Dissertationes Forestales

Nathalie Ylenia Triches. (2026). Revealing drivers of nitrous oxide (N₂O) fluxes in a thawing sub-Arctic permafrost peatland. https://doi.org/10.14214/df.383

Avainsanat: turvemaa; typpioksiduuli; dityppioksidi; arktinen alue; fotosynteettisesti aktiivinen säteily (PAR); Aeris MIRA Ultra N2O/CO2

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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

Dmitrii Lepilin. (2023). Impacts of thinning activities on boreal peatland forests. https://doi.org/10.14214/df.346

Avainsanat: biomassa; hajotus; vedenpidätys; huokoskokojakauma; maaperän CO2-, CH4- ja N2O-pitoisuudet; maaperän CO2- ja CH4-päästöt

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Boreaaliset suometsät ovat tärkeä puunlähde. Viimeaikainen puunkorjuun laajeneminen sulan maan aikaan, on lisännyt maaperälle aiheutuvia häiriötä, kuten syvien korjuu-urien muodostumista. Tästä huolimatta korjuun aiheuttaminen häiriöiden vaikutuksista turpeen fysikaalisiin ominaisuuksiin ja maaperän biokemiaan tiedetään vähän. Tämän puutteen korjaamiseksi tutkin puunkorjuukoneiden harvennustöiden aikana aiheuttamien maaperän häiriöiden vaikutuksia ojitettujen boreaalisten suometsien kasvillisuuteen ja maaperän fysikaalisiin, kemiallisiin ja biologisiin ominaisuuksiin. Palautumisnopeuden arvioimiseksi otin näytteitä kuudelta alalta, jotka muodostivat aikasarjan, joka kattoi 15 vuotta harvennuksesta. Tulokset osoittivat korjuun lisäävän turpeen tiheyttä ja vedenpidätyskykyä sekä pienentävän kokonaishuokoisuutta. Kasvillisuuden sammalbiomassa ja juurituotanto vähenivät, mutta sarojen peittävyys lisääntyi. Lisäksi äskettäin häirityillä aloilla oli suurempi maaperän CO₂-tuotantopotentiaali sekä korkeammat maaperän CO₂- ja CH₄-pitoisuudet verrattuna kontrollialueisiin. Korjuu ei kuitenkaan vaikuttanut CO₂- ja CH₄-päästöihin, mikrobiyhteisöihin ja selluloosan hajoamisnopeuteen. Vaikka palautumisnopeus vaihteli, kaikki tutkitut ominaisuudet olivat täysin palautuneet 15 vuoden kuluttua. Koska vedenpidätysominaisuus (WRC) kuvaa maaperän rakennetta ja sen muutoksia, sitä voidaan käyttää häiriöiden arviointiin. Tutkimuksessani osoitan kuinka WRC:n voidaan arvioida keinotekoisten neuroverkkojen avulla. Kaiken kaikkiaan tutkimus osoitti, että vaikka ojitetut boreaaliset suot ovat häiriöherkkiä, ne myös palautuvat hyvin harvennusten aiheuttamista mekaanisista maaperän häiriöistä.

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

Hanna Haavikko. (2023). Improving the energy efficiency of wood harvesting in Finland. https://doi.org/10.14214/df.336

Avainsanat: kasvihuonekaasupäästöt; hiilidioksidiekvivalentti (CO2 ekv.); metsäkone; polttoaineenkulutus; koneenkuljettaja; konesiirto

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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

Kira Ryhti. (2022). Belowground carbon dynamics in Scots pine stands. https://doi.org/10.14214/df.333

Avainsanat: juuret; boreaalinen metsä; Hiilidioksidi; maahengitys; metsämänty; varastohiilihydraatit

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

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

Ben Wang. (2017). Responses of temporal and spatial variation in soil respiration to biotic and abiotic factors in a desert shrubland in northwest China. https://doi.org/10.14214/df.236

Avainsanat: maahengitys; fenologia; viive; mikrotopografinen vaihtelu; Artemisia ordosica

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tutkimuksessa analysoitiin maahengityksen temporaalista ja spatiaalista vastetta bioottisiin ja abioottisiin tekijöihin eri aikajänteillä (vuorokausi, vuodenaika) aavikkoisella pensasarolla Luoteis-Kiinassa vuosina 2012-2014. Maan lämpötila selitti hyvin eri vuorokauden aikoina ja vuoden aikoina maahengityksen vaihtelua, kun maan vesipitoisuus oli korkea tai kohtalainen. Alhaisella vesipitoisuudella maahengitys reagoi suuremmalla viiveellä lämpötilaan. Maahengitys lisääntyi lämpötilan lisääntyessä, kun pohjakerroksessa ei ollut lainkaan kasvillisuutta tai siellä oli jäkälää. Vastaavasti se väheni kun pohjakerroksessa oli sammalta. Kasvillisuuden juuristobiomassa ja kariketuotanto sekä maan typpipitoisuus vaikuttivat myös maahengityksen ajalliseen ja spatiaaliseen vaihteluun hiekkadyynillä. Maahengityksen vaihtelu riippui myös pensaskerroksen fenologisesta kehitysvaiheesta. Tämän tutkimuksen perusteella tulisi maan lämpötilavaikutusten lisäksi ottaa huomioon maan vesipitoisuuden ja pohja- ja pensaskerroksen kasvillisuuden vaikutukset maahengityksen temporaaliseen ja spatiaaliseen lämpötilavasteeseen, arvioitaessa aavikkoekosysteemien hiilitasetta ja mallinnettaessa globaalia hiilenkiertoa.

