Dissertationes Forestales vol. 2023 | 2023

Kaupungistumisen, teollistumisen, maatalouden, kaivostoiminnan ja hulevesien vaikutukset ekosysteemeihin ovat johtaneet merkittäviin vesien saastumisongelmiin maailmanlaajuisesti. Kuitenkin vain vähän tutkimusta on julkaistu kadmiumin (Cd), kromin (Cr) ja eri kasviravinteiden samanaikaisesta erottamisesta hulevesistä ns. kelluvia kosteikkoja (FTW) käyttämällä tai harvinaisten maametallien (REE) keräämisestä ja talteenotosta biomassaviljelmien avulla. Tämä tutkimus lisää tietämystä REE:n talteenotosta vesistä käyttämällä lyhytkiertoisia pajuja (Salix spp.) ja simuloitua Cd:n ja Cr:n keruuta hulevesistä Phragmites australis- ja Iris pseudacorus -kasvilajeilla. Tässä yhteydessä tehtiin kolme erilaista ns. mikrokosmoskoetta monivuotisilla kasveilla (P. australis ja I. pseudacorus) FTW:ssä. Kasvien kasvua, juuren pituutta, klorofyllipitoisuusindeksiä (CCI), anatomisia kasvien kudosmuutoksia, Cd:n kertymistä sekä kasvien kasvua ja typen ja fosforin poistamista simuloiduissa hulevesissä tutkittiin 50 vuorokauden pituisenkokeen aikana eri Cd-annoksilla (0, 1, 2 ja 4 mg l^-1). Lisäksi tutkittiin FTW:ssä 50 päivän ajan Cr-annoksen (0, 500, 1000 ja 2000 μg l^-1) vaikutuksia P. australis- ja I. pseudacorus -lajien kasvuun ja anatomiaan sekä Cr:n kertymiseen kasvien biomassaan; lisäksi selvitettiin typen ja fosfaatin poistoa vesistä. REE-annosten vaikutuksia kasvien varren kasvuun, biomassaan ja juurten pituuteen tutkittiin kahdella pajulajilla (S. myrsinifolia ja S. schwerinii) ja kahdella pajun viljelylajikkeella (Klara ja Karin) FTW:ssä 28 vuorokauden aikana. Kokeissa vesi sisälsi REE kerta-annoksen lantaania (La: 50 mg l^-1) ja 6-REE:n moniliuosta (La: 11,50 + yttrium (Y: 11) + neodyymi (Nd) 10,50) + dysprosium (Dy: 10) + cerium (Ce: 12) ja terbium (Tb: 11,50 mg l^-1)). Kokeissa oli lisäksi kontrollikäsittelyt ilman REE:tä. Lisäksi tutkittiin REE:n talteenottoa biomassatuhkasta biomassan polton jälkeen. Tässä tutkimuksessa Cd-stressi ei haitannut P. australis tai I. pseudacorus -lajien kasvua; kasvien juuret keräsivät enemmän Cd:tä kuin versot. Kasvit pystyivät alentamaan typpi- ja fosforipitoisuuksia vesissä. Cr:n vaikutus kasvien kasvuun oli selvä jo pienillä ja keskisuurilla annoksilla (500 ja 1000 μg Cr l^-1) ja anatomisia muutoksia havaittiin suurella annoksella (2000 μg Cr l^-1). Molemmat lajit pystyivät poistamaan huomattavan määrän (98–99 %) typpeä ja fosforia 10 päivän aikana lisääntyneen Cr-kuormituksen aikana. Suurin määrä Cr:a säilyi P. australis- ja I. pseudacorus -juurissa. Pajulajit ja lajikkeet eivät osoittaneet REE-toksisuusoireita. Noin 80 % REE:stä säilyi pajun tuhkassa polton jälkeen. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että nämä monivuotiset kasvit voisivat olla sopivia ehdokkaita kontrolloimaan valumavesien Cd-, Cr- ja REE -päästöjä vesistä samalla kun ne tuottavat biomassaa tehokkaasti.

