Dissertationes Forestales 2020

Jani Laturi. (2020). Optimal forestry under climate policy. https://doi.org/10.14214/df.299

Ilmastonmuutosta voidaan hillitä vähentämällä ilmakehän kasvihuonekaasuja. Metsät lieventävät ilmastonmuutosta sitomalla ilmakehän hiilidioksidia biomassaan. Tätä biomassaa voidaan käyttää useisiin tuotteisiin, jotka toimivat siten hiilivarastoina. Hiilen sitominen on päinvastainen tapahtuma hiilidioksidipäästölle, mutta ei täysin. Hiilivarastot ovat epävarmoja ja ajallisesti rajattuja toisin kuin päästöt. Silti näillä väliaikaisilla hiilivarastoilla, kuten metsillä, on edelleen arvoa myös ilmastonmuutoksen hillinnässä. Ilmastopolitiikassa ja hiilinielujen laskennassa on kuitenkin otettava huomioon metsien hiilivarastojen epävarmuus ja ajallinen rajallisuus.

Tämä väitöskirja koostuu neljästä artikkelista ja tiivistelmästä. Artikkelit käsittelevät metsäsektoria eri näkökulmista painottuen metsien ja puutuotteiden käyttöön ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi. Ne kattavat metsien käytön puiden kasvusta puutuotteiden kulutukseen.

Ensimmäisessä artikkelissa analysaan ikäluokkamallilla, kuinka metsänomistajat muuttavat metsänhoitoa, jos he saavat lisäansiona vuokraa puustoon hiilestä. Tulokset osoittavat, että investoinnit puuston kasvuun lisääntyvät ja metsien kiertoaika pitenee. Lisäksi tutkittiin investointitukien vaikutusta metsien hiilivarastoon. Investointituki näyttäisi soveltuvan nuoriin metsiin. On kuitenkin mahdollista, että nämä investointituet johtavat hiilinielun pienenemiseen.

Toisessa artikkelissa analysoidaan puun kulutusta ja puutuotteiden hiilivarastoa Suomessa vuoteen 2050 saakka. Tärkein puutuotteiden hiilivarasto on sahatavarasta valmistetut tuotteet. Puutuotteiden hiilivarasto näyttää lisääntyvän vuoteen 2050 saakka, myös tilanteessa, jossa kulutus vähenee.

Kolmas artikkeli käsittelee optimaalista metsänhoitoa, jossa metsän kasvua kuvataan matriisimallilla. Tulokset osoittavat kokoluokiteltujen matriisimallien ominaisuuden, joka vähentää merkittävästi näiden mallien metsätalouden tulosten vertailukelpoisuutta. Metsän optimaalinen harvennusintensiteetti ja kiertoaika ovat erittäin riippuvaisia mallin määrittelyistä.

Neljännessä artikkelissa analysoidaan nykyistä metsiä koskevaa ilmastopolitiikkaa EU:ssa. Koska politiikka koskee vain yhtä jaksoa, voimme käyttää yksinkertaista kahden periodin mallia kuvaamaan politiikan vaikutuksia. Tulokset osoittavat, että nykyisen ilmastopolitiikan rajoitukset vähentävät metsien käytön mahdollisuuksia hillitä ilmastonmuutosta.

Tiivistelmä täydentää artikkelien johtopäätöksiä ja rakentaa kattavan kokonaisnäkemyksen metsien käytöstä ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi.

  • Laturi, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Economics and Management ORCID ID:Sähköposti jani.laturi@luke.fi (email)
Chenyang Cai. (2020). Effects of long-term moisture and weather exposure on the structure and properties of thermally modified wood. https://doi.org/10.14214/df.298

Puun lämpökäsittely on laajalti käytetty menetelmä, jolla vähennetään puuaineen muodonmuutoksia ja parannetaan sen biologista kestävyyttä. Lämpökäsitellyn puun käyttäytymistä muuttuvissa sää- ja kosteusolosuhteissa ei kuitenkaan täysin tunneta. Tässä väitöskirjassa tutkittiin lämpökäsiteltyjen kuusi-, mänty-, saarnikoekappaleiden kemiallisia, rakenteellisia ja fysikaalisia muutoksia lämpötila- ja kosteusaltistuksessa sekä pitkäaikaisessa säärasituksessa.

Tulokset osoittavat, että korkeampi käsittelylämpötila alentaa puun tasapainokosteutta ja parantaa sen mittapysyvyyttä erityisesti tangentiaalisuunnassa. Lämpökäsittely ei vaikuttanut puulajien Brinell-kovuuteen, mutta tasapainokosteuden kohoaminen alensi kovuutta. Pitkäaikainen kosteusrasitus muutti erityisesti hemiselluloosien ja selluloosan rakennetta ja lisäsi puun hygroskooppisuutta sekä lämpökäsitellyissä että -käsittelemättömissä koekappaleissa. Lämpökäsitellyn puun happamuus nopeutti soluseinämän hajoamista, kun koekappale upotettiin veteen lämpökäsittelyn jälkeen.

Säärasituksessa ligniinin pilkkoutuminen ja hajoamistuotteiden huuhtoutuminen aiheuttavat koekappaleen pinnan harmaantumisen ja pintaosan suhteellisen selluloosa- ja hemiselluloosapitoisuuden kohoamisen. Koska lämpökäsitellyn puun hygroskooppisuus on alhaisempi kuin käsittelemättömän, muuttuivat lämpökäsiteltyjen koekappaleiden ligniinin rakenne ja pinnan väri säärasituksen aikana vähemmän kuin käsittelemättömien verrokkien. Lämpökäsitellyn puun alhaisempi tasapainokosteus ja puun syiden kyllästymispiste aiheuttavat sen, että lämpökäsitelty puu pysyy säärasituksessa käsittelemätöntä puuta kuivempana. Niinpä lämpökäsitelty puu myös kupertuu kastuessaan vähemmän kuin käsittelemätön puu. Säärasituskokeen seurauksena puun pinnan Brinell-kovuus aleni kaikilla puulajeilla hieman soluseinämien rapautumisen ja tasapainokosteuden kohoamisen vuoksi. Korkeammassa lämpötilassa käsiteltyjen koekappaleiden kemialliset muutokset säärasituksen seurauksena olivat vähäisempiä kuin käsittelemättömien ja alemmassa lämpötilassa käsiteltyjen koekappaleiden. Korkeampi käsittelylämpötila alentaa puun huokoisuutta ja veden pääsyä puuhun, mikä selittää parantunutta säänkestoa.

