiheys selittyivät molemmat luston iällä ja kasvatustiheydellä, jälkimmäiseen vaikutti jossain määrin myös kasvukauden säätekijät ja alkuperän (äidin) maantieteellinen sijainti. Eri kasvu- ja puuaineen tiheys- sekä kuituominaisuuksien välillä vallitsi myös negatiivinen korrelaatio, mikä merkitsee sitä että valinta yhden ominaisuuden hyväksi vaikuttaa samalla myös muihin ominaisuuksiin. Myös eri kuituominaisuudet korreloivat vahvasti keskenään, mutta eivät yhtä lailla muiden ominaisuuksien kanssa. Yhteenvetona todettakoon, että suuremmassa kasvatustiheydessä (4000 puuta/ha) sekä puiden läpimitan että oksien kasvu oli alhaisempi ja puuaineen tiheys korkeampi riippumatta alkuperästä. Käytännön metsänjalostuksen kannalta mielenkiintoinen tutkimustulos oli myös se, että männyllä erot puiden kasvussa ja eri ominaisuuksissa selittyivät lähinnä kasvatustiheydellä, ei niinkään alkuperien välisillä eroilla. Tosin lähes 80 %:lla tutkituista puista oli isänä Kanervanmänty, mikä selittää ainakin osin saatua tulosta. Tämän tutkimuksen tuottama tieto on hyödyllistä myös käytännön metsänjalostajille arvioitaessa eri ominaisuuksien käyttökelpoisuutta alkuperien valintakriteerinä.

• Gort-Oromi, University of Eastern Finland , School of Forest Science Sähköposti: Jaume.gort@uef.fi

Tässä työssä tutkittiin kuusella (Pice abies) kuinka puun alkuperä (klooni, perhe) ja kasvatustiheys vaikuttavat puiden kasvuun ja puuaineen ominaisuksiin, kuten puuaineen tiheys ja kuituominaisuudet. Lisäksi tutkittiin miten kasvu ja puuaineen ominaisuudet korreloivat keskenään eri alkuperillä sekä miten puiden välinen kilpailu vaikuttaa puun kasvuun ja eri ominaisuuksiin. Tutkimuksessa käytetty materiaali on peräisin neljältä eri alkuperäkokeelta Etelä-Suomesta (kokeet perustettu 1970–90-luvuilla), kasvatustiheyden vaihdellessa 2500–10000 taimeen hehtaarilla ja mukana tarkastelussa on sekä kapealatvaisia kuusia (Pice abies f. pendula) että normaalilatvaisia kuusia. Puuaineen tiheys- ja kuituominaisuuksissa havaittiin eri alkuperillä huomattavasti vähäisempää fenotyyppistä vaihtelua kuin kasvuominaisuuksissa (pituus, rinnankorkeusläpimitta ja runkotilavuus). Lisäksi eri kloonien välillä havaittiin huomattavaa vaihtelua normaalilatvaisilla kuusilla sekä kasvu- että puuaineen ominaisuuksien suhteen, toisin kuin kapealatvaislla kuusilla (klooni/perhe). Kapealatvaiset kuuset kasvoivat huomattavasti paremmin tiheässä kasvatusasennossa (toisaalta alhaisempi puuaineen tiheys) kuin normaalilatvaiset kuuset, kun taas harvemmassa kasvatusasennossa tulos oli päinvastainen. Pääsääntöisesti fenotyyppiset korrelaatiot olivat myös negatiivisia puun kasvun ja puuaineen tiheyden osalta, mutta positiviisia eri puuaineen tiheysominaisuuksien ja vastaavasti eri kuituominaisuuksien kesken (keskivahva – vahva korrelaatio). Puiden välisen kilpailun lisääntyessä puiden läpimitan kasvu oli myös alhaisempi ja puuaineen tiheys korkeampi. Lisäksi tämä työ osoitti sen, että on mahdollista löytää kuusella klooneja, jotka tuottavat samanaikaisesti sekä keskimääräistä suuremman runkotilavuuden että korkeamman puuaineen tiheyden ja pidempiä kuituja (esim. normaalilatvainen kuusi, klooni C43), mikä on käytännön metsänjalostuksen kannalta mielenkiintoinen tulos.