• Mohsin, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0003-1211-5211 Sähköposti: muham@uef.fi

• Lepilin, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences Sähköposti: dmitrii.lepilin@uef.fi

Metsäiset suot ovat maailmanlaajuisesti merkittäviä hiilivarastoja, mutta ne ovat myös tärkeitä metsän ja muun biotuotannon alueita. Suometsien hoidolla on osin ristiriitaisia tavoitteita, kuten taloudellinen hyöty, ilmastonmuutoksen hillitseminen ja siihen sopeutuminen, sekä vesiensuojelu. Tasapainottaminen näiden tavoitteiden välillä edellyttää ekosysteemiprosessien perusteellista ymmärtämistä sekä mallinnustyökaluja, jotka pystyvät kuvaamaan käsittelyvaihtoehtojen monimutkaiset vaikutukset ekosysteemiin. Tässä työssä esitellään kolme prosessipohjaista ekosysteemimallia, ja niiden sovelluksia ojitettujen turvemaiden konkreettisiin käsittelyskenaarioihin.

Kaikki kolme artikkelia rakentuvat yhteiselle hydrologiselle mallille. Kahdessa tutkimuksessa käsitellään patojen vaikutusta pohjaveden suoveden pinnan korkeuteen ja hiilidioksidipäästöihin trooppisilla soilla. Ensimmäinen tutkimusartikkeli osoittaa, että optimointialgoritmien käyttö ennallistettavan suoalueen patojen sijoittelussa parantaa merkittävästi suon uudelleen vettämistä. Toisessa tutkimusartikkelissa analysoidaan patojen vaikutusta trooppisten suon vedenpinnan korkeuteen ja arvioidaan patojen toimintaa erilaisissa sääolosuhteissa ja erilaisilla turpeen ominaisuuksilla. Kolmannessa tutkimusartikkelissa esitellään ekosysteemimalli, joka keskittyy kuivatuksen vaikutukseen ravinnedynamiikkaan ja metsän kasvuun boreaalisilla soilla. Yhdistämällä hydrologiset ja biogeokemialliset prosessit tämä ekosysteemimalli mahdollistaa toisiinsa liittyvien ilmiöiden, kuten puuston kasvua rajoittavan tekijän tunnistamisen sekä tyypillisten ojaverkoston hoitotoimenpiteiden vaikutuksen ravinnetaseeseen ja metsän tuottavuuteen.

• Urzainki, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-9079-1269 Sähköposti: iurzainki@gmail.com

Tämä tutkimus tarkastelee palvelukehitystä metsäalan yritysten toimintaympäristössä sekä yritysten liiketoiminnan muutoksina että laajemmin osana tuotantojärjestelmän evoluutiota. Tarkastelumalli perustuu yhteiskunnallisteknisen muutoksen teoriaperustaan, johon yhdistetään palvelututkimuksen alan käsitteitä kuvata palvelukehitykseen liittyviä organisatorisia muutoksia tuotannollisessa toiminnassa ja markkinoilla. Tutkimuksessa on tehty kolme erillistutkimusta. Palvelukehityksiä tunnistetaan tarkastelemalla 1) palveluita eurooppalaisissa TKI-tiekartoissa metsäalalla ja rinnakkaisilla aloilla, 2) arvon jakautumista ja liiketoimintamallien muutosta teollisen puurakentamisen toimitusverkostoissa sekä 3) markkinatarjoomia ja palveluinnovaatiota kehittyvissä tuotepalvelujärjestelmissä kestävän asumisen rakennusprojekteissa Suomessa. Näin havainnollistetaan tuotepalvelujärjestelmien kehittymistä metsäalan yritysten asiakasaloilla, joista tässä esimerkkinä on käsitelty rakennusalaa. Tutkimus nostaa metsäalan pelinmuuttajakysymykseksi, keskittyvätkö sen yritykset ja organisaatiot palvelemaan nykyisiä tuotepalvelujärjestelmiä vai tavoittelevatko ne kehittää seuraavan sukupolven tuotepalvelujärjestelmiin liittyviä ratkaisuja osana vallitsevan tuotantotavan, tässä rakentamisen regiimin, muutosta. Mikään nykyisistä tuotepalvelujärjestelmämalleista ei yksinään kuvaa tulevia tuotepalvelujärjestelmiä. Palvelukehityksestä tarvittaisiinkin vaihtoehtoisia skenaarioita ja arviota siitä, mitä eri kehityskuluista seuraa metsäalalle ja tulevaisuuden biotaloudelle.

