Artikkelit jotka sisältää sanan 'sokeri'

Boreaalinen metsä kokonaisuudessaan on tärkeä hiilivarasto ja suurin osa hiilestä on varastoituneena maaperään. Metsänkäsittelyn vaikutuksia maaperän hiilen määrään ja pysyvyyteen ymmärretään vajavaisesti. Metsiä hoidetaan yleensä jaksollisesti, jolloin kiertoajan päättyessä puusto avohakataan. Tälle vaihtoehtoinen avohakkuuton kasvatustapa, jatkuvapeitteinen metsänkasvatus, herättää yhä enemmän kiinnostusta. Empiirisiä tutkimuksia jatkuvan kasvatuksen puunkorjuumenetelmillä hoidetuista metsistä on kuitenkin vasta vähän.

Tässä väitöskirjassa tavoitteeni oli selventää jaksollisen ja jatkuvan kasvatuksen vaikutuksia maaperän hiilen stabiloitumiseen mänty- (Pinus sylvestris L.) ja kuusimetsissä (Picea abies (L.) Karst.) Etelä- ja Itä-Suomessa. Tutkimukseen valittiin jaksollisesti hoidetun metsän käsittelyjä ennen ja jälkeen päätehakkuun, ja lisäksi kontrollimetsä, jossa ei ollut tehty hakkuita, sekä puulajin mukaan erilaisia jatkuvapeitteisen kasvatuksen käsittelyitä.

Ensimmäisessä osatutkimuksessa arvioin karikesyötettä, maaperän hiilivarastoa ja sen laatua mäntymetsissä eri käsittelyissä: avohakkuu, säästöpuuhakkuu, pienaukkohakkuu ja hakkaamaton varttunut verrokkimetsä. Maaperän hiilen määrissä ei ollut eroa käsittelyjen välillä, vaikka avohakkuualoilla oli lämpimämpi mikroilmasto ja vähentynyt karikesyöte. Maassa oli lisäksi vähemmän labiilin hiilen ositteita sekä suurempi in-situ hajotusnopeus.

Toisessa osatutkimuksessa analysoin metsänkäsittelyn vaikutuksia juurten määrään ja pysyvyydeltään erilaisten maaperän orgaanisen aineen ositteisiin kuusimetsissä. Juurten määrä oli hieman korkeampi verrokkimetsässä, mutta hiilen pysyvyyttä kuvaavat indikaattorit reagoivat metsän käsittelyyn vaihtelevasti. Avohakkuu vähensi labiilin hiilen määrää. Jatkuvan kasvatuksen hakkuumenetelmillä hoidetuissa eri-ikäisrakenteisissa metsissä havaittu ¹⁵N isotoopin kertyminen voi indikoida pintasienijuurisienten suurempaa roolia orgaanisen aineksen muodostumisessa.

Kolmannessa osatutkimuksessa analysoin eri metsänkäsittelyvaihtoehtojen vaikutusta maaperän sieniyhteisön monimuotoisuuteen ja toiminnallisuuteen. Avohakkuu muutti sieniyhteisöjen rakennetta ja ekologista toiminnallisuutta, vähentäen pintasienijuurisienten määrää, monimuotoisuutta ja lajimäärää. Hakkuukypsien metsien – sekä eri-ikäisrakenteisten että tasaikäisrakenteisten – sieniyhteisöt säilyttivät ekologisen toiminnallisuutensa sieniyhteisön koostumuksen muutoksista huolimatta, mikä korostaa maaperän sieniyhteisöjen toiminnallista päällekkäisyyttä.

Verrattuna avohakkuu-uudistamiseen jatkuvan kasvatuksen hakkuumenetelmät muuttavat vähemmän sieniyhteisön toiminnallisuutta ja maaperän hiilivarastoa. Vaikka maaperän hiilivarastot toipuvat avohakkuun jälkeen, jaksollinen kasvatus voi olla riski maaperän hiilivarastolle pitkällä aikavälillä, sillä se muuttaa juurikarikkeen syötettä, maaperän hiilen laatua ja pysyvyyttä sekä sieniyhteisön ekologista toiminnallisuutta.

• Roth, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-1922-0287 Sähköposti: eva-maria.roth@helsinki.fi

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