Dissertationes Forestales vol. 2022 | 2022

Metsänhoidon kestävistä käytännöistä tarvitaan tietoa, jotta voidaan minimoida mahdollisia ympäristövaikutuksia ja turvata metsän ja metsämaan elinvoimaisuus. Tiedon avulla voidaan varmistaa metsän tuotoskykyä, auttaa metsiä sopeutumaan ilmastonmuutokseen ja hyödyntämään metsiä myös ilmastonmuutoksen hillinnässä. Erityisesti hiilen ja typen kiertokulku on keskeisessä roolissa metsäekosysteemin toiminnassa.

Tämän väitöskirjan yleisenä tavoitteena oli saada tietoa hakkuutähteiden vaikutuksesta metsämaan typen- ja hiilenkierron pääprosessien dynamiikasta ensimmäisinä vuosina päätehakkuun jälkeen. Erityisenä tavoitteena oli verrata eri puulajien eli männyn, kuusen ja rauduskoivun hakkuutähteiden vaikutuksia. Hakkuutähdekasojen vaikutusta maahan määritettiin vertaamalla tuoreita hakkuutähteitä sisältäviä koealoja ja ilman hakkuutähteitä olevia koealoihin keskenään. Kenttäkokeet sijaitsivat kivennäismailla eteläisen Suomen alueella.

Hakkuutähteen vaikutus maaperän kemiallisiin ominaisuuksiin ja prosesseihin oli voimakkaampaa orgaanisessa kerroksessa kuin mineraalimaakerroksessa. Hakkuutähteet kiihdyttivät voimakkaasti typen kierron prosesseja jo ensimmäisen vuoden aikana erityisesti niiden hakkuutähdekasojen alla, joissa oli suurin määrä hakkuutähdettä. Tämän seurauksena tapahtui typen hävikkiä kaasumaisina typpioksiduulipäästöinä ja nitraattitypen huuhtoutumisena. Typpioksiduulipäästöt olivat pieniä, mutta kuitenkin korkeampia hakkuutähdekoealoilla. Kuusen hakkuutähteet kiihdyttivät typpioksiduulipäästöjä muita puulajeja pidempään. Maaveden typpipitoisuudet nousivat jo vuoden kuluttua hakkuutähdekasojen perustamisesta. Hakkuutähteet lisäsivät maaveden typen pitoisuuksia voimakkaimmin koivun hakkuutähteiden alta. Kaiken kaikkiaan hakkuutähdekasojen vaikutus maaperään oli voimakkaampaa verrattuna lievempiin puulajivaikutuksiin. Biologista typen sidontaa havaittiin kaikissa hakkuutähdemateriaaleissa ja se oli yleensä voimakkaampaa oksissa kuin neulasissa tai lehdissä ja havupuiden hakkuutähteissä kuin koivun hakkuutähteessä.

Hakkuutähteen levittäytyminen, määrä ja hajoamisvaihe sekä metsämaan kasvillisuuden kehitys voivat yhdessä määrittää maaperän hiilen ja typenkierron prosessien ja typen häviöiden dynamiikkaa. Tulokset korostavat hakkuutähteiden tasaisemman levittämisen tärkeyttä metsänpohjalla niiden kasaamisen sijaan. Tasaisella levittämisellä voidaan välttää haitallisia ympäristövaikutuksia ja pitää yllä maaperän ravinnetasapainoa. Typen pysymiseen metsämaassa tulisi kiinnittää enemmän huomiota käytännön metsänhoidon toimenpiteissä erityisesti boreaalisilla alueilla, joilla typpi rajoittaa metsien kasvua.

• Törmänen, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: tiina.tormanen@tapio.fi

Boreaaliset metsämaat ovat yksi suurimmista hiilen varastoista maailmanlaajuisesti, kun taas maahengitys (hiilidioksidipäästöt) muodostaa suurimman hiilivirran ekosysteemistä ilmakehään. Ilmastonmuutoksella voi olla arvaamattomia vaikutuksia maanalaisiin hiiliprosesseihin ja sitä kautta boreaalisten metsien hiilitaseeseen.

