Dissertationes Forestales

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

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.

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

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

Mart-Jan Schelhaas. (2008). Impacts of natural disturbances on the development of European forest resources: application of model approaches from tree and stand levels to large-scale scenarios. https://doi.org/10.14214/df.56

Avainsanat: abiottinen tuho; bioottinen tuho; tuulituho; kaarnakuoriainen; simulointimalli

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Luonnontuhot vaikuttavat merkittävästi siihen, kuinka metsät tuottavat puuta ja muita palveluja. Tuhoja ja niiden vaikutusta metsävaroihin ei kuitenkaan ole aiemmin analysoitu koko Euroopan mittakaavassa. Tuhot jätetään myös monesti ottamatta huomioon, kun ennustetaan metsävarojen tulevaa kehitystä. Väitöskirjan tavoitteena on paikata näitä puutteita. Väitöskirjan osatutkimuksessa I tehdyn kirjallisuusanalyysin mukaan vuosina 1950 – 2000 tuhot hävittivät Euroopan puustoa keskimäärin 35 miljoonaa m3 vuodessa. Myrskyjen ja tuulituhojen osuus oli 53 %, metsäpalojen 18 %, kaarnakuoriaisten 8 % ja muiden bioottisten tuhonaiheuttajien osuus 8 %. Väitöskirjatyössä täydennettiin suuralueiden metsävarojen kehityksen ennustuksessa käytettävää skenaariomallia erityisellä tuhomoduulilla. Täydennetyllä mallilla tehtiin laskelmia Sveitsin ja Itävallan metsävarojen kehityksestä. Sveitsissä tuhojen sisällyttäminen laskelmiin vaikutti merkittävästi puuston kehitysennusteisiin sekä silloin, kun ilmaston oletettiin pysyvän ennallaan, että silloin kun ilmaston oletettiin lämpenevän (osatutkimus II). Itävallassa odotettavissa oleva ilmaston muutos kaksinkertaistaa kaarnakuoriaisten aiheuttamat tuhot vuosisadan loppuun mennessä (osatutkimus III). Puulajin vaihdolla kestävämpään lajiin avohakkuun jälkeen on vain pieni lieventävä vaikutus, sillä vanhat metsät ovat herkimpiä tuhoille. Väitöskirjassa kehitettiin myös tuulituhomoduuli, joka liitettiin metsikkösimulaattoriin, jossa simulointi perustuu yksittäisiin puihin. Malli ottaa huomioon naapuripuiden tarjoaman tuen ja suojan, mikä mahdollistaa tuhoriskin ennustuksen metsikön sekä yksittäisille puille että koko metsikölle (osatutkimuksen IV ja V). Täydennetyllä simulaattorilla analysoitiin metsänhoitomenetelmien vaikutusta tuulituhoihin. Kestävimpiä ovat käsittelymenetelmät, joissa puusto on tyvekästä, ts. pituuden ja läpimitan suhde (h/d) on pieni. Kestävään rakenteeseen päästään mm. kasvattamalla puustoa nuoresta iästä saakka harvahkona tai poistamalla eri-ikäismetsän harvennuksissa eniten solakoita puita. Väitöskirjassa pääteltiin, että tuhojen liittäminen eri maantieteellisiä mittakaavoja varten kehitettyihin ennustemalleihin parantaa merkittävästi mahdollisuuksia analysoida erilaisia skenaarioita ja niihin liittyviä riskejä. Mallit ja niillä tehtävät analyysit auttavat myös sopeutumaan tulevaan ilmaston muutokseen.

Schelhaas, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences Sähköposti: martjan.schelhaas@wur.nl

Zeng Hongcheng. (2006). Influence of clear-cutting on the risk of wind damage at forest edges: A GIS-based integrated models approach. https://doi.org/10.14214/df.16

Avainsanat: tuuli; tuulituhoriski; riskin hallinta; metsän kasvu; metsänhoito; metsätalouden suunnittelu; optimointi; metsän hakkuut; tuuli-ilmasto

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tämän työn tavoitteena oli tutkia miten avohakkuut vaikuttavat metsäaluetasolla tuulisuuteen ja tuulituhojen esiintymisriskiin avohakkuualojen reunametsissä. Tätä varten GIS-ympäristöön integroitiin tuulikenttää, mekanistista tuulituhoriskiä ja metsän kasvua simuloivat mallit (osatyöt III-IV). Lisäksi käytettiin hyväksi heurestista optimointia pyrittäessä optimoimaan metsänkäsittelyä (uusien avohakkuualojen ajallinen ja spatiaalinen esiintyminen) metsäaluetasolla siten, että asetettujen hakkuutavoitteiden lisäksi pyrittiin samanaikaisesti ottamaan huomioon uusista hakkuista aiheutuva tuulituhoriski. Integroitua mallinnusta hyväksi käyttäen tutkittiin Keski-Suomessa sijaitsevalla mallimetsäalueella lisäävätkö avohakkuut metsäaluetasolla tuulisuutta paikallisesti ja/tai keskimäärin (osatyö I) ja vaikuttaako nämä mahdolliset muutokset välittömästi hakkuiden jälkeen (osatyö II) ja/tai pidemmän ajan kuluessa tuulituhoriskeihin avohakkuualojen reunametsissä (osatyö III). Em. yhteydessä verrattiin nykyistä metsäaluetta siellä olevine aukkoineen (vaihtoehto I) tilanteisiin joissa toisessa oli hakattu aukoksi kaikki metsiköt jotka täyttivät nykyisin voimassa olevat metsänhoitosuositusten mukaiset uudistamiskriteerit (vaihtoehto II) ja toisessa oli hakattu kaikki yli 100 vuotta vanhat metsiköt vastaavasti (vaihtoehto III). Tuulituhoriskin arvioinnissa tarkasteltiin tuhoille alttiiden metsiköiden määrää, niiden pinta-alaa ja tuhoille alttiiden metsänreunojen kokonaispituutta erilaisilla tuulennopeuksilla ja niiden todennäköisyyksillä (osatyöt II-IV). Työn tuloksena saatiin selville, että keskimääräinen tuulen nopeus ei merkittävästi muuttunut metsäaluetasolla, vaikka tehtiin huomattavankin intensiivistä aukkohakkuuta (osatyö I). Toisaalta paikallisesti tuulennopeus kasvoi, kuten odottaa saattoi. Lyhyellä tähtäimellä metsäaluetasolla tuulituhoriski (eli alttiiden metsiköiden määrä ja pinta-ala sekä alttiiden metsänreunojen pituus) jopa väheni (vaihtoehto II), kun intensiivisten aukkohakkuiden myötä hakattiin kaikki riskialttiimmat vanhat metsät. Toisaalta, kun hakattiin vain yli 100 vuotta vanhat uudistuskypsät metsiköt, tällöin uudet avohakkuut altistivat muita metsiköitä tuulituhoriskeille ja metsäaluetasolla riskit jopa lisääntyivät (vaihtoehto II). Tarkasteltaessa tuulituhoriskiä pidemmällä aikajänteellä eli 20 vuoden kuluessa em. hakkuista, III. vaihtoehdossa oli keskimäärin vain 7 % vähemmän alttiita metsänreunoja verrattuna II. Vaihtoehtoon (jossa kerralla hakatun puuston määrä oli huomattavasti suurempi). Jos tavoitteena oli ylläpitää säännöllistä ja tietyn suuruista puun myyntiä (esim. 10 vuoden välein), tämä vaikutti aukkohakkuiden ajalliseen vaihteluun ja spatiaaliseen sijoittumiseen 30 vuoden tarkastelujaksolla sekä rajoitti mahdollisuutta minimoida tuulituhoriskejä metsäalueella (osatyö IV). Toisaalta tuulituhoriskiä voitiin vähentää metsäaluetasolla avohakkuiden järkevällä keskittämisellä ja välttämällä niiden sijoittamista sellaisten varttuneiden metsiköiden naapureiksi, joiden tuhoriski olisi suuri. Kaiken kaikkiaan tässä tutkimuksessa esitetty integroitu tuulituhoriskin mallintamislähestymistapa voi auttaa metsänhoidossa ja metsäsuunnittelussa ottamaan huomioon nykyistä paremmin metsänkäsittelyn vaikutukset tuulituhoriskeihin sekä lyhyellä että pidemmällä aikajänteellä ja sekä paikallisesti että metsäaluetasolla.

Hongcheng, University of Joensuu, Faculty of Forestry Sähköposti: hongcheng.zeng@joensuu.fi

Artikkelit jotka sisältää sanan 'tuuli'

Kategoria : Articles