• Zubizarreta Gerendiain, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences Sähköposti: ane.zubizarreta@joensuu.fi

Suomalaisen metsäsektorin toimivuuden ja kilpailukyvyn kannalta ensisijaisen tärkeää on saada oikeanlaista puuraaka-ainetta metsistä jatkojalostukseen. Tätä silmälläpitäen erilaisia metsän kasvua ja puiden rakennetta sekä puuraaka-aineen laatua ennustavia simulaattoreita on lisääntyvässä määrin kehitetty. Kun edellä mainittuja simulaattoreita yhdistetään puuraaka-aineen jalostusprosessia mallintaviin simulaattoreihin (esim. sahaussimulaattorit), voidaan kehittää koko jalostusketjua kuvaavia ohjelmistoja. Tässä tutkimuksessa on muunnettu männyn kolmiulotteista rakennetta ennustavat simulaattorit PipeQual ja RetroSTEM kuvaamaan kuusen runkorakennetta (runkokäyrät, oksaisuus ja puuaineen tiheys). PipeQual ennustaa metsikön kasvua ja yksittäisten runkojen kolmiulotteisen rakenteen kehitystä dynaamisesti taimesta alkaen, aina metsikön kiertoajan loppuun. RetroSTEM rekonstruoi yksittäisille puille rungon kolmiulotteisen rakenteen, puun iän ja koon (pituus, rinnankorkeusläpimitta, latvussuhde) perusteella, aloittaen rakenteen muodostamisen taimesta ja päätyen puun olemassa oleviin mittoihin. Molemmat simulaattorit voidaan liittää sahaussimulaattoriin. PipeQual ja RetroSTEM simulaattorit perustuvat molemmat teoreettiseen kuvaukseen puun rakenteesta. Tutkimuksessa selvitettiin, missä määrin latvan rakenteen tai rungon, oksien ja latvan välisten rakennesuhteiden kehitys noudattaa tiettyjä säännönmukaisuuksia iältään ja kasvutilaltaan erilaisissa metsiköissä. Säännönmukaisesti käyttäytyviä tai vakioiksi havaittuja suhteita puun eri rakenteiden välillä voidaan hyödyntää simulaattorissa, kun kasvun jakautumista puun eri rakenteiden välillä ohjataan kiertoajan eri vaiheissa, tiheydeltään erilaisissa metsiköissä. Esimerkiksi puun neulasmassan suhde rungon pohjapinta-alaan latvusrajalla havaittiin olevan vakio iältään erilaisissa metsiköissä, ja puun neulastiheyden todettiin saavuttavan maksimitiheyden noin viidessä metrissä latvan kärjestä alas, riippumatta puun iästä tai sen asemasta latvuskerroksessa. Viiden metrin alapuolella latvan pituus ja leveys sekä samalla neulastiheys vaihtelevat puun iän ja kasvutilan mukaan. Tutkimuksessa testattiin PipeQual ja RetroSTEM simulaattoreiden ennustuskykyä vertailemalla simuloituja tunnuksia mitattuihin vastaaviin tunnuksiin. Molemmat simulaattorit ennustivat yksittäisten puiden runkokäyrän ja oksien läpimitan sekä tiheyden testiaineiston perusteella melko harhattomasti. Runkoläpimitta- ja oksaisuusennusteet rungon eri korkeuksilla osoittivat kuitenkin lievää yli- tai aliarviota ja vaativat näin ollen lisätestausta ja jatkotoimenpiteitä simulaattoreiden kehittämisessä. RetroSTEM simulaattori liitettiin edelleen InnoSIM sahaussimulaattoriin ja tämän pilottitutkimuksen perusteella voidaan todeta, että kyseisellä yhdistelmällä on mahdollista ennustaa nopeasti ja tehokkaasti kuusisahatavaran laatujakaumaa eritavoin käsitellyissä metsiköissä.