Maaperän erilaisten prosessien ymmärtämiseksi ja mahdollisten hiilenkierron muutosten arvioimiseksi muuttuvassa ilmastossa metsänpohjan kokonaismaahengitys jaettiin viiteen eri komponenttiin ja puun juurten hengitys arvioitiin neljällä eri menetelmällä keski-ikäisessä boreaalisessa mäntymetsikössä (Pinus sylvestris L.) Etelä-Suomessa. Varastosokerien ja tärkkelyksen pitoisuudet puiden juurissa määritettiin ja juurien varastosokereiden syötteen määrä maaperään ja symbionttisille mikrobeille (sienijuurille eli mykorritsoille) arvioitiin koko puun hiilitasemallilla ’CASSIA’. Lisäksi puun juurten hengitys ja maan heterotrofisten mikrobien maahengitys erotettiin toisistaan seitsemässä eri havumetsässä mittaamalla hengitystä tavanomaisissa ympäristöissä sekä maaperässä, jossa ei ollut eläviä juuria.

Puiden juurten hengitys muodosti lähes puolet kokonaismaahengityksestä, heterotrofinen maahengitys lähes kolmanneksen, ja pintakasvillisuuden sekä sienijuurten hengitys loput viidenneksen boreaalisessa mäntymetsikössä. Vuotuinen puiden juurten hengitys laski kolmen ensimmäisen tutkimusvuoden ajan, kun taas heterotrofinen maahengitys nousi niin kutsutun ’Gadgil’-ilmiön vuoksi, kun sienijuuret eristettiin pois maasta. Puiden juurten hengitys ja suurin osa varastohiilihydraattien pitoisuuksista olivat korkeampia lämpiminä vuosina ja alhaisempia kylmempinä. Juuret ovat alati vuorovaikutuksessa maaperän kanssa ja niiden erottaminen toisistaan on menetelmällisesti haastavaa. Kolme eri menetelmää arvioi juurten hengityksen olevan melko saman tasoista, kun taas juurihengitys yksittäisistä kaivetuista ja leikatuista juurista oli merkittävästi alhaisempaa. Leikatut juuret kaivettiin melko läheltä maan pintaa, kun taas muilla menetelmillä arvioitu juurten hengitys oli peräisin myös syvemmistä maan kerroksista, jossa kosteutta oli todennäköisesti enemmän. Juurten hengitys oli yli 50 % vuotuisesta yhteytyksestä pohjoisimmassa metsikössä, kun taas eteläisimmässä metsikössä se oli vain 15 %. Koko puun hiilitasemallilla mallinnettu hiilisyöte maahan oli keskimäärin kolmannes vuotuisesta yhteytyksestä ja lähes 5 % symbioottisille sienijuurille.

• Ryhti, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: kira.ryhti@helsinki.fi

Tämän työn tavoitteena on määrittää boreaalisilta soilta 1) diffuusion kautta ja kuplimalla vapautuvan metaanin paikallista ja ajallista vaihtelua, ja 2) muiden eloperäisten haihtuvien yhdisteiden (engl. biogenic volatile organic compounds, BVOC) päästöjen määrää ja laatua, sekä tutkia miten kasvillisuus ja ympäristötekijät säätelevät päästöjä.

Boreaalisen ombrotrofisen rahkasuon metaanivoita mitattiin kammiotekniikalla sekä kuplakeräimillä, ja verrattiin mikrometeorologisella eddy covariance -tekniikalla mitattuun metaanivuohon ekosysteemitasolla. BVOC-päästöjä mitattiin dynaamisella kammiomenetelmällä samalta rahkasuolta sekä läheiseltä minerotrofiselta sarasuolta. Kasvinpoistokokäsittelyjen avulla eroteltiin koko kasvillisuudesta, sammaleesta ja turpeesta vapautuvat BVOC-päästöt.