• Pelli, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-2313-4250 Sähköposti: paivi.pelli@efi.int

Ilmastonmuutos ja luonnon monimuotoisuuden hupeneminen ovat synnyttäneet tarpeen tarkalle ja laaja-alaiselle metsävaratiedolle. Lentolaserkeilaus mahdollistaa tällaisen tiedon keräämisen tehokkaasti. Lahopuu on metsäympäristön keskeinen komponentti, sillä se sitoo hiiltä ja toimii elinympäristönä lukuisille eliölajeille. Lahopuukartoituksella kerätään paikkatietoa monimuotoisuuden kannalta merkittävistä kohteista. Tämä tieto on hyödyllistä esimerkiksi suojelu- ja entisöintitoimenpiteiden kohdentamisessa. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli kehittää automaattisia menetelmiä yksittäisten maa- ja pystylahopuiden kartoittamiseksi lentolaserkeilausaineistosta.

Osatutkimuksissa I ja II kehitettiin viivojen tunnistukseen perustuva menetelmä kaatuneiden puiden kartoittamiseksi. Tämän menetelmän toimintaa tutkittiin lentolaserkeilausaineistolla, jonka pistetiheys oli noin 15 pistettä/m2 sekä dronella kerätyllä laserkeilausaineistolla, jonka pistetiheys oli noin 285 pistettä/m2. Tämän lisäksi osatutkimuksissa tarkasteltiin menetelmän toimintatarkkuuteen vaikuttavia tekijöitä. Osatutkimukset osoittivat, että kaatuneiden puiden pituus ja läpimitta vaikuttavat niiden tunnistustodennäköisyyteen ja että merkittävä osa suurista lahopuista saadaan kartoitettua kehitetyllä menetelmällä. Tämän lisäksi aluskasvillisuuden määrän ja tyypin sekä kaatuneita puita ympäröivien elävien puiden koon havaittiin vaikuttavan menetelmän toimintatarkkuuteen. Osatutkimus II osoitti myös, että laserkeilausaineiston pistetiheyden kasvattaminen ei automaattisesti paranna menetelmän toimintatarkkuutta, jos menetelmä ei kykene ottamaan huomioon lisääntynyttä kohinan ja yksityiskohtien määrää.

Osatutkimuksessa III tarkasteltiin dronella kerätyn tiheän laserkeilausaineiston soveltuvuutta yksittäisten pystylahopuiden kartoitukseen. Osatutkimuksessa kehitettiin kolmivaiheinen tunnistusmenetelmä, joka koostui yksittäisten puiden segmentoinnista, piirteiden laskennasta ja koneoppimispohjaisesta luokittelusta. Osatutkimus osoitti, että pelkästään puiden geometrisiin piirteisiin pohjautuvan tunnistusmenetelmän toimintatarkkuus on vaatimaton. Kuolleiden pystypuiden kartoittamiseksi laserkeilausaineisto tulisikin yhdistää spektritietoa sisältävien kaukokartoitusaineistojen, kuten ilmakuvien kanssa.

Tämän väitöskirjan tulokset parantavat ymmärrystämme muuttujista, jotka tulisi huomioida laserkeilauspohjaisessa lahopuukartoituksessa. Vaikka kaukokartoituspohjaiseen lahopuukartoitukseen liittyy edelleen merkittäviä haasteita, tämä väitöskirja on askel kohti laajamittaista kaukokartoituspohjaista monimuotoisuuden kartoitusta.

• Heinaro, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0003-2606-6131 Sähköposti: einari.heinaro@helsinki.fi

Kasvien, myös puiden, tiedetään päästävän ilmakehään metaania (CH₄), mutta kasvien välittämiä metaanipäästöjä on tutkittu lähinnä ruohovartisilla kasveilla. Puiden latvustojen metaanipäästöt ovat todennäköisesti suurelta osin peräisin aerobisesta, ei-biologista alkuperää olevasta prosessista. Aerobista metaanin syntymistä kasveissa ei ole tutkittu läpikotaisin, minkä takia arviot tämän lähteen maailmanlaajuisista kokonaispäästöistä ovat epävarmoja ja vaihtelevat suuresti, välillä 0–240 Tg vuodessa.

Tässä tutkimuksessa tutkittiin fysiologisten ja ympäristön muuttujien vaikutuksia lehvästön metaanivoihin mittaamalla boreaalisten havupuiden versojen metaaninvaihtoa ulkona ja kasvihuoneessa. Suurin osa mittauksista tehtiin metsämännyn (Pinus sylvestris L.) taimilla, joka on yksi tärkeimmistä boreaalisen havumetsävyöhykkeen puulajeista. Mittaukset tehtiin kammiomittausmenetelmällä käyttäen reaaliaikaisia, absorptiospektroskopiaan perustuvia kasvihuonekaasujen mittalaitteita. Mittaukset tehtiin joko käsin, tai automaattisella mittausjärjestelmällä, joka kehitettiin helpottamaan manuaalisiin mittauksiin liittyviä ongelmia.

Metsämännyt versoista tuli kaikissa koeasetelmissa pieniä mutta merkittäviä metaanipäästöjä. Päästöt olivat riippuvaisia valosta, lisääntyivät ilman lämpötilan kohotessa, ja eivät olleet riippuvaisia fotosynteesistä tai kuivuudesta. Päästöt olivat suurempia auringonvalossa kuin keinovalon alla silloinkin, kun keinovalo sisälsi UVA-säteilyä. Tulokset kertovat, että metsämännyn latvustossa syntyy metaania samankaltaisessa prosessissa, kuin mikä on aiemmin kuvattu ruohovartisilla kasveilla, mutta nämä päästöt ovat pienempiä kuin alkuperäiset arviot aerobisesta metaanipäästöstä. Boreaalisten metsien latvustot ovat metaanin lähde, joka voi pienentää kivennäispohjaisen metsämaan ylläpitämää metaanin nielua noin 5 %:lla.

• Tenhovirta, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences https://orcid.org/0000-0001-5600-6274 Sähköposti: salla.tenhovirta@helsinki.fi

Suometsien uudistaminen lisää ravinne- ja kiintoainekuormitusta vesistöihin. Ravinnepitoisuuksien ja -kuormituksen vuodenaikainen vaihtelu lisää tarvetta uudenlaisten vesiensuojelumenetelmien kehittämiseen. Veden puhdistaminen biohiilen avulla voisi olla mahdollinen uusi vesiensuojelumenetelmä suometsätaloudessa. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin ravinteiden pidättymistä kuusi- ja koivubiohiileen avohakkuualueelta kerätystä valumavedestä. Työn tavoitteena oli i) tutkia biohiilen ominaisuuksien vaikutusta ravinteiden pidättymiseen pienimittakaavaisessa laboratoriokokeessa (Artikkeli I), ii) tutkia biohiilireaktoreiden kykyä pidättää typpiyhdisteitä (Artikkeli II), ja iii) tutkia typen adsorptio-desorptiodynamiikkaa vaihtelevissa valumaveden typpipitoisuuksissa (Artikkeli III). Koivu- ja kuusibiohiili pidättivät tehokkaasti typpiyhdisteitä valumavedestä kaikissa kokeissa. Pidättyminen oli nopeinta kokeiden alussa. Pidättyminen oli sitä suurempaa, mitä korkeampi veden typpipitoisuus oli. Alle 0.4 mg L^-1 konsentraatiossa typpeä ei pidättynyt. Desorptio oli vähäistä, kun aiemmin typpeä pidättäneet biohiilet asetettiin veteen, jonka typpipitoisuus oli alhainen. Tutkimuksen perusteella biohiili on mahdollinen vesiensuojelukeino erityisesti korkean kuormituksen riskialueella.

