Dissertationes Forestales vol. 2021 | 2021

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Väitöskirjani päätulokset ovat: 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Tässä väitöskirjassa tutkitaan jaksollisen ja jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellista kannattavuutta kuviotasolla. Päämenetelmänä on taloudellis-ekologinen optimointi, jossa tilastollis-empiirinen kokoluokkarakenteinen ekologinen malli yhdistetään taloudelliseen optimointimalliin, joka sisältää optimoinnin jaksollisen ja jatkuvapeitteisen metsänhoidon välillä. Väitöskirja koostuu yhteenveto-osasta ja kolmesta tutkimusartikkelista. Ensimmäisessä tutkimusartikkelissa vertaillaan jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellista kannattavuutta kuusen (Picea abies (L.) Karst.) ja männyn (Pinus sylvestris L.) välillä sekä ekologisten kasvumallien vaikutusta optimituloksiin. Toisessa tutkimusartikkelissa tutkitaan sekametsiä sisällyttäen malliin samanaikaisesti jopa neljä puulajia. Kolmannessa tutkimusartikkelissa tutkitaan arktisen metsänhoidon taloutta saamelaisten kotiseutualueella soveltaen optimointimallia, joka sisältää samanaikaisesti niin puuntuotannon, hiilensidonnan kuin metsätalouden negatiiviset ulkoisvaikutukset poronhoidolle.

Tulosten mukaan puulajien väliset erot jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellisessa kannattavuudessa riippuvat suurelta osin puulajikohtaisista eroista luontaisessa uudistumisessa sekä ekologisten mallien välisistä eroista luontaisen uudistumisen kuvauksessa. Jatkuvapeitteinen metsänhoito on sovelletuilla malleilla ja realistisilla talousparametreilla taloudellisesti optimaalista kuuselle niin yhden puulajin kuin sekametsien tapauksissa. Mänty taas suosii jaksollista metsänhoitoa sekä yhden puulajin että sekametsien tapauksissa. Puulajisekoituksen tuotos kuutiometreissä ei paljasta kyseisen puulajisekoituksen taloudellista kannattavuutta. Väitöskirjassa osoitetaan taloudellisesti optimaalisen jatkuvapeitteisen metsänhoidon välttävän niin sanottua ”harsintaa”, joka johtaa täysin erilaiseen ja taloudellisesti heikompaan lopputulokseen. Metsätalouden poronhoidolle aiheuttamien negatiivisten ulkoisvaikutusten huomiointi suosii jatkuvapeitteistä metsänhoitoa arktisissa mäntymetsissä. Jo 14–20 €/tCO₂ hiilen hinnasta seuraa, että vanhojen metsien käyttö hiilivarastoina ja porolaitumina tulee taloudellisesti optimaaliseksi.

• Parkatti, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: vesa-pekka.parkatti@helsinki.fi