  • Cai, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti chenyc@uef.fi (email)
Mikko Kukkonen. (2020). Single sensor airborne data sources for forest inventories by tree species. https://doi.org/10.14214/df.297

Nykyaikaiset kaukokartoitusperusteiset metsäinventointimenetelmät hyödyntävät laserkeilausta ja ilmakuvia puulajeittaisten puustotunnusten ennustamisessa. Kyseiset menetelmät perustuvat oletukseen, että kolmiulotteista laserkeilausaineistoa voidaan käyttää ennustamaan puuston määrää, kun taas ilmakuvapiirteet ovat hyödyllisiä puulajien erottelussa. Suomessa ilmakuvat ovat osoittautuneet soveltuviksi yleisimpien puulajien, kuten männyn (Pinus sylvestris), kuusen (Picea abies) ja lehtipuiden (pääosin Betula pendula and Betula pubescens) erotteluun. Kahden erilaisen kaukokartoitusaineiston käyttö inventointiprosessissa voi kuitenkin johtaa lukuisiin ongelmiin, kuten virheisiin aineistojen yhdistämisessä sekä korkeisiin kustannuksiin aineiston keruussa ja käsittelyssä.

Instrumenttien ja algoritmien kehityksen tuloksena on noussut esiin kaksi potentiaalista yhden instrumentin aineistolähdettä puulajeittaista metsäinventointia varten: ilmakuvista tuotetut fotogrammetriset pistepilvet ja monikanavainen laserkeilaus. Molempien aineistolähteiden voidaan ajatella soveltuvan puulajeittaiseen ennustamiseen, sillä ne sisältävät sekä kolmiulotteista että optista tietoa. Monikanavaisessa laserkeilauksessa havainnoidaan instrumentin lähettämää säteilyä esimerkiksi kolmelta eri aallonpituusalueelta, kun taas ilmakuvauksessa havainnoidaan kohteesta heijastunutta tai sen lähettämää auringon säteilyä. Optisen tiedon tulkinta ja hyödyllisyys voivat täten olla erilaisia ilmakuvauksen ja monikanavaisen laserkeilauksen välillä. Tällöin keskeinen tutkimusaihe on, kuinka aineistolähteiden ominaispiirteet vaikuttavat puulajeittaisen metsäinventoinnin luotettavuuteen. 

Tämän työn tavoitteena oli arvioida fotogrammetristen pistepilvien ja monikanavaisen laserkeilauksen soveltuvuutta kaukokartoitusperusteiseen puulajeittaiseen metsäinventointiin. Tuloksista nähdään, kuinka nämä uudet yhden sensorin aineistolähteet ovat verrattavissa nykyiseen operationaaliseen menetelmään, jossa käytetään sekä laserkeilausta että ilmakuvausta. Työn tuloksia voidaan hyödyntää tulevien metsäinventointien aineistolähteiden valinnassa. 

  • Kukkonen, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mikko.kukkonen@uef.fi (email)
Jenni Miettinen. (2020). Essays on optimal forest management and water protection. https://doi.org/10.14214/df.296

Väitöskirja tutkii yhteiskunnallisesti optimaalista metsänhoitoa ottaen samanaikaisesti huomioon metsätalouden aiheuttaman vesistökuormituksen negatiivisena ulkoisvaikutuksena. Faustmannin kiertoaikamallia laajennetaan sisältämään huuhtoumafunktio, joka kuvaa metsätalouden aiheuttaman ravinne- ja kiintoainekuormituksen vaikutuksia veden laatuun.

Väitöskirja koostuu yhteenvedosta ja neljästä artikkelista, jotka analysoivat eri metsänhoitotoimenpiteitä ja niiden yhteydessä käytettäviä vesiensuojelumenetelmiä. Tarkasteltavat hoitotoimenpiteet ovat päätehakkuut sekä kivennäismailla että turvemailla, runko- ja kokopuukorjuu turvemailla ja kunnostusojitus. Tarkasteltavat vesiensuojelumenetelmät kattavat kivennäismaiden päätehakkuiden yhteydessä käytettävät suojakaistat sekä ojitetuilla turvemailla käytettävät pintavalutuskentät ja laskeutusaltaat.

Väitöskirjan tärkein tieteellinen kontribuutio on yhteiskunnallisesti optimaalisen viitekehyksen luominen metsätalouden vesistövaikutusten analysointiin. Väitöskirja osoittaa, että metsätalouden aiheuttaman vesistökuormituksen yhteiskunnalliset haitat riippuvat merkittävästi kyseessä olevasta metsänhoitotoimenpiteestä. Kivennäismaiden päätehakkuiden aiheuttama typpikuormitus vesistöön aiheuttaa melko alhaiset typpikuormituksen haitat. Kunnostusojituksen aiheuttaman kiintoainekuormituksen haitat päinvastoin ovat hyvin suuret erityisesti herkillä purokohteilla latvavesistöalueilla. Lisäksi tulokset osoittavat, että metsätaloudessa käytettävien eri vesiensuojelumenetelmien kustannustehokkuus vaihtelee merkittävästi. Yhteiskunnan näkökulmasta kivennäismailla päätehakkuiden yhteydessä käytettävät suojakaistat eivät ole kustannustehokas vesiensuojelumenetelmä. Niiden tuottamat monimuotoisuushyödyt huomioiden ne ovat kuitenkin yhteiskunnallisesti optimaalinen valinta. Toisaalta turvemailla käytettävät pintavalutuskentät ovat erittäin kustannustehokas vesiensuojelumenetelmä. Väitöskirjassa vertaillaan myös metsätalouden ja maatalouden vesiensuojelun kustannuksia valuma-aluetason mallin avulla. Yhteiskunnallisesti kustannustehokas ratkaisu edellyttää suurimpia päästövähennyksiä ravinnekuormituksen suhteen maataloudessa, sisältäen kuitenkin metsätalouden vesiensuojelumenetelmien käytön erityisesti ojitetuilla turvemailla.

  • Miettinen, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Economics and Management ORCID ID:Sähköposti jenni.miettinen@helsinki.fi (email)
Jiri Pyörälä. (2020). Assessing wood properties in standing timber with laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.295

Hoidetuilla metsillä on useita tärkeitä rooleja muuttuvassa ilmastossa ja ympäristössä. Puu sitoo ja varastoi hiiltä niin kasvaessaan, kuin pitkäikäisiksi puutuotteiksi jalostettuna. Näiden vaikutusten huomioiminen metsänhoidossa vaatii tarkkaa suunnittelua, jolla varmistetaan metsänhoidon ja puunkäytön kestävyys. Tieto puuaineen ominaisuuksista on keskeisessä osassa, sillä ne vaikuttavat hiilivarastojen suuruuteen metsissä, sekä puun käytettävyyteen pitkäikäisenä rakennesahatavarana. Puunmuodostuksen teoreettisen taustan mukaisesti, runko, latvus ja oksarakenne ovat potentiaalisia selittäviä muuttujia (eli puun laatuindikaattoreita), kun mallinnetaan puuaineen ominaisuuksia, puubiomassaa ja puun laatua. Puunmuodostuksen monimutkaisuudesta ja moniulotteisesta vaihtelusta johtuen, tarvittavien laatuidikaattorien mittaaminen osana metsävarojen inventointia ja riittävällä yksityiskohtaisuudella on ollut aiemmin mahdotonta. Monialustaisen laserkeilauksen kehittyminen kuitenkin tukee aiempaa monipuolisempien kartoitus- ja mallinnusjärjestelmien rakentamista, jotka perustuvat tiheisiin kolmiulotteisiin pistepilviin.

Tämän työn tavoitteena oli määritellä, kuinka puuaineen ominaisuuksia voidaan arvioida kaukokartoitusta hyödyntävässä metsävarojen inventoinnissa. Tätä tarkoitusta varten kehitettiin menetelmiä puun laatuindikaattorien mittaamiseksi hoidetuissa männiköissä (Pinus sylvestris L.) lento- ja maastolaserkeilauksen avulla, ja arvioitiin niiden toimivuutta. Ensin arvioitiin laatuindikaattorien mittatarkkuus pistepilvissä. Toiseksi verrattiin pistepilvimittauksia röntgentomografiamittauksiin teollisilla sahoilla. Kolmanneksi arvioitiin lentolaserkeilauksella tuotettujen latvuspiirteiden tarkkuutta laatuindikaattorien ennustamisessa.

Tuloksien perusteella pistepilvien laatu ja pistetiheys vaikuttivat merkittävästi mitattujen laatuindikaattorien tarkkuuteen. Puuaineen ominaisuuksien arvioimisessa, maastolaserkeilausta tulisi käyttää työkaluna mahdollisimman yksityiskohtaisten runko- ja oksikkuustietojen keräämiseen tarkkaan valikoiduista näytepuista. Tarkasti mitatut laatuindikaattorit voivat selittää puuaineen ominaisuuksia mallinnuksessa. Käytettyjen mallien tulisi perustua laatuindikaattoreille, jotka voidaan ennustaa lentolaserkeilausaineistosta (esim. puun pituus ja latvuksen mittasuhteet), jotta ennusteet ovat yleistettävissä laajoille alueille.

Tulevaisuudessa, maasta ja ilmasta tehtävällä kaukokartoituksella voi olla tärkeä rooli puuaineen ominaisuuksien aikaan ja paikkaan sidotun vaihtelun tutkimuksessa. Lisää poikkitieteellistä työtä tarvitaan, jotta kaukokartoitusta ja puuaineen ominaisuuksia ennustavia spatiaalisia malleja voidaan täysimittaisesti hyödyntää kiihtyvän ilmastonmuutoksen, muuttuvan metsänhoidon ja lisääntyvän puunkäytön tuomien haasteiden kohtaamisessa.

  • Pyörälä, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jiri.pyorala@helsinki.fi (email)
Janne Räty. (2020). Prediction of diameter distributions in boreal forests using remotely sensed data. https://doi.org/10.14214/df.294

Metsikön puuston läpimittajakaumaa kuvataan usein teoreettisten todennäköisyysjakaumien avulla. Tyypillisesti todennäköisyysjakauman parametrit johdetaan joko ennustetuista tai arvioiduista puustotunnuksista. Kaukokartoitukseen perustuvissa metsäinventoinneissa todennäköisyysjakaumien käyttäminen ei ole kuitenkaan välttämätöntä, koska läpimittajakaumat voidaan ennustaa hyödyntämällä mitattua koeala-aineistoa (puulistat) ja epäparametrista lähimmän naapurin (NN) menetelmää. Tämän väitöstutkimuksen tavoitteena oli tarkastella NN-menetelmään ja kaukokartoitusaineistoihin perustuvaa läpimittajakaumien ennustamista boreaalisissa metsissä. Ensimmäisessä osatutkimuksessa tarkasteltiin NN-menetelmässä käytettyjä vastemuuttujakokoonpanoja, kun läpimittajakaumia ennustetaan puulajikohtaisesti. Toisessa osajulkaisussa hyödynnettiin erilaisia kaukokartoitusaineistoja tukkikokoisten puiden läpimittajakaumien ennustamisessa. Esimerkiksi monikanavaisen sekä kahdenaikaisen lentolaserkeilausaineiston käyttökelpoisuuttaa verrattiin operationaaliseen standardiin, jossa lentolaserkeilausaineistoa ja ilmakuvia hyödynnetään yhdenaikaisesti. Kolmannessa osajulkaisussa tarkasteltiin mahdollisuuksia ennustaa läpimittajakaumia yhdistäen aluepohjaista puustotulkintaa ja yksinpuintulkintaa. Tulokset osoittivat, että NN-menetelmän vastemuuttujakokoonpanolla on merkitystä puulajikohtaisten jakaumaennusteiden hyvyyteen. Tulosten perusteella voidaan todeta, että operationaalisesti käytössä oleva vastemuuttujakokoonpano ei ole optimaalisin vaihtoehto läpimittajakaumia ennustettaessa. Toisen osajulkaisun tulokset osoittivat, että puulajikohtaisten tukkitilavuusennusteiden virheet ovat suurempia, kun käytetään monikanavaista lentolaserkeilausaineistoa perinteisen yksikanavaisen lentolaserkeilausaineiston ja ilmakuvien yhdistelmän asemesta. Sen sijaan, kahdenaikaisen lentolaserkeilausaineiston (lehdettömään ja lehdelliseen aikaan kerätty) avulla tuotetut puulajikohtaiset tukkitilavuusennusteet saavuttivat lähes saman virhetason verrattuna perinteiseen lentolaserkeilausaineiston ja ilmakuvien yhdistelmään. Kolmannen osajulkaisun tulokset osoittivat, että aluepohjaisen puustotulkinnan ja yksinpuintulkinnan yhdistäminen on hyödyllistä puuston läpimittajakaumia ennustettaessa. Inventointimenetelmien yhdistelmällä saavutettiin yleisesti pienemmät virhetasot verrattuna siihen, että hyödynnettäisiin ainoastaan joko aluepohjaista puustotulkintaa tai yksinpuintulkintaa. On syytä huomata, että yksinpuintulkinnan havaittiin olevan aluepohjaista puustotulkintaa herkempi virheille metsäkuvioilla, joissa läpimittajakauma on muodoltaan kaksihuippuinen tai laskeva. Muodoltaan normaalijakaumaa muistuttaville läpimittajakaumille yksinpuintulkinta tuotti usein aluepohjaista puustotulkintaa pienemmät jakaumaennusteiden virheet. Metsärakenteen analyysia tiheäpulssisen lentolaserkeilausaineiston avulla voidaan hyödyntää indikaattorina, joka auttaa valitsemaan optimaalisen menetelmän läpimittajakaumaennusteiden tuottamiseksi.

  • Räty, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti janne.raty@uef.fi (email)
Janne F.J. Korhonen. (2020). Nitrogen cycling from the perspective of boreal Scots pine trees. https://doi.org/10.14214/df.293

Typen ja hiilen kiertoa tutkittiin typpiköyhässä mäntymetsässä (Pinus sylvestris L.), joka sijaitsee Juupajoella Pirkanmaalla. Sitä verrattiin kahteen lauhkean vyöhykkeen metsään, joista toinen on Speulderbosin douglaskuusimetsä (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) Alankomaissa ja toinen Sorøn pyökkimetsä (Fagus sylvatica L.) Tanskassa.

Typen ja hiilen kierto mäntymetsässä mallinnettiin. Mallinnettuja tuloksia verrattiin jatkuviin ympärivuotisiin mittauksiin metsän ravinnekierron kokonaisuuden ymmärtämiseksi. Mäntymetsän typpitase laskettiin suoria mittauksia, mittauksiin perustuvia arvioita sekä mallinnusta hyödyntäen. Typen otto ja retranslokaatio arvioitiin jatkuvien mittausten avulla. Mäntymetsän ja douglaskuusimetsän kariketuotannon dynamiikkaa verrattiin keskenään. Neulasten typpidynamiikkaa verrattiin kaikkien kolmen tutkimusmetsän välillä.

Mäntymetsässä maa oli suurin typen varasto, ja suurin osa tästä typestä oli vaikeasti hajoavassa muodossa. Männyt olivat erittäin tehokkaita säästämään ja kierrättämään typpeä. Tämä sekä typpilaskuema, mahdollinen typenotto latvustossa sekä typen otto orgaanisessa muodossa viittaavat siihen että mineralisaation merkitystä typen kiertoa ajavana voimana on yliarvioitu.

Suurin osa typestä allokoitiin korvaamaan kuollutta solukkoa mäntymetsässä. Tästä seuraa että typpilaskeuman lisätyppi voi merkittävästi kasvattaa sitä typen määrää, jolla voidaan saada aikaan nettokasvua. Koska männyt todettiin riippuvaisiksi typen säästämisestä ja kierrättämisestä, voivat pienetkin lumi- ja myrskytuhot aiheuttaa latvuston neulasbiomassan pienemistä alentuneen typen kierrätyksen takia suorien neulaskuolemien lisäksi. Tämä voi pienentää metsän kasvua ja kykyä sitoa ilmakehän hiiltä.

  • Korhonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti janne.fj.korhonen@helsinki.fi (email)
Janni Kunttu. (2020). Wood utilization scenarios and their sustainability impacts in Finland. https://doi.org/10.14214/df.292

Sosiaaliset-, taloudelliset-, sekä ympäristövaikutukset riippuvat puuvirtojen ohjautumisesta erilaisiin loppukäyttöihin. Kansallisten strategioiden tulisikin huomioida alueelliset tarpeet ja prioriteetit kestävyysvaikutuksissa, sekä peilata puuvirtojen käyttöä näihin. Tässä työssä tutkittiin erilaisista lähtökohdista muodostettuja tulevaisuuden puunkäytön skenaarioita Suomessa, näiden mahdollisia hyötyjä ja negatiivisia vaikutuksia sosiaalisessa-, taloudellisessa-, ja ekologisessa kestävyydessä, sekä rakenteellisia muutoksia, jotka mahdollistaisivat nämä skenaariot. Tavoitteena oli selvittää, millaisilla muutoksilla tavoiteltuja kestävyysvaikutuksia voi saavuttaa Suomessa. Tutkimus toteutettiin käyttämällä mallipohjaisia kestävyyden arviointityökaluja, materiaalivirta-analyysiin pohjautuvaa ToSIA-työkalua sekä elinkaarianalyysia (LCA). Lisäksi skenaariomuodostuksessa käytettiin eksploratiivisia osallistavia menetelmiä, joihin yhdistettiin kvantitatiivista aineistoa skenaarioiden ja niiden vaikutusten visualisoimiseksi. Osallistavissa menetelmissä sidosryhmät koostuivat toimijoista ja tutkijoista teollisuuden, politiikan ja useiden tutkimuksen ja kehityksen osa-alueilla. Skenaarioanalyysien tulokset osoittivat, että sivuvirtojen ja jätepuun käyttö materiaalituotantoon lisää ilmastohyötyjä sekä taloudellista kilpailukykyä enemmän kuin suora energiakäyttö. Tämä on kaskadikäyttöä, jossa ensisijaisesti puuvirrat uudelleenkäytetään tai kierrätetään mahdollisuuksien mukaan ensisijaisesti takaisin materiaaleiksi energiaksi polton sijasta. Yleisesti ottaen energiakäytöllä on matalammat työllisyys- ja substituutiovaikutukset, lyhyempi hiilen varastointiaika, sekä pienempi lisäarvo lyhyemmästä arvoketjusta johtuen. Tästä syystä tuotteiden, kuten nykyaikaisten puurakentamistuotteiden, puupohjaisten kemikaalien, -tekstiilien ja komposiittien tulisi kasvattaa osuuttaan puunkäytön tuoteportfoliossa. Kansallisessa politiikassa toimet voivat tukea tätä kehitystä vain osittain, sillä maailmanlaajuiset markkinavoimat ohjaavat puunkäyttöä. Jotta kyseiset tuoteryhmät olisivat maailmanlaajuisilla markkinoilla kilpailukykyisiä, kansainvälisen politiikan tulisi aktiivisesti rajoittaa fossiilisten käyttöä. Kaskadikäytön ja kiertotalouden tukemiseksi, EU politiikassa tulisi myös ottaa käyttöön toimia, jotka tukisivat integroituja, neitseellisiä puuresursseja säästäviä teknologiaratkaisuja. Julkisella rahoituksella tulisi myös olla suurempi osuus uusien tuotteiden investointien riskinhallinnassa. Teollisuus sekä muut yksityiset sijoittajat voivat taas parhaiten tukea kestävää puunkäytön kehitystä investoimalla jo olemassa oleviin tuotantoteknologioihin ja parantamalla niiden resurssi- ja energiatehokkuutta. Kuitenkin yksi tärkeimmistä toimista on lisätä vaihtoehtoisten puhtaiden energiamuotojen osuutta Suomessa, jotta puuta olisi mahdollista ohjata energiakäytöstä enemmän materiaalikäyttöihin. Tähän tarvittaisiin silti maailmanlaajuista poliittista panostusta vaihtoehtoisten energiateknologioiden kehityksessä ja käyttöönotossa.

  • Kunttu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti janni.kunttu@efi.int (email)
Veera Tahvanainen. (2020). The availability and supply of marketed mushrooms in Eastern Finland. https://doi.org/10.14214/df.291

Kauppasienten käytön ennustetaan kasvavan maailmanlaajuisesti. Tällä hetkellä valtaosa kauppasienten sadoista jää käyttämättä, ja metsänhoito tähtää pääosin puuntuotantoon. Tässä väitöskirjassa tutkitaan kauppasienten saatavuutta ja raaka-ainetuotannon rajoituksia sekä sienten kauppaantuloa Itä-Suomessa. Tärkeimmille kuusikoissa kasvaville kauppasienilajeille: herkkutatille (Boletus edulis), rouskuille (Lactarius spp.) ja kaikille kauppasienille, laadittiin emipiiriset satomallit. Mallien avulla määritettiin optimaalinen metsänhoito sienten ja puun yhteistuotannolle. Yksityismetsissä tapahtuvan sienten poiminnan sosiaalisesti hyväksyttäviä rajoja selvitettiin metsänomistajakyselyn avulla ja sienten kauppaantuloa mallinnettiin, jotta voitiin selvittää mitkä asiat kauppaantulomääriin vaikuttavat.

Tulokset osoittivat, että itäsuomalaisten kuusikoiden kauppasienisadot ovat korkeimmillaan juuri ennen ensiharvennusta ja että satokauden aikana tapahtuva sadanta edesauttaa sienisatoja. Puun- ja siententuotanto oli pääosion synergiassa, ja jos sieniä poimittiin myyntiin, yhteenlaskettu paljaan maan tuottoarvo (SEV) hyvässä sienikuusikossa oli huomattava. Metsänomistajat halusivat rajoittaa organisoitua kaupallista poimintaa, mutta olivat muutoin pääosin tyytyväisiä jokamiehenoikeuksiin sienestyksen osalta. Sienten kauppaantuloon vaikuttivat biologiset sekä ekonomiset tekijät; sateella oli positiivinen vaikutus herkkutattien ja rouskujen kauppaantulomääriin ja hinnalla negatiivinen vaikutus herkkutattien ja kantarellien kauppaantulomääriin. 

Tulokset edistävät vakaata ja kestävää raaka-ainehankintaa kauppasienten arvoketjuihin tarjoamalla uutta tietoa sienten kauppantulosta ja kestävän poiminnan rajoista sekä kehittämällä konkreettisia keinoja siententuotannon kytkemiseksi metsäsuunnitteluun ja sienten suunnitelmalliseen poimintaan.   

  • Tahvanainen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti veera.tahvanainen@uef.fi (email)
Mari Selkimäki. (2020). Integrating erosion risk into forest management in Catalonia, Spain. https://doi.org/10.14214/df.290

Välimeren alueella maaperän eroosioprosessit ovat yleisiä johtuen alueen ilmastosta, vaihtelevasta topografiasta sekä ihmisten pitkästä historiallisesta vaikutuksesta sekä intensiivisestä maankäytöstä. Metsillä on tärkeä suojaava rooli kamppailussa eroosiota sekä maaperän köyhtymistä vastaan. Tutkimus keskittyi i) arvioimaan metsätunnusten yhteyttä maaperän eroosioon metsissä, ja ii) sisällyttämään eroosioriski osaksi metsäsuunnittelua. Ensimmäinen tavoite keskittyi eroosion esiintymiseen mahdollisesti vaikuttavien tekijöiden, kuten metsän rakenteen ja koostumukseen, kasvupaikan sekä maankäytön tunnuksiin. Toinen tavoite oli sisällyttää eroosioriskin osaksi monitavoitteista metsäsuunnittelua. Aineistona käytettiin Espanjan kansallista metsä inventointi tietoa, joka sisälsi perinteisten puu ja koeala tietojen lisäksi maaperän eroosion havaintoja. Mallintamismenetelminä käytettiin luokittelupuu sekä logistisen regression analyyseja. Eroosioriskimallit kehitettiin sekä metsikkö että maisematasolle, lisäksi mallien avulla tuotettiin alueellisia todennäköisyyskarttoja. Lopuksi mallit integroitiin simulointi optimointi järjestelmään, jonka avulla eri metsänkäsittely vaihtoehtoja arvioitiin.

Tulosten mukaan eroosion esiintyminen metsikkötasolla oli yhteydessä metsätyyppiin sekä metsän rakenteeseen. Esimerkiksi eroosio riski oli kohonnut semiarid alueiden harvapuustoisilla rinteillä sekä toisaalta tiheissä Abies alba ja Facus sylvatica metsissä. Maisematasolla eroosioriskiä kasvattivat metsikön matala pohjapinta-ala, maaperätyyppien andisol ja cambisol esiintyminen, valuma-alueen suuri pinta-ala sekä kaltevuus, päällystämättömien teiden esiintyminen sekä kaupunkimaisen maankäyttömuodon kasvu. Kehitettyjen mallien avulla eroosioriski integroitiin metsikkötasolla monitavoitteisen metsäsuunnittelun tavoitteeksi yhdessä puuntuotannon ja rakenteellisen monimuotoisuuden kanssa. Tulokset osoittivat, että tarkasteltujen kolmen ekosysteemipalveluiden välillä on riippuvuuksia, jotka vaihtelevat rinteen kaltevuuden sekä kiertoajan mukaan. Tutkimuksen tulokset voivat auttaa eroosiolle alttiiden metsien tunnistamisessa Välimeren alueilla, jolloin eroosioriski ja sen pienentäminen voidaan ottaa huomioon metsäsuunnittelussa.

  • Selkimäki, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mari.selkimaki@uef.fi (email)
Sari Pynnönen. (2020). Knowledge use in the management of privately owned forests: a focus on decision support services for multi-objective forest use. https://doi.org/10.14214/df.289

Väitöskirja tutkii metsänomistajien näkemyksiä metsiin liittyvistä päätöksenteon tukipalveluista ja tiedon käyttöä niissä. Päätöstukipalveluita ovat esimerkiksi metsäsuunnittelu ja metsänomistajien neuvonta metsien käytöstä. Metsien käyttöön liittyvät päätökset tehdään ja toimeenpannaan monitoimijaisessa verkostossa, joka tuottaa, jakaa ja hyödyntää tietoa teknisissä ja sosiaalisissa tietämysjärjestelmissä. Tutkimus käsittelee yksityisomistuksessa olevia metsiä Suomessa. Ilmiötä tarkastellaan sekä metsänomistajien että metsäpalvelujen tarjoajien näkökulmasta. Monimenetelmäinen väitöskirja koostuu kolmesta tutkimusartikkelista ja yhteenvedosta. Tutkimuksessa käytetään kahta kyselyaineistoa metsänomistajille, toimijaverkoston ryhmäkeskusteluja sekä muistiinpanoja metsäammattilaisten koulutuspäivistä.  

Tulokset osoittavat, että puuntuotantoa painottavat metsänomistajat pitivät nykyisiä päätöksenteon tukipalveluja hyödyllisimpinä, kun taas luontotavoitteiset tai monitavoitteiset metsänomistajat olivat tyytymättömämpiä saamiensa tietopalveluiden ja neuvojen monipuolisuuteen. Metsänomistajien metsänhoitomieltymykset ovat monipuolisempia kuin pelkkien yleisten metsänomistamisen tavoitteiden perusteella vaikuttaa. Suurin osa metsänomistajista on kiinnostunut puuntuotannon ohella monipuolistamaan metsiensä hoitoa muiden metsänkäyttötapojen edistämiseksi. Kaksi tietämysjärjestelmää, tekninen ja sosiaalinen, vaikuttavat tiedon käyttöön metsien käyttöön liittyvässä päätöksenteossa ja päätösten toimeenpanossa. Metsiin liittyvien toimijoiden ja organisaatioiden sisällä ja niiden välillä on useita tiedonkulun epäjatkuvuuskohtia. Tekninen tietämysjärjestelmä ja siten koodattu tieto hallitsevat tiedon tuottamista ja käyttöä. Metsätalouden organisaatiot eivät ole täysin tunnistaneet sosiaalisen tietojärjestelmän roolia ja sen toiminnan merkitystä. Riippumattomuus ajasta ja paikasta, palvelun ilmaisuus ja helppokäyttöisyys tekevät sähköisestä Metsään.fi - päätöstukipalvelusta houkuttelevamman metsänomistajille. Metsävaratiedon puute tai sen heikoksi koettu laatu ja yhteensopimattomuus metsänomistajien arvojen tai tavoitteiden kanssa vähentävät metsänomistajien kiinnostusta käyttää verkkopalvelua.

Metsänomistajat odottavat päätöksenteon tukipalveluiden tunnistavan heidän moninaiset tavoitteensa metsien omistamisessa ja hoidossa. Luontoarvojen huomiointiin ja erilaisten tavoitteiden integrointiin tarvitaan tietopalveluita. Tieto- ja neuvontapalvelujen puute liittyen muuhun kuin tasaikäisrakenteiseen puuntuotantoon havaittiin ongelmaksi kaikissa kolmessa tutkimuksessa. Koodatun, metsävaroihin liittyvän tiedon dominointi, sosiaaliset rakenteet ja käytänteet, jotka heikentävät hiljaisen tiedon liikkumista organisaatiossa ja taloudellisten tavoitteiden korostuminen heikentävät tiedonkulkua. Metsäsektorin organisaatiot ovat avainasemassa vallitsevien päätöksenteon tukikäytäntöjen muuttamisessa, mutta toistaiseksi uusien käytäntöjen kehitys on ollut hidasta.

  • Pynnönen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti sari.pynnonen@helsinki.fi (email)
Heidi Aaltonen. (2020). Carbon dynamics in forest fire affected permafrost soils. https://doi.org/10.14214/df.288

Pohjoisen pallonpuoliskon ikiroudan alueet varastoivat noin 50 % maapallon maaperän hiilivaroista. Noin neljänneksen ikiroudasta on ennustettu sulavan vuosisadan loppuun mennessä ja sulaminen altistaa jäätyneet hiilivarat hajoamiselle, jolloin nämä varastot muuttuvat hiilen nieluista kasvihuonekaasulähteiksi. Suuri osa ikiroudan alueesta sijaitsee boreaalisella metsävyöhykkeellä, joka tällä hetkellä toimii merkittävänä hiilinieluna. Ilmastonmuutoksen myötä metsäpalot voivat kuitenkin yleistyä. Metsäpalot edesauttavat ikiroudan sulamista, jolloin nämä metsämaat muuttuvat hiilinieluista lähteiksi. 

Tässä väitöskirjassa tutkitaan, kuinka metsäpalot vaikuttavat maan orgaanisen aineksen laatuun ja kasvihuonekaasupäästöihin ikiroudan alueella. Tutkimustapoina on käytetty orgaanisen aineksen kemiallista fraktiointia, maainkubointeja ja kasvihuonekaasujen manuaalisia kammiomittauksia.

Tutkimuksissa havaittiin, että metsäpalot kasvattivat aktiivisen kerroksen (kausittaisesti sulava ja jäätyvä kerros) paksuutta ikiroudan päällä, muuttivat kasvillisuussuhteita, maan orgaanisen aineksen paksuutta ja hiilivarastoja. Palot huononsivat maan orgaanisen aineksen laatua, joka ilmeni helppoliukoisen orgaanisen aineksen suhteellisena vähentymisenä, ja nostivat orgaanisen aineksen lämpötilaherkkyyttä. Myös raskaampien isotooppien (13C ja 15N) suhteellinen osuus oli suurempi palon jälkeen. Kammiomittaukset osoittivat, että palo aluksi pienensi hiilidioksidipäästöjä ja nämä päästöt palasivat alkuperäiselle tasolleen noin 50 vuotta palon jälkeen. Sen sijaan metsäpaloilla ei ollut merkittävää vaikutusta metaani- ja dityppimonoksidivoihin.

Metsäpalot vaikuttavat kasvihuonekaasujen vapautumiseen ikiroudan maista. Tulevaisuudessa ikiroudan varastoiman orgaanisen aineksen kohtalo on riippuvainen sen hajoamisherkkyydestä, metsäpalojen esiintyvyydestä ja metsien uudistumiskyvystä, joka mahdollistaa ikiroudan uusiutumisen muuttuvassa ilmastossa. Kokonaisvaltaisen käsityksen muodostaminen ikiroudan ekosysteemien tulevista päästöistä vaatii lisätutkimuksia, jotka ottavat huomioon kunkin ekosysteemin erityispiirteet.

  • Aaltonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti heidi.m.aaltonen@helsinki.fi (email)
Abul Rahman. (2020). Inter-disciplinary analysis for synthesising weevil damage and stakeholder perception related to stump harvesting. https://doi.org/10.14214/df.287

Kantojen korjuu bioenergian tuotantoa varten on vaihtoehto, jolla Suomen metsäsektori voi kiihdyttää biotaloutenakin tunnetun vihreän talouden kehitystä. Lisäksi se osallistuu keskusteluun siitä, kuinka kantojen korjuu vaikuttaa tuhon aiheuttajien hallintaan. Tämä väitöskirja analysoi ja tekee synteesin bioenergian tuotantoa varten tapahtuvan kantojen korjuun kestävyydestä, erityisesti metsien terveyden ja yhteiskunnallisen hyväksynnän kannalta. Tämän vuoksi tutkimuksessa käytettiin monitieteistä lähestymistapaa. Ihmistoiminnan vaikutuksia, kannonkorjuun muodossa, tukkimiehentäin (Hylobius abietis) lisääntymiseen, syöntiin ja taimivaurioihin tutkittiin kenttäkokeilla. Sidosryhmien käsitystä kantojen korjuusta ja sen hyväksyttävyydestä tutkittiin kyselyllä ja kirjallisuuskatsauksella. Kenttäkokeet osoittivat, että kantojen korjuulla on toissijainen vaikutus tukkimiehentäin lisääntymisen ja syönnin säätelyn kannalta. Kyselyly osoitti vastaajien jakaantuvan siinä, miten kantojen korjaamisen koettiin vaikuttavan tukkimiehentäin torjuntaan, istutuspaikan valmisteluun ja bioenergian tuotantoon. Lisäksi sosiaalista hyväksyttävyyttä käsittelevässä tutkimuksessa todettiin, että tältä osin tutkimustulokset ovat olleet ristiriitaisia viime vuosikymmeninä. Tämän seurauksena yleisön ajatukset kantojen korjuusta bioenergian tuottamiseksi ovat edelleen hämmentyneitä. Kyselyn tulosten mukaan ylemmät virkamiehet suhtautuivat erityisen kriittisesti kantojen korjuuseen, kun taas viljelijät ja metsäammattilaiset olivat sen kannalla. Koska Suomen tavoitteena on olla biotalouden edelläkävijä, pitää tietämystä ja kantojen korjuun sosiaalista hyväksymistä bioenergian tuotannossa päivittää. Lisäksi teknologinen investointi ja kantojen korjuun hyväksyttävyys markkinoilla edistävät biotaloutta. Siksi tulevan tutkimuksen on syytä keskittyä kantojen korjuun vaikutuksiin suhteessa metsäpolitiikan tavoitteisiin päivittämällä ohjeistusta siten, että niissä otetaan huomioon sidosryhmien näkemykset.

  • Rahman, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti abul.rahman@uef.fi (email)
Niko Kulha. (2020). Analyzing spatial variation and change in the structure of boreal old-growth forests. https://doi.org/10.14214/df.286

Globaalimuutos muuttaa jäljellä olevien luonnontilaisten boreaalisten metsien rakennetta ja dynamiikkaa. Näiden metsäekosysteemien muutoksilla on suuria vaikutuksia esimerkiksi luonnon monimuotoisuuteen ja hiilen kiertoon. Siksi on keskeistä ymmärtää miten luonnontilaisten metsien rakenne ja dynamiikka muuttuvat.

Väitöskirjassani tarkastelen luonnontilaisten boreaalisten metsien rakenteen vaihtelua tilassa ja muutosta ajassa kolmella Pohjois-Fennoskandiassa ja kahdella itäisessä Pohjois-Amerikassa sijaitsevalla tutkimusalueella. Hyödynnän ilmakuvilta visuaalisesti tulkittua latvuspeittävyyttä, maastomittauksia sekä puiden vuosilustoista saatavia kasvuhistoriatietoja metsärakenteen vaihtelun ja muutoksen tarkastelussa. Kolmelta ajanhetkeltä vuosien 1959 ja 2011 väliltä tehdystä visuaalisesta tulkinnasta laskettiin systemaattinen ja satunnainen tulkintavirhe, ja niitä hyödynnettiin Bayes-päättelyssä erotettaessa uskottavaa ekologista vaihtelua tai muutosta ilmakuvatulkinnan virheestä.

Väitöskirjassani kuvaan uuden menetelmän ja käytän sitä metsärakenteen spatiaalisen vaihtelun ja muutoksen tarkasteluun. Menetelmää hyödyntäen havaitsimme uskottavaa spatiaalista vaihtelua ja muutosta jokaisen tutkimusalueen metsien rakenteessa. Sekä muutos, että vaihtelu ilmenivät useilla mittakaavatasoilla, jotka olivat samankaltaisia eri tutkimusalueilla. Vaikka eri prosessien havaittiin aiheuttavan metsärakenteen vaihtelua eri mittakaavatasoilla, vaihtelun mittakaavatasojen samankaltaisuus tutkimusalueiden välillä osoittaa, että boreaalisista luonnonmetsistä saatetaan tunnistaa luonteenomaisia metsärakenteen vaihtelun mittakaavatasoja, jotka ovat riippumattomia esimerkiksi erilaisista valtapuulajeista tai häiriökierroista. Metsärakenteen muutoksen monimittakaavainen tarkastelu osoitti huomattavimpien muutosten tapahtuneen suurilla, neliökilometrien mittakaavatasoilla.

Väitöskirjani osoittaa historiallisten kaukokartoitusaineistojen käyttökelpoisuuden sekä käytön haasteet metsätutkimuksessa. Havaintoni luonnonmetsien rakenteen monimittakaavaisesta vaihtelusta ja muutoksesta, näiden mittakaavatasojen tunnistettavuudesta, erotettavuudesta ja laskennallisesta määrityksestä sopivat hierarkiateorian ja hierakkisen laikkudynamiikan viitekehykseen. Toisaalta havaitsemani laaja-alainen muutos on ristiriidassa vallitsevan boreaalisten luonnonmetsien muutosta kuvaavan teorian, pienaukkodynamiikan, kanssa. Väitöskirjani tuloksista voidaan päätellä tutkimieni metsien muuttuneen ensisijaisesti laaja-alaisten kasvuympäristön muutosten, esimerkiksi häiriökierron tai kasvuolosuhteiden muutosten, vuoksi. Nämä laaja-alaiset muutokset ovat kasvattaneet tutkimieni metsien puuston biomassaa viimeisten vuosikymmenten aikana.

  • Kulha, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti niko.kulha@helsinki.fi (email)

Rekisteröidy käyttäjäksi
Paina tätä linkkiä Metsätieteen aikakauskirjan käsikirjoituksen tarjoamis- ja seurantajärjestelmään (OJS) kirjautumiseen.
Kirjaudu sisään
Jos olet kirjautunut käyttäjäksi, kirjaudu sisään tallentaaksesi valitsemasi artikkelit myöhempää käyttöä varten.
Ilmoitukset päivityksistä
Kirjautumalla saat tiedotteet uudesta julkaisusta.


Valitsemasi artikkelit