• Kakaei Lafdani, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0001-6582-1211 Sähköposti: elhka@uef.fi

Useilla ilmiöillä, kuten kestävyyshaasteet sekä tiedon ja digitalisaation lisääntyvä merkitys, on valtavat vaikutukset globaaliin sosio-ekonomiseen järjestelmään. Nämä ilmiöt vaikuttavat myös dynaamiseen ja monimutkaiseen liiketoimintaympäristöön, jossa erilaiset toimijat useilta sektoreilta ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Jotta voidaan vastata näihin ilmiöihin sekä muutoksiin liiketoimintaympäristössä, tarvitaan systeemistä muutosta tavoissa, joilla arvoa luodaan. Yksi ehdotettu systeeminen muutos on siirtyminen kestävään biokiertotalouteen. Nämä muutokset liiketoimintaympäristössä luovat paineita vakiintuneille sektoreille, kuten metsäsektorille, muuttaa verkostojaan ja arvonluontilogiikkaansa eli toimijoiden tapaa luoda arvoa yhdessä.

Tässä väitöskirjassa tutkin, miten metsäsektorin arvonluontilogiikka on muuttumassa siirryttäessä kestävään metsäpohjaiseen biokiertotalouteen. Tutkimusstrategiana oli tieteidenvälinen teoriaohjattu laadullinen tapaustutkimus. Analysoin tieteellisiä ja ei-tieteellisiä dokumentteja, jotta pystyin tunnistamaan metsäteollisuuden arvonluontilogiikassa aiemmin tapahtuneet ja tällä hetkellä tapahtuvat muutokset. Haastatteluiden avulla kartoitin metsäpalveluiden tarjoajien mahdollista tulevaa arvonluontilogiikkaa ja metsänomistajien valmiutta reagoida tapahtuviin muutoksiin.

Tutkimustulosten perusteella metsäsektorin arvonluontilogiikka on vähitellen muuttumassa kokonaisvaltaisesti kestäväksi, yhteistoiminnalliseksi ja monialaiseksi arvon yhteisluontilogiikaksi. Sektori on pystynyt muuttamaan verkostojaan ja arvonluontilogiikkaansa aiemmin ja vaikuttaa siltä, että alan toimijat ovat ymmärtäneet monialaisen yhteistoiminnan ja aineettomien resurssien merkityksen osana kestäviä arvoa luovia toimintoja. Toimijat ovat tunnistaneet, että heidän asenteensa ja toimintansa vaikuttavat sektorin tulevaan arvonluontiin. Kokonaisvaltaisen kestävyyden saavuttamiseksi toimijoiden on otettava huomioon koko metsäekosysteemi pääomana ja resurssipohjana, josta metsäpohjaisella sektorilla luodaan arvoa ja hyötyjä yhteiseksi hyväksi.

• Laakkonen, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-6384-7773 Sähköposti: anu.laakkonen@uef.fi

Suomessa yksityiset metsänomistajat omistavat lähes 60 % metsäpinta-alasta. Yksityistilan keskikoko on 30 hehtaarin luokkaa. Moni metsänomistajista lukeutuu monitavoitteisiin omistajiin, joilla on puuntuotannon ohella virkistykseen, monimuotoisuuteen ja maisemaan liittyviä tavoitteita. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli arvioida, kuinka tilanrajat ylittävän riistametsänhoidon konsepti vastaanotettaisiin Suomessa, ja millaiset seikat ja mekanismit voisivat vaikuttaa konseptin jalkauttamiseen käytännössä. Riistametsänhoito on valikoima metsänhoitotoimenpiteitä, jolla pyritään säilyttämään metsäkanalintujen, kuten laajasti arvostetun metson (Tetrao urogallus L.), elinympäristöt talousmetsissä. Metson soidinpaikat ovat laajoja (voivat ulottua jopa 20 hehtaarin alalle) ja teoriassa sijoittua useamman yksityisen tilan alueelle. Riistametsänhoidon soveltaminen soidinpaikoilla voisi parantaa soidinpaikkojen kytkeytyneisyyttä ja laatua, mutta edellyttäisi naapurimetsänomistajien yhteistyötä. Metsänomistajien avoimuudesta riistametsänhoitoa tai metsänhoitoyhteistyötä kohtaan ei ole kuitenkaan ollut tietoa.

Tutkimus koostuu kahdesta kaksinkertaiseen otantaan perustuvasta kyselytutkimuksesta, jotka sisälsivät yhteensä kolme kyselyä (kaksi metsänomistajille, yksi metsäammattilaisille) sekä laadullisesta metsänomistajien haastattelututkimuksesta. Yhdessä tutkimukset kuvaavat tämänhetkistä riistametsänhoidon ja metsänhoitoyhteistyön toteutusta, metsänomistajien uskomuksia tilanrajat ylittävästä riistametsänhoidosta soidinpaikoilla, ja metsänomistajien valmiutta osallistua vastaavaan metsänhoitoyhteistyöhön. Tulokset viittasivat, että metsänomistajat hyväksyvät riistametsänhoidon menetelmät enenevässä määrin ja metsänhoitoyhteistyö herättää heissä kiinnostusta. Metsänomistajien itsenäisyys, normit ja palveluiden kohtaamattomuus, sekä metsänomistajien välisen kommunikaation vähäisyys voivat kuitenkin hidastaa metsänomistajien mielenkiintoa osallistua tilanrajat ylittävään yhteistyöhön. Tulokset korostivat myös, että metsänomistajien päätöksenteko-oikeuden ja valinnanvapauden tulisi näkyä myös yhteistyössä. Yhteistyömallit, joita edistetään samanlaisia tavoitteita omaavien metsänomistajien välisen yhteistoiminnan kautta, voisivat tuottaa optimaalisimman metsänhoitoratkaisun metson laajoilla metsäelinympäristöillä.

• Ikonen, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences Sähköposti: piia.ikonen@uef.fi

Kestävän liiketoiminnan rakentaminen haastaa yritykset löytämään uusia keinoja muutoksen tueksi digitalisaation mahdollisuuksista. Yksi keskeisistä keinoista on erilaisen vastuullisuutta tukevan datan hyödyntäminen entistä monipuolisemmin. Yksinkertaisimmillaan tällainen data voi auttaa yrityksiä asettamaan parempia tavoitteita, tunnistamaan kehityskohteita ja seuraamaan tuloksia. Väitöskirja monipuolistaa kuvaa datan roolista ja arvosta yritysten vastuullisuustyölle neljästä eri näkökulmasta. Asiakkaiden näkemystä vastuullisuutta tukevan datan arvosta tarkastellaan pehmopaperivalmistajan näkökulmasta Datan roolia kiertotalouden tulevaisuudessa arvioidaan tekstiilien osalta tulevaisuuskuvia rakentamalla. Tekstiilien kiertotalouden osalta tutkitaan myös datan hyödyntämiseen liittyviä paradoksaalisia jännitteitä. Lisäksi luodaan katsaus siihen, mitä olemassa oleva tutkimus kertoo datan roolista ja arvosta kiertotaloudessa. Tutkimusmenetelminä ovat tapaustutkimus, erittelevä Delfoi-menetelmä ja kirjallisuuskatsaus.

Työ tuo esiin selvän tarpeen yksityiskohtaiselle ja luotettavalle tuotekohtaiselle vastuullisuustiedolle tukemaan tuoteketjujen läpinäkyvyyttä ja vastuullisuuden huomioivaa päätöksentekoa. Parhaimmillaan tämä tieto tukee parempaa strategista ja operatiivista päätöksentekoa läpi yrityksen eri toimintojen ja arvoketjujen. Tarvitaan yhteistyötä datan jakamiseksi asiakkaiden ja toimittajien kanssa, ja myös laajemmissa ekosysteemeissä, jotta datan hyöty saadaan irti. Vastuullisuutta tukevalla tiedolla voidaan vastata myös kuluttajien tiedontarpeeseen ja tukea heidän valintojaa. Datalla voi olla keskeinen rooli myös entistä kestävämmissä liiketoimintamalleissa.

Väitöskirjan tulokset tuovat selvästi esiin sen, että datavetoinen tekeminen ei automaattisesti johda ympäristöhyötyihin. Sen sijaan vastuullisuuden eteenpäinviemisen ja datan hyödyntämisen vuorovaikutus on paljon monimutkaisempaa. Vastuullisuutta tukevien tulevaisuuden datatarpeiden ennakointi ja kyvykkyyksien kasvattaminen antavat kuitenkin hyvät edellytykset luoda datasta vastuullisen liiketoiminnan mahdollistaja. 

• Luoma, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0003-3250-3502 Sähköposti: paivi.luoma@helsinki.fi

Lignoselluloosa energiakasvit voivat tuottaa huomattavia määriä biomassaa energian tuotantoon, mutta niiden käyttöönottoon liittyy usein maankäytön muutoksia, koska niitä viljellään pääasiassa maatalouden hallitsemissa maisemissa. Väitöskirjassa käsitellään energiakasvien esiintyvyyttä ja analysoidaan niiden maankäytön muotoja Ruotsin maatalousmaisemissa. Tavoitteena on erityisesti i) arvioida eri energiakasveja tuotannon, sijainnin sekä ilmastoprofiilien suhteen, ii) karakterisoida ja määritellä ympäröivää maatalousmaisemaa sekä iii) tutkia maankäytön yleisiä muutoksia, jotka johtuvat energiakasvi viljelmien perustamisesta. Analyysi perustuu empiirisiin tietoihin kaupallisista nopeakasvuisista puuviljelmistä (paju, poppeli ja hybridihaapa) sekä energiaruohosta (ruokohelpi) useilla spatiaalisilla mittakaavoilla aina peltokuvioilta maisematasolle vuosina 1986–2018. Peltotasolla suuntaus on pienempiin ja säännöllisen muotoisiin kuvioihin energiakasvien osalta, samalla niiden viljelyalueet ovat siirtyneet kohti tuottavampia maita, mikä heijastaa maankäytön muutosta.  Pajuviljelmiä perustettiin aluksi pääasiassa kesannoille, mutta myöhemmin monet viljelyksistä korvattiin viljakasveilla maailmanlaajuisten viljan hintojen muutosten vuoksi. Ruokohelven kohdalla maankäytön muutos oli samansuuntainen, vaikkakin muutokset ilmestyivät myöhemmin eivätkä olleet niin ilmeisiä. Maisematasolla energiakasvit monipuolistavat merkittävästi maatalousmaisemaa, sillä nopeasti kasvavia puuviljelmiä istutetaan pääasiassa viljan viljelyalueille ja ruokohelpeä metsävaltaisiin maisemiin. Väitöskirjassa käytetyt menetelmät ja analyysit auttavat ymmärtämään paremmin energiakasveihin liittyviä maankäytön muutoksia ja auttavat määrittelemään niiden osuuden merkitystä maatalousmaiseman monipuolistamisessa.

• Xu, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: xiaoqian.xu@uef.fi

Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi EU on asettanut ilmasto- ja energiapolitiikkatavoitteet energiatehokkuuden parantamiseksi. Kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen edellyttää myös metsäteollisuuden puunhankinnan energiatehokkuuden parantamista. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää puunkorjuussa energiatehokkuuden lähtötilanne, polttoaineen kokonaiskulutus ja siitä aiheutuvat päästöt sekä arvioida energiatehokkuutta parantavat toimenpiteet.

Valtaosin puunkorjuuyrittäjien asenne energiatehokkuutta kohtaan oli positiivinen. Puunkorjuukoneiden polttoaineenkulutus oli matalin päätehakkuissa, kun vastaavasti ensiharvennushakkuissa se oli suurin korjattua kiintokuutiometriä kohden. Keskimääräinen kiintokuutiometripohjainen polttoaineenkulutus ja kasvihuonekaasupäästöt olivat ensiharvennuksella yli kaksinkertaiset päätehakkuuseen verrattuna. Puunkorjuuresurssien paremmalla suuntaamisella olisi mahdollista vähentää polttoaineen kulutusta ja kasvihuonekaasupäästöjä. Tuntikohtaiseen polttoaineenkulutukseen vaikuttavat eniten metsäkoneiden moottoritehot ja puunkorjuuolosuhteet. Kiintokuutiometrikohtaiseen polttoaineen kulutukseen puunkorjuussa vaikuttavat eniten puunkorjuuolosuhteet ja koneyksiköt.

Laskennallinen energiatehokkuus oli suurin päätehakkuissa. Energiatehokkuusyhtälössä polttoaineen kulutusta (panos) merkittävämpi tekijä on korjatun puun määrä (tuotos). Energiatehokkuutta voidaan parantaa kuljettajakoulutuksella. Lisäksi metsäkonesiirroilla oli merkittävä vaikutus puunkorjuun polttoaineen kokonaiskulutukseen ja päästöihin. Tästä syystä puunkorjuukoneiden siirtojen määrää tulisi minimoida, sekä toiminta- ja resurssisuunnittelua kehittää. Tulevaisuudessa polttoaineenkulutuksen ja kasvihuonekaasupäästöjen tarkastelu tulisi laajentaa koko puunkorjuuketjuun, mukaan lukien kaukokuljetus ja puukauppa, sekä esimerkiksi kuljettajan vaikutusta tulisi selvittää tarkemmin. 

• Haavikko, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-5626-1248 Sähköposti: hanna.haavikko@gmail.com

Boreaaliset metsät muodostavat kolmasosan maapallon metsistä. Ilmastonmuutos vaikuttaa merkittävästi boreaalisten metsien kasvuun ja tuotokseen. Tulevien muutosten tarkempaan ennustamiseen tarvitsemme kuitenkin parempaa tietoa siitä, miten metsät ovat reagoineet ilmaston muuttumiseen menneisyydessä.

Tässä tutkimuksessa käytettiin uusia työkaluja herkästi ympäristönmuutoksiin reagoivan δ¹³C-signaalin (hiilen vakaiden isotooppien ¹²C/¹³C suhde) määrittämiseen männyistä. Määrityksiä tehtiin mäntypuiden eri osista (lehdet, lustot) kahdella Suomessa sijaitsevalla koealalla.

Tulosten mukaan puut käyttävät pääosin kuluvan kasvukauden yhteytystuotteita biomassansa rakentamiseen, mikä osoittaa, että biomassan δ¹³C-signaalia voidaan käyttää kyseisen vuoden ympäristöolosuhteiden määrittämiseen. Vuoden sisäinen vaihtelu ympäristömuuttujissa näkyi tarkasti lehdestä eristetyn sakkaroosin δ¹³C-signaalissa, mutta vääristyneenä lehden koko biomassan δ¹³C-signaalissa, minkä vuoksi lehtibiomassan δ¹³C-signaalin käyttö ympäristömuuttujien ennustamisessa ei ole suoraviivaista. Lisäksi lehtitason δ¹³C signaalin tulkinnassa tulisi tuntea paremmin lehden mesofyllikonduktanssin vaihtelu sekä yhteytystuotteiden ajallinen integraatio. Puiden lustojen δ¹³C-signaalissa näkyi myös puun kasvukauden aikainen vaihtelu veden käytön tehokkuudessa, mikä on olennainen tekijä arvioitaessa puun vesi- ja hiilitasetta. Lustojen δ¹³C-muutosten avulla voidaankin hyvin tutkia puiden hiilen ja veden käytön lyhyen aikavälin dynamiikkaa. Tämä on hyödyllistä erityisesti jos vesi- ja hiilitasetunnuksia ei ole jostain syystä mitattu tai käytettävissä.

Tämä tutkimus syventää ymmärrystämme siitä miten ympäristön muutos näkyy puiden lehtien δ¹³C-signaalissa ja miten tämä signaali muuttuu yhteytystuotteiden kulkeutuessa puuaineen rakenteeksi (lustot). Tieto auttaa paremmin tulkitsemaan puiden eri osien δ¹³C-signaaleja sekä ymmärtämään, miten puut pärjäävät ilmaston muuttuessa.

• Tang, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: yu.tang@helsinki.fi