Sekä metaani-, että BVOC-päästöt noudattivat selkeää kasvukauden aikaista vaihtelua seuraten lämpötilan ja kasvillisuuden kehitystä. Diffuusion kautta vapautuvat metaanivuot eivät eronneet kolmen mittausvuoden tai eri kasvillisuustyyppien välillä, mutta kuplimalla metaania vapautui eniten märimpänä mittausvuonna ja enemmän suon avovesilammista kuin paljailta turvepinnoilta. Kuplimalla vapautuvat metaanipäästöt kasvoivat vedenpinnan laskiessa ja ilmanpaineen noustessa. Kaikkiaan kuplimalla vapautuvan metaanin määrä oli kuitenkin vain 2 % – 8 % koko suoekosysteemin metaanipäästöstä, mikä tukee yleistä käsitystä, jonka mukaan pääosa turpeessa olevasta metaanista vapautuu ilmakehään diffuntoitumalla turpeen ja tuuletussolukollisten kasvien läpi.

BVOC-mittaukset osoittivat, että molemmilta soilta vapautui eniten isopreenia. Isopreenipäästöt kytkeytyivät sarakasvillisuuteen, minkä vuoksi isopreeni- ja kokonais BVOC-päästöt olivat korkeammat sarasuolla kuin varpuvaltaisella rahkasuolla. Lisäksi kokonais-BVOC- ja isopreenipäästöt olivat korkeimmat koko kasvillisuudesta verrattuna sammaleen ja turpeen päästöihin. Kasvillisuuden sijaan, orgaanisten halidien päästöt kytkeytyivät vahvemmin vedenpintaan, eikä niiden päästöjä havaittu lainkaan kesän 2018 poikkeuksellisen kuivuuden aikaan. Näin ollen on todennäköistä, että ilmaston lämpeneminen sekä siihen liittyvät yleistyvät kuivuuskaudet ja suokasvillisuuden muuttuminen varpuvaltaisemmaksi tulevat muuttamaan boreaalisilta soilta vapautuvien BVOC-päästöjen laatua ja määrä.

• Männistö, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: elisa.mannisto@uef.fi

Suometsät muodostavat tärkeän puuvarannon suomalaiselle metsäteollisuudelle, mutta samaan aikaan suoekosysteemit ovat tärkeitä metsien monimuotoisuuden, hiilensidonnan, vesiensuojelun ja virkistyskäytön kannalta. Suometsiä ojitettiin laaja-alaisesti kasvavan metsäteollisuuden tarpeisiin 1960–70 -luvuilla, mikä lisäsi merkittävästi puuston kasvua turvemailla. Ojitukset heikensivät kuitenkin suometsien monimuotoisuutta ja lisäsivät huomattavasti vesistöjen kiintoaine- ja ravinnekuormitusta, mikä on aiheuttanut järvien ja jokien rehevöitymistä, samentumista ja tummentumista.

Tämä väitöskirja esittelee käytännönläheisiä mahdollisuuksia, joiden avulla suometsien hoidossa voidaan kustannustehokkaasti huomioida erityisesti metsien monimuotoisuus ja vesiensuojelu. Suometsien hakkuita ja ojituksia kritisoidaan laajasti, joten suometsänhoidon yleisen hyväksyttävyyden lisääminen ympäristöasioiden paremmalla huomioimisella on tarpeen. Lentolaserkeilauksen tuottama 3D-pistepilvi tarjoaa erinomaisen aineiston muun muassa biomassan määrän ja laadun arviointiin, heikkotuottoisten alueiden tunnistamiseen ja rajaamiseen, pintavesien virtauksen mallintamiseen sekä kosteiden maastonkohtien kartoittamiseen. Laserkeilauksen vahvuus muihin kaukokartoitusmenetelmiin verrattuna on sen kyky tuottaa maanpinnasta erittäin tarkka korkeusmalli, sillä keilaimen lähettämät pulssit pystyvät läpäisemään metsän latvuskerroksen.

Korkeusmallista laskettujen, kohteen lähiympäristöä kuvaavien tekstuuripiirteiden käyttö maaston kantavuuden ennustamisesta on uusi idea, joka kannattaa huomioida jatkotutkimuksissa ja käytännössä, koska tekstuuripiirteet kuvasivat lupaavasti hyvin pienialaista, leimikon sisäistä kantavuuden vaihtelua. Toinen uusi idea tässä väitöskirjassa on vesiensuojelurakenteiden automaattiseen sijoitteluun tähtäävä laskentamenetelmä, jonka on tarkoitus helpottaa ojituksen suunnittelijan työtä, koska etenkin pintavalutuskentille on yleisesti ollut vaikea löytää sopivia sijoituspaikkoja. Ylipäätään laserkeilausaineistoista voidaan johtaa paljon sellaista tietoa, joka auttaa merkittävästi suometsänhoidon ja ojien kunnostuksen suunnittelua. Paikkatiedon avulla valtaosa suunnittelusta voidaan jatkossa tehdä toimistotyönä, jolloin suunnittelun maastotyöt pystytään etukäteen kohdistamaan tärkeimpiin maastonkohtiin.

• Niemi, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: mikko.t.niemi@helsinki.fi

Pohjoinen havumetsävyöhyke on avainasemassa ilmakehän hiilidioksidin sidonnassa ja täten globaalissa hiilenkierrossa. Havupuiden yhteyttämisdynamiikan seuranta on haastavaa perinteisillä kasvien vihreyttä mittaavilla kasvillisuusindekseillä. Klorofyllifluoresenssin (ChlF), eli klorofylli–a molekyylin lähettämän punaisella aallonpituudella havaittavan heikon säteilyn, potentiaalista havupuuvaltaisten ekosysteemien yhteyttämisdynamiikan seuraamisessa on jatkuvasti enemmän näyttöä. Ennen kuin on mahdollista saada irti kaikki informaatio ChlF – signaalista, on tärkeää ymmärtää ne mekanismit joilla mitattu ChlF kytkeytyy yhteyttämiseen eri mittakaavoilla.

Käsittelen tässä väitöskirjassa niitä monia haasteita, jotka estävät meitä hyödyntämästä ChlF-signaalin koko potentiaalia ja rakennan teoreettisen suunnitelman kohti kokonaisvaltaisempaa tulkintaa ChlF-signaalista. Suurin painoarvo asetetaan niille haasteille, jotka käsittelevät ChlF-signaalia metodologisessa ja mekanistisessa kontekstissa. Tämä väitöskirja edesauttaa ChlF-aineiston tulkitsemista käsittelemällä niitä vaikutuksia, joita metodologisilla ja mekanistisilla tekijöillä on ChlF-signaaliin lehtitason mittauksissa. Väitöskirjassa analysoidaan mittausgeometrian ja mittausjärjestelyiden metodologisten tekijöiden vaikutusta ChlF-signaaliin eri mittausasetelmissa havunneulasilla ja lehtipuiden lehdillä. Tulokset osoittavat, että käytettäessä havuneulasmattoja, ChlF-signaalin muoto on vähemmän riippuvainen mittausgeometriasta kuin signaalin vahvuudesta, ja neulasmattoja mitattaessa, mittausgeometria ei vähennä eri näytejärjestelyjä käyttävien tutkimusten vertailtavuutta. Väitöskirjassa tutkitaan miten eri mekaaniset tekijät vaikuttavat ChlF-signaalin muutoksiin ja huomioitiin fysikaaliset tekijät, kuten lehden morfologia, ja fysiologiset tekijät, kuten pitkäkestoinen ei-fotokemiallinen sammutus. Huomattiin, että ekosysteemin sisäinen vaihtelu lajeissa ja valo-olosuhteissa tuotti sekä muuttumattoman variaation ChlF-signaalin perustasoon, että poikkeamia yhteyttämisen kausittaisen sopeutumisen malleihin.

Tämän väitöskirjan tulosten tukemana perustelen tarvetta huomioida sekä metodologiset, että mekanistiset kontekstit ChlF-signaalin tulkinnassa.

• Rajewicz, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: paulina.rajewicz@helsinki.fi

Metsät ovat kokonaisuus, joka on jatkuvan muutoksen alaisena. Keskeisimpiä luonnollisia syitä metsissä tapahtuville muutoksille ovat puiden kasvu, vaurioituminen ja kuolema. Puiden kasvu ilmenee puun eri osien koon muutoksena. Vallalla olevan käsityksen mukaan puiden kasvu noudattaa teoriaa, jossa puu kohdistaa kasvuresurssejaan ensin latvukseen, saavuttaakseen puiden välisessä kilpailussa riittävät valo-olosuhteet, minkä jälkeen resursseja voi kohdistaa myös rungon läpimitan kasvattamiseen. Kasvua voidaan mitata keräämällä toistuvia havaintoja jostain tunnuksesta valitulla ajanjaksolla. Aiemmat tutkimukset ovat jo osoittaneet puiden kasvun vaikuttavan esimerkiksi puun laatuun ja niiden kykyyn sitoa hiiltä, mutta voidaksemme ymmärtää entistä paremmin puiden kasvun syitä ja sen vaikutuksia, tarvitaan uusia menetelmiä puissa ja metsissä tapahtuvien muutosten määrittämiseksi.

Maastolaserkeilauksesta (TLS) on tullut 2000-luvun aikana menetelmä, jolla tuotetuista yksittäisiä puita tai metsiä kuvaavista 3D-pistepilvistä voidaan määrittää tarkasti puun mittoja ja ominaisuuksia. TLS-pistepilviä ei kuitenkaan ole vielä hyödynnetty laajemmin puiden kasvun mittaamisessa. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli kehittää menetelmiä puiden kasvun mittaamiseksi boreaalisissa metsissä kahden ajankohdan TLS-pistepilviltä. Lisäksi tavoitteena oli tuottaa uutta tietoa puiden kasvusta eri olosuhteissa ja kehitysvaiheissa tutkimalla TLS-pistepilviltä puiden runkomuodon muutosta ja kasvun kohdentumista rungon eri osiin. Väitöskirjatutkimuksessa seurattiin yhteensä 1315 puun kasvua viiden ja yhdeksän vuoden ajanjaksoilla.

Väitöskirjan osajulkaisu I osoitti TLS-pistepilvien käyttökelpoisuuden puiden kasvun mittaamiseen. Osajulkaisuissa II ja III tutkittiin automatisoidun menetelmän soveltuvuutta kasvun mittaukseen. Automaattinen menetelmä onnistui havaitsemaan kahden ajankohdan TLS-pistepilvistä puut, jotka vastasivat pohjapinta-alaltaan 84.5 prosenttia koko tutkimuskohteiden puuston pohjapinta-alasta. Puiden rinnankorkeusläpimitassa, pituudessa sekä runko- ja tukkitilavuudessa havaittiin tilastollisesti merkitseviä muutoksia tarkastelujakson aikana. Puiden kasvu ja tilavuuskasvun kohdentuminen oli samankaltaisempaa rakenteeltaan samanlaisissa metsiköissä.

Tämän väitöskirjatutkimuksen tulokset osoittavat kahden ajankohdan TLS-pistepilvien soveltuvuuden puiden kasvun ja metsien rakenteessa tapahtuvien muutosten seurantaan. TLS-pistepilviä hyödyntämällä voidaan saada lisätietoa puiden kasvusta, mikä on tarpeen, jotta olisi mahdollista ymmärtää entistä paremmin metsissä tapahtuviin muutoksiin vaikuttavia tekijöitä. Parantunut ymmärrys ja lisääntynyt tieto voi olla erityisen arvokasta aloilla, joilla tarvitaan yksityiskohtaista tietoa puiden kasvusta ja metsien rakenteen muutoksista.

• Luoma, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: ville.luoma@helsinki.fi

Laserkeilauksen aikakausi ja uusien inventointimenetelmien kehitys on vähentänyt maastomittausten tarvetta ja inventointien kokonaiskustannuksia viimeisen kahden vuosikymmenen aikana. Vaikka menetelmäkehitys onkin ollut merkittävää, systemaattisia maastomittauksia tarvitaan käytännössä yhä edelleen. Esimerkiksi yleisesti käytössä oleva aluepohjainen inventointimenetelmä tukeutuu maastossa tehtäviin koealamittauksiin. Laserkeilausperusteisten inventointien lisäksi aluepohjaista menetelmää voidaan käyttää myös lennokeilla tehtävissä inventoinneissa ilmakuvapistepilviä hyödyntäen. Maastossa tehtävät koealamittaukset eivät ole yleensä lennokki-ilmakuvapistepilviä käytettäessä kannattavia lennokkien pienen toiminta-alueen takia. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tutkia laserkeilauspohjaisten mallien toimivuutta laserkeilaukseen ja lennokki-ilmakuvapistepilviin perustuvissa inventoinneissa ilman uusia paikallisia maastomittauksia.

Tässä tutkimuksessa valtakunnalliset laserkeilauspohjaiset mallit sovitettiin koko Suomen alueelle kolmelle puustotunnukselle (runkotilavuus, maan yläpuolinen biomassa ja valtapituus) ja niiden virheitä tarkasteltiin aluetasolla. Valtakunnallisten mallien aluetason ennusteet olivat usein systemaattisia yli- tai aliarvioita, minkä takia tutkittiin erilaisia kalibrointimenetelmiä. Ensimmäisenä testattiin valtakunnallisten mallien kalibrointia pienellä määrällä uusia maastomittauksia. Tämän jälkeen valtakunnallinen tilavuusmalli tai sen ennusteet kalibroitiin ilman uusia paikallisia maastomittauksia kolmen skenaarion avulla: a) käyttämällä malleissa ympäristöä ja maantieteellisiä olosuhteita kuvaavia lisäselittäjiä, b) uudelleen sovittamalla mallit käyttäen opetuskoealoja lähimmiltä inventointialueilta ja c) sovittamalla ennusteet alueittain valtakunnan metsien inventoinnin tietoihin. Lennokki-inventointia ilman uusia paikallisia maastomittauksia tutkittiin korvaamalla laserkeilauspohjaisten mallien selittäjät ilmakuvapistepilvistä johdetuilla tunnuksilla malleja käytettäessä. Laserkeilauspohjaisten mallien selittäjinä käytettiin niitä tunnuksia, jotka olivat mahdollisimman samankaltaisia laserkeilaus- ja lennokkiaineistojen välillä.

Tulokset osoittivat, että puustotunnusten ennustaminen ilman uusia paikallisia maastomittauksia on mahdollista kohtalaisella tarkkuudella laserkeilauspohjaisten mallien avulla. Systemaattiset virheet minimoituivat, kun yleiset mallit kalibroitiin lisäselittäjien, kuten lämpösumma-, sadanta- ja puulajisuhdetietojen avulla. Huolellisesti valittujen lisäkoealojen käyttö valtakunnallisten mallien kalibrointiin on kuitenkin suositeltavaa, jos uusien koealojen hankinta on taloudellisesti mahdollista. Laserkeilauspohjaisia malleja on mahdollista käyttää puustotunnusten ennustamiseen lennokki-ilmakuvapistepilvistä johdettujen selittäjien avulla erityisesti silloin, kun mallien selittäjät kuvaavat ylintä latvuskerrosta. Pienimmät virheet lennokki-inventoinnissa saavutettiin käyttämällä laserkeilausperusteista mallia lähimmältä samankaltaiselta alueelta luokittelemalla ennustusyksiköt havu- ja lehtipuuvaltaisuuden mukaan ennen ennustamista.

• Kotivuori, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti Sähköposti: eetu.kotivuori@uef.fi

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

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

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

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