Wang, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: benwang918@gmail.com

Zhang Chao. (2013). Seasonal response of biomass growth and allocation of a boreal bioenergy crop (Phalaris arundinacea L.) to climate change. https://doi.org/10.14214/df.162

Avainsanat: Hiilidioksidi; lämpötila; veden saanti; viljelmän ikä; biomassan kasvu; biomasssan allokointi; ruokohelpi

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Ilmastonmuutoksen vaikutus ruokohelven (Phalaris arundinacea L.) kasvun ajoittumiseen ja kasvun suuruuteen boreaalisissa olosuhteissa Ruokohelpeä (Phalaris arundinacea L.) on viime vuosina viljelty energiabiomassaksi turvetuotannosta vapautuneilla soilla. Tutkimuksessa analysointiin, miten ilmastonmuutos ja veden saatavuus tällaisissa olosuhteissa vaikuttavat ruokohelven kasvusykliin sekä kokonaiskasvuun ja sen jakautumiseen kasvin eri osiin. Kasvihuoneessa tehdyssä faktorikokeessa ruokohelpeä kasvatettiin kohotetussa lämpötilassa (+3,5 °C korkeampi kuin kontrolliolosuhteissa) sekä kohotetussa hiilidioksidipitoisuudessa (700 ppm). Myös veden saatavuus vaihteli siten, että pohjaveden pinta osassa käsittelyitä oli 40 cm ja 20 cm syvyydessä sekä osassa maanpinnan tasalla.

Kaikki käsittelyt toistettiin neljä kertaa vuosina 2009 ja 2010. Lämpötilan kohottaminen aikaisti kasvun alkua sekä lisäsi kasvua nopeuttamalla fotosynteesiä ja lisäämällä lehtipinta-alan kasvua alkukesällä. Samalla kasvusykli nopeutui siten, että kasvu päättyi aikaisemmin kuin muissa käsittelyissä. Kasvujakson lyhentymisen vuoksi koko kasvukauden sato jäi pienemmksi kuin kohotetussa hiilidioksidipitoisuudessa tai olosuhteissa, jossa hiilidioksipitoisuuttta ja lämpötilaa kohotettiin samanaikaisesti. Lämpötilan kohottaminen nopeutti kasvua erityisesti silloin, kun pohjaveden pinta oli alhaalla. Hiilidioksidipitoisuuden kohottaminen vähensi kuitenkin alhaisen pohjaveden vaikutusta. Vastaavasti korkea pohjavesi yhdessä kohotetun hiilidioksipitoisuuden kanssa lisäsi kokonaiskasvua. Tällaisissa olosuhteissa kasvukausi pidentyi ja lehtipinta-ala kasvoi suuriksi. Myös fotysynteesinopeus oli pitempään suurempi kuin muissa käsittelyissä. Kaiken kaikkiaan pohjaveden syvyys vaikutti ruokohelven kehitykseen ja kasvuun enemmän kuin kohotettu lämpötila ja hiilidioksidipitoisuus yksin tai yhdessä. Ruokohelpiviljelmän iällä ei ollut vaikutusta vuotuisen kasvun etenemiseen tai kasvun kokonaismäärään.

Ruokohelven lehtien kasvu oli alkukesästä suurempi kuin juurten, kun taas varsi kasvoi nopeimmin kasvukauden keskivaiheilla. Juurten kasvu oli puolestaan suurimmillaan kasvukauden loppupuolella. Hiilidioksidipitoisuuden kohottaminen lisäsi juurten kasvua suhteellisesti enemmän kuin lehtien ja varren kasvua pohjaveden syvyydestä riippumatta. Korkean pohjavesipinnan vallitessa juurten kasvu jäi suhteellisesti pienemmäksi kuin lehtien ja varren kasvu. Pohjavesipinnan syvyys vaikutti biomassan jakautumiseen kasvin eri osiin enemmän kuin kohotettu lämpötila ja hiilidioksidi yksin tai yhdessä. Ruokohelven viljelyssä pohjaveden syvyyden säätely näytti olevan ratkaisevassa asemassa pyrittäessä lisäämään ruokohelven kasvua.

Chao, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: Chao.zhang@uef.fi

Meeri Pearson. (2013). Maximizing peatland forest regeneration success at lowest cost to the atmosphere: Effects of soil preparation on Scots pine seedling vitality and GHG emissions. https://doi.org/10.14214/df.159

Avainsanat: laikutus; CO2; metsäojitettu suo; avohakkuu; mätästys; CH4; ja N2O vuot; kuivuus- ja märkyysstress

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Metsätaloudellisten ja ilmastollisten näkökulmien yhteensovittaminen ojitettujen soiden metsänuudistamisessa: maanmuokkauksen vaikutukset männyntaimien elinvoimaisuuteen ja kasvualustan kasvihuonekaasupäästöihin Tutkimuksessa selvitettiin avohakkuun jälkeen tapahtuvan maanmuokkauksen vaikutuksia sekä männyn uudistamisen onnistumiseen että kasvualustan kasvihuonekaasupäästöihin paksuturpeisilla, mäntyvaltaisilla turvekankailla. Kolmen istutusta seuranneen kasvukauden havaintojen perusteella mätästys johti parhaaseen taimien eloonjääntiin, kasvuun ja elinvoimaisuuteen pääosin turvemaan parantuneen ilmavuuden vuoksi. Sitä vastoin mättäissä ei voitu havaita korkeampia maanlämpötiloja eikä nopeampaa hajotusta laikutukseen ja muokkaamattomaan käsittelyyn verrattuna, mikä on vastoin yleistä käsitystä mätästyksen hyödyistä. Uudistaminen laikuissa epäonnistui täysin viljelykohdan liiallisen märkyyden takia. Laikutettaessa on erityisen tärkeää kuoria humuskerros pois ilman että turvemaanpintaan syntyy kuoppia. Tavoitteena on aikaansaada mahdollisimman tasainen, paljastunut turvepinta. Kontrolloiduissa oloissa turvekasvualustassa yhden kasvukauden ajan kasvaneet männyntaimet osoittivat erinomaista sekä veden niukkuuden että liiallisen märkyyden sietokykyä, sillä kuolleisuus jäi alhaiseksi. Kuivuusstressin vaikutus voitiin kuitenkin havaita taimissa juurten ja versojen heikentyneenä kasvuna, mykorritsallisten juurenkärkien määrän vähenemisenä ja juurten hydraulisen johtavuuden huononemisena. Ankarasta kuivuudesta huolimatta varsinkin uusien neulasten fotokemiallinen tehokkuus (Fv/Fm) pysyi korkealla tasolla. Tämän voidaan katsoa edistävän toipumista, jos veden saatavuus kasvualustasta myöhemmin paranee. Polyamiinianalyysin perusteella uudet neulaset osoittautuivat myös suojautuneemmiksi juuriin ja versoihin verrattuina kuivuusstressiä vastaan. Kasvualustan liialliselle märkyydelle altistetut taimet taas eivät juurikaan osoittaneet merkkejä stressistä. Voitiin myös havaita, että koeympäristö- ja olosuhteet – kasvihuone tai maasto – vaikuttivat männyntaimien stressinsietokykyyn. Toisin kuin kontrolloiduissa oloissa maastossa taimien Fv/Fm oli sitä alhaisempi, mitä märempi kasvualusta oli, ja alhaisinta se oli laikuissa. Samantyyppisissä muokkauspinnoissa, eli kuiva laikku verrattuna märkään laikkuun ja naveromätäs verrattuna kääntömättääseen, maankosteuden ei kuitenkaan voitu havaita vaikuttaneen taimien kasvuun tai elinvoimaisuuteen. Kummankaan tutkitun maanmuokkausmenetelmän kokonaisilmastovaikutukset eivät kolmen seurantavuoden jaksolla poikenneet muokkaamatta jätetystä. Siten pelko siitä, että maanmuokkaus lisäisi kasvihuonekaasujen päästöjä on aiheeton ainakin suhteellisen niukkaravinteisilla, mäntyvaltaisilla ojitusalueilla.

Pearson, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: meeri.pearson@helsinki.fi

Liisa Kulmala. (2011). Photosynthesis of ground vegetation in boreal Scots pine forests. https://doi.org/10.14214/df.132

Avainsanat: sammalet; CO2-vaihto; kammiomenetelmä; metsän pohja; varvut; vuosirytmi

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Pintakasvillisuuden hiilensidonta boreaalisissa mäntymetsissä Boreaalisten metsien hiilensidontatutkimus on keskittynyt pääasiassa puihin, vaikka monet pintakasvilajit yhteyttävät tehokkaasti ja voivat siten vaikuttaa merkittävästi metsikön hiilensidontaan. Tässä työssä tarkastelen yleisimpien pintakasvilajien yhteytystä viidessä eri-ikäisessä metsässä sekä kahdella ravinteeltaan toisistaan hyvin poikkeavalla hakkuuaukolla. Ainavihantojen kasvien biomassa oli runsain karulla hakkuuaukolla ja metsikön alla, kun taas heinät ