Dissertationes Forestales vol. 2026 | 2026

Puunkorjuusta aiheutuvien kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen sekä energiatehokkuuden parantaminen ovat edelleen merkittäviä haasteita. Tässä väitöskirjassa arvioidaan vaihtoehtoisten käyttövoimien sekä metsäkoneiden tyhjäkäynnin vaikutuksia kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen ja siten ilmastokestävämmän puunkorjuun kehittämiseksi Suomessa.

Ensimmäisessä osajulkaisussa selvitettiin vaihtoehtoisten käyttövoimien potentiaalia raskaissa työkoneissa. Tulokset osoittivat, että hybridi- ja täyssähköisillä teknologioilla on suurin potentiaali korvata perinteiset dieselmoottorit tulevaisuudessa. Havaitut haasteet olivat pääasiassa akustojen luotettavuus sekä korkeat kustannukset. Biopolttoaineiden, biokaasun ja vedyn osalta haasteina todettiin korkeat teknologiakustannukset sekä vähäiset valmistusmäärät. Korkein teknologinen valmiustaso (TRL) todettiin hybridi- ja täyssähköisillä ratkaisuilla. Täyssähköisten sekä biokaasu- ja vetykäyttöisten metsäkoneiden TRL-arviointia ei voitu tehdä riittävän tutkimustiedon puutteen vuoksi.

Toisessa osajulkaisussa selvitettiin suomalaisten puunkorjuu- ja autokuljetusyrittäjien näkemyksiä metsäkoneiden ja puutavara-autojen tyhjäkäyntiajoista kyselytutkimusten avulla. Tulokset osoittivat, että yrittäjät kokivat tyhjäkäyntiaikojen olevan vähennettävissä nykytasosta. Tutkimuksessa raportoitiin myös useita puunkorjuun ja puutavaran autokuljetuksen työvaiheita sekä niiden tyhjäkäynnin vähennyspotentiaalia. Merkittävänä toimenpiteenä vähentää tyhjäkäyntiä korostettiin yrittäjien tietoisuuden parantaminen tyhjäkäynnin vaikutuksista.

Kolmannessa osajulkaisussa tutkittiin metsäkoneiden tyhjäkäyntiaikoja automaattisesti kerätyn laajan konedatan avulla. Tutkimuksessa hyödynnettiin myös skenaariotarkastelua kuvaamaan tyhjäkäynnin vaikutuksia hiilidioksidipäästöihin ja kustannuksiin. Tulokset osoittivat, että hakkuukoneiden tyhjäkäynnin osuus kokonaiskäyttöajasta sekä tyhjäkäynninaikainen polttoaineenkulutus olivat suurempia kuin kuormatraktoreiden. Lisäksi tutkimuksessa todettiin, että tyhjäkäynnin vähentäminen voisi tuottaa merkittäviä kustannus- ja päästövähennyksiä sekä vuotuisia lisätuloja, mikäli vähentynyt tyhjäkäyntiaika voitaisiin siirtää koneiden tuottavien työtuntien määrään.

Tämän väitöskirjan tulokset tarjoavat uutta tutkimustietoa sekä edistävät siirtymistä tehokkaampiin ja vähäpäästöisempiin työkoneoperaatioihin. Vaikka haasteita ilmenee edelleen Suomessa, tämän väitöskirjan tulokset vahvistavat pohjaa siirryttäessä kohti vähäpäästöistä puunkorjuuta Suomessa ja globaalisti.

• Pesonen, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0009-0004-3915-7723 Sähköposti: jarkko.pesonen@uef.fi

Kuoriamebat ovat mikroskooppisia petoja ja veden pinnan indikaattoreita soilla. Niiden toimintaa ja yhteisörakennetta sääteleviä mekanismeja voidaan tutkia toiminnallisten ominaisuuksien avulla (mm. kuoren ja sen aukon koko, ameban aineenvaihdunnallinen strategia (heterotrofia tai miksotrofia), ja kuoren materiaali). Yhteyttävien mikrobien merkitys soiden hiilinielulle on hiljattain havaittu aiemmin arvioitua suuremmaksi. Näiden mikrobien vasteet kuivumiseen ja sen aiheuttamaan kasvillisuussukkessioon kohti metsälajistoa, joka uhkaa soita ilmaston lämmetessä ja haihdunnan lisääntyessä, ovat huonosti tunnettuja.

Tämä työ koostuu kolmesta osatutkimuksesta, joissa selvitettiin kuoriamebojen ja yhteyttävien mikrobien vasteita pitkäaikaiseen kuivumiseen kolmella boreaalisella suotyypillä, joista ravinteikkain oli ruohoinen saraneva, karuin keidasräme, ja näiden välillä varsinainen saraneva. Tutkimus tehtiin Lakkasuon kuivatuskokeella, jossa alentunutta veden pintaa on ylläpidetty kahden vuosikymmenen ajan ilmastonmuutoksen simuloimiseksi. Näytteet kerättiin kesällä 2022. Kuoriamebat tunnistettiin ja mitattiin mikroskopoimalla, yhteyttävät mikrobit tunnistettiin DNA:n metaviivakoodauksella ja niiden yhteytyspotentiaali mitattiin PhytoPAM-laitteella. Näiden mitattujen vastemuuttujien eroa verrattiin kontrolli- ja käsittelyalojen sekä suotyyppien välillä.

Vedenpinnan lasku vaikutti yhteyttävään mikrobilajistoon koealan ravinteisuudesta riippumatta, kun taas kuoriamebat reagoivat voimakkaimmin ruohoisella saranevalla ja heikoiten keidasrämeellä. Ravinteisuusgradientin ääripäissä lajistomuutokset eivät kytkeytyneet toiminnallisiin muutoksiin. Varsinaisella saranevalla sekä kuoriamebayhteisön toiminnallinen rakenne erosi kuivatun ja kontrollialan välillä, ja yhteytyspotentiaali oli suurempi kuiva-tulla alalla. Eri suotyyppejä edustavat tutkimusalat erosivat toisistaan lajiston, toiminnallisten ominaisuuksien, vedenpinnan laskun aiheuttamien vasteiden, sekä toiminnallisen vakauden suhteen.

Merkkejä toiminnallisista muutoksista havaittiin vain varsinaisella saranevalla, mikä johtui luultavasti ravinteisuuden ja varjostuksen suuremmasta kasvusta verrattuna kahteen muuhun suohon ja kuoriamebojen osalta sopeutumisesta märkiin ja avoimiin olosuhteisiin sekä matalasta toiminnallisesta redundanssista. Sen sijaan sekä kuoriamebat olivat resistenttejä kohtalaiselle kuivumiselle keidasrämeellä, kun taas ruohoisella saranevalla korkea toimin-nallinen redundanssi ylläpiti kuoriamebayhteisön toiminnallista rakennetta. Nämä tulokset tulisi huomioida käytettäessä kuoriameboja biomonitoroinnissa. Kaiken kaikkiaan tuloksissa korostuu, että mikrobien vasteita kuivumiselle ei voida yleistää yli suotyyppien tai mikrobiryhmien.

• Kuuri-Riutta, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0009-0006-0845-9459 Sähköposti: olivia.kuuri-riutta@uef.fi

Rakentamiseen liittyvä sääntely ja tekninen kehitys ovat luoneet edellytykset sille, että Suomi voisi nousta puurakentamisen edelläkävijäksi. Puurakentamisen markkinaosuus ja erityisesti kierrätyspuun käyttö, puun käyttö kaupunkimaisessa korjausrakentamisessa ja puu osana luontopohjaisia ratkaisuja ovat Suomessa kuitenkin vielä alhaisella tasolla. Tämän väitöskirjan tavoitteena on tunnistaa erilaisia puunpohjaisia ratkaisuja rakentamisessa sekä kuinka näiden leviämistä voitaisiin edistää. Väitöskirja koostuu kolmesta osatutkimuksesta, joissa hyödynnetään teoreettisena perustana politiikkaverkostojen sekä liiketoiminta- ja innovaatioekosysteemin näkökulmia. Menetelminä työssä käytettiin kuvailevaa sosiaalisen verkoston analyysia ja kvalitatiivista haastatteluihin perustuvaa temaattista analyysia. Ensimmäisessä osatutkimuksessa tarkastellaan yhtä puurakentamisen edelläkävijäkaupunkia eli Joensuuta paikallisten politiikkaverkostojen esimerkkinä. Tutkimuksessa tunnistettiin paikallisen puurakentamisen politiikkaverkoston ominaispiirteitä (Artikkeli I). Toisessa osatutkimuksessa tunnistettiin ratkaisuja kierrätyspuun käytön esteiden poistamiseksi (Artikkeli II). Lopuksi tunnistettiin tapoja innovaatioekosysteemin kehityksen mahdollistamiseksi ja puun käytön monipuolistamiseksi rakentamisessa (Artikkeli III). Paikallistason puurakentamisen politiikkaverkostoanalyysi (Artikkeli I) osoittaa, että avaintoimijat edustavat tutkimusta, rakennustuotantoa ja liiketoimintaa sekä julkishallintoa puurakentamisen yleistymisessä. Kierrätyspuun käyttöön liittyvässä osatutkimuksessa (Artikkeli II) tunnistettiin puun uudelleenkäyttöönliittyvää potentiaalia, mutta myös käyttöönottoa rajoittavia tekijöitä ja puuttuvia toimijoita. Näiden esteiden poistaminen edellyttää asiantuntijoiden vahvempaa roolia ja ratkaisujen hyödyntämistä markkinoilla, teknologian, sääntelyn ja kulttuurin aloilla. Innovaatioekosysteemin kehitystä koskeva tutkimus (Artikkeli III) tarkastelee ekosysteemin heikompia osia (kuten esimerkiksi toimijoiden sitoutumista ja rooleja, yhteistyötä, lainsäädännön vaikutusta, teknologisia mahdollisuuksia ja liiketoiminnan kehittymistä) ja näitä tukevia prosesseja. Tämän pohjalta siinä todetaan, että innovaatioekosysteemin kehittämistä voitaisiin nopeuttaa ottamalla tiiviimmin mukaan asiantuntijatoimijoita, parantamalla tiedon jakamista ja viestintää, ja vahvistamalla koulutusta ja projektien yhteiskehittämistä. Puun käytön lisääminen edellyttää edistämistä sekä paikallisesti että ekosysteemitasolla ja ratkaisujen laajentamista rakennusten koko elinkaaren ajaksi. Tulokset osoittavat, että kunnilla on kyky toimia kaupunkien rakennetun ympäristön kehittämisen vetäjinä edistämään ekosysteemin osapuolten osaamisen kehittämistä, levittämään parhaita käytäntöjä ja vahvistamaan paikallistason hallintoa. Kehittyvien ekosysteemien tulisi varmistaa sekä horisontaalinen että vertikaalinen sidosryhmäyhteistyö innovatiivisten puupohjaisten ratkaisujen edistämiseksi kaupunkiympäristöissä. Asiantuntijoiden ja välittäjien tuki on näiden ratkaisujen laajentamisessa keskeistä. Tämä vaatii jatkuvaa vuorovaikutusta, yhteistyön vahvistamista sekä vastuun jakamista kuntien ja rakennusyritysten välillä.

• Rahman, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0003-0197-9022 Sähköposti: rayhanur.rahman@helsinki.fi

Metsän rakenteellinen kompleksisuus on keskeinen ekosysteemin toiminnan indikaattori, joka muokkaa luonnon monimuotoisuutta, elinympäristöjen saatavuutta ja metsien häiriönsietokykyä. Sen kattava mittaaminen on kuitenkin edelleen haastavaa, ja rakenteellisen kompleksisuuden ajalliset dynamiikat boreaalisissa olosuhteissa tunnetaan puutteellisesti. Laserskannausteknologiat tarjoavat tehokkaan keinon metsän rakenteellisten ominaisuuksien yksityiskohtaiseen kvantifiointiin, mutta eri laserskannausteknologioiden kyvystä kuvata metsän rakenteellista kompleksisuutta ja sen muutoksia ajassa on edelleen merkittävä tietovaje. Tässä väitöskirjassa näitä puutteita tarkastellaan arvioimalla ilma- (ALS) ja maalaserskannauksen (TLS) kyvykkyyttä: (1) rakenteellisen kompleksisuuden arviointiin boreaalisissa metsissä bi-temporaalisen ALS-aineiston avulla; (2) eri skannausteknologioiden ja aineiston käsittelymenetelmien vaikutusta rakenteellisen kompleksisuuden mittaamiseen; sekä (3) eri bi-temporaalisista pistepilviaineistoista johdettujen kompleksisuusmittareiden yhdenmukaisuutta ja johdonmukaisuutta.

Tutkimuksessa I tarkastellaan matalatiheyksisen bi-temporaalisen ALS-aineiston (<1 p/m²) soveltuvuutta metsän rakenteellisen kompleksisuuden muutosten seurantaan valon saatavuuden näkökulmasta. Vuoden 2012 ja 2019 ALS-aineistoista tuotettiin latvuksen vertikaaliprofiilit voxelisoimalla pistepilvet 4 × 4 × 1 m yksiköihin ja luokittelemalla ne valon läpäisyä kuvaaviin luokkiin. Tulokset osoittavat, että korkeamman rakenteellisen kompleksisuuden metsiköissä kasvillisuuden täyttämä tila lisääntyi ja tyhjän tilan osuus latvuksen alapuolella väheni, mikä osoittaa matalatiheyksisen ALS:n soveltuvuuden kompleksisuuden kehityksen havaitsemiseen ajassa.

Tutkimuksessa II verrataan ALS- ja TLS-pohjaisia rakenteellisen kompleksisuuden mittareita kahdella käsittelytasolla (ruutu- ja objektitaso) sekä kolmessa ulottuvuudessa (vertikaalinen, horisontaalinen ja volumetrinen). Helikopteripohjainen ALS ja moniskannattu TLS osoittivat, että objektitason käsittely tuottaa suuremman vaihtelun mittareissa ja kuvaa aineistojen spatiaalista yksityiskohtaisuutta paremmin. Korkeatiheyksinen ALS vastasi hyvin TLS:ää vertikaalisen ja horisontaalisen kompleksisuuden osalta, mutta mittausgeometrian erot heikensivät volumetristen mittareiden yhdenmukaisuutta.

Tutkimuksessa III analysoidaan pistepilvien ominaisuuksien vaikutusta rakenteellisen kompleksisuuden seurantaan 7–10 vuoden aikajänteellä. Eri tiheyksisiä ALS-aineistoja (0,4–1; 15–28; 200–3600 p/m²) sekä TLS-aineistoa vertaamalla havaittiin, että aukko-osuus ja Shannonin entropia osoittivat johdonmukaisia trendejä, kun taas kasvillisuuden täyttöaste ja fraktaalidimensio olivat herkempiä aineiston ominaisuuksille. Tulokset korostavat huolellisen mittarivalinnan merkitystä ja osoittavat, että robustien indikaattorien avulla eri sensoreihin perustuvat lähestymistavat tarjoavat vahvan potentiaalin laajamittaiseen metsien rakenteellisen kompleksisuuden seurantaan boreaalisissa metsissä.

• Cimdins, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0009-0000-7084-6333 Sähköposti: birchers.kokaudzetava@gmail.com

Typpioksiduuli (N₂O) on kolmanneksi merkittävin ihmisperäinen kasvihuonekaasu ja sen pitoisuus ilmakehässä on kasvanut arvosta 273 ppb arvoon 336 ppb vuodesta 1800 lähtien pääasiassa maataloudessa käytettyjen lannoitteiden seurauksena. Viljeltyjen maatalousmaiden N₂O-päästöt on laajasti tutkitut ja siten viimeaikainen tutkimus on kohdistunut yhä enemmän ravinnerikkaisiin arktisiin maaperiin. Valtaosa arktisista maaperistä on kuitenkin ravinneköyhiä ja niiden tyypillisesti alhaisia N₂O-päästöjä säätelevät mekanismit tunnetaan edelleen puutteellisesti. Tämä väitöskirja syventää ymmärrystä pienistä N₂O-päästöistä ravinneköyhässä ja erittäin heterogeenisessä arktisessa turvemaassa perustuen kolmen vuoden ajan tehtyihin toistettuihin manuaalisiin kammiomittauksiin sulan maan aikana.

Alhaisten N₂O-voiden määrittämistä rajoittaa erityisesti mittausmenetelmien herkkyys. Tutkimuksessa arvioitiin uuden kannettavan kaasuanalysaattorin (Aeris MIRA Ultra N₂O/CO₂) suorituskykyä laboratorio- ja kenttäolosuhteissa ja sen todettiin soveltuvan manuaalisiin kammiomittauksiin arktisissa olosuhteissa. Lisäksi luotiin käytännön ohjeistus laitteen asetuksille ja kammiosulkeumien kestolle huomioiden tärkeyden mitata sekä valossa läpinäkyvillä että pimeässä läpinäkymättömillä kammioilla.

Tulokset osoittavat, että ravinneköyhä turvemaa toimii sulan maan aikana jatkuvana ja merkittävänä vaikkakin määrältään pienenä N₂O-nieluna. Tämä on ensimmäinen in situ -havainto pysyvästä N₂O-sidonnasta arktisissa turvemaissa. Lisäksi tunnistettiin paikallinen suuripäästöinen kohta, mikä osoittaa, että yksittäinen mittauspaikka voi muuttaa koko ekosysteemin N₂O-taseen nielusta lähteeksi. Koneoppimismallit (random forest) osoittivat fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn (PAR) ja ekosysteemin hiilidioksidin nettovaihdon keskeisiksi pieniä N₂O-päästöjä sääteleviksi tekijöiksi. N₂O-vaihdossa havaittiin systemaattisia eroja valoisan ja pimeän tilanteen välillä (Wilcoxonin testisuure = 0,37, p < 0,001).

Tutkimus tarjoaa vankan metodologisen perustan, jonka avulla pystytään löytämään N₂O-nielun perustaso ja odottamattomia suuripäästöisiä kohtia sekä tunnistamaan keskeiset pieniä N₂O-päästöjä säätelevät ympäristötekijät. Tulokset korostavat sekä toistettujen, parittain tehtyjen valo- ja pimeämittausten että riittävän alueellisen toiston merkitystä suuripäästöisten kohtien havaitsemiseksi vaihtelevissa arktisissa ekosysteemeissä. Havainnot ovat merkittäviä arktisten alueiden lisäksi myös muille ravinneköyhille ekosysteemeille maailmanlaajuisesti.

• Triches, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-3401-3403 Sähköposti: ntriches@bgc-jena.mpg.de