• Kantola, University of Helsinki, Department of Forest Ecology Sähköposti: anu.kantola@metla.fi

Puuaineen ja kuitujen ominaisuuksilla on suuri merkitys puun käyttömahdollisuuksiin raaka-aineena ja puutuotteiden laatuun. Puuaineen ominaisuuksiin vaikuttavat sekä perintö- että ympäristötekijät. Ympäristötekijöistä tärkeimpiä ovat kasvupaikka sekä puiden välinen kilpailu ravinteista, vedestä ja valosta, jotka säätelevät puiden kasvunopeutta. Metsänhoidolla, kuten erilaisilla harvennuksilla ja lannoituksilla, voidaan vaikuttaa puiden kasvunopeuteen ja siten muodostuvan puuaineen ominaisuuksiin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin harvennuksen ja lannoituksen vaikutuksia kuusen (Picea abies (L.) Karst.) puuaineen ominaisuuksiin, kuten tiheyteen, kuidunpituuteen, kuituseinän paksuuteen, soluontelon läpimittaan ja ligniinipitoisuuteen. Puuaineen ominaisuuksia tutkittiin puun tyveltä latvaan sekä ytimestä pintaan. Aineisto (109 puuta) kerättiin Metsäntutkimuslaitoksen ylläpitämistä, pitkään seuratuista harvennuskokeista Heinolassa ja Punkaharjulla sekä harvennus-lannoituskokeista Parikkalassa ja Suonenjoella. Heinolassa ja Punkaharjulla käsittelyt olivat harventamaton, lievästi tai voimakkaasti harvennettu. Parikkalassa ja Suonenjoella lannoituskäsittelyt olivat lannoittamaton, 150 kg typpeä (N)/ha joka viides vuosi tai 300 kg N/ha joka viides vuosi ja harvennuskäsittelyt viivästetty ensiharvennus, normaali ensiharvennus sekä voimakas ensiharvennus. Lievä ja voimakas harvennus lisäsivät koepuiden läpimitan kasvua 24–64 % harventamattomaan koealaan verrattuna. Puuaineen tiheys pieneni muutaman prosentin molemmissa käsittelyissä. Voimakkaasti harvennetun koealan puissa kuidut olivat 4–9 % lyhyempiä kuin harventamattoman koealan. Kuituseinän paksuudessa ja kuidun läpimitassa oli vain pieniä eroja eri harvennusvoimakkuuksien välillä. Harvennus-lannoituskokeissa lannoitus lisäsi koepuiden kasvua noin 40 % verrattuna lannoittamattomaan koealaan. Normaali ensiharvennus lisäsi koepuiden kasvua 8 % ja voimakas ensiharvennus 29 % verrattuna viivästettyyn ensiharvennukseen. Lannoitus laski puuaineen tiheyttä noin 7 % verrattuna lannoittamattomiin koepuihin. Erot puuaineen tiheydessä eri harvennuskäsittelyiden välillä olivat pieniä. Harvennus- ja lannoituskäsittelyiden vaikutukset kuitujen kokoon ja ligniinipitoisuuteen olivat vähäisiä. Tulokset osoittavat, että nykyisten harvennus- ja lannoituskäsittelyiden vaikutukset puuaineen tiheyteen, kuidunpituuteen, kuituseinän paksuuteen, soluontelon läpimittaan ja ligniinipitoisuuteen ovat vähäisiä. Puuaineen ja kuitujen ominaisuudet vaihtelevat kuitenkin suuresti puiden ja kasvukausien välillä.

• Jyske, University of Helsinki, Department of Forest Resource Management Sähköposti: tuula.jyske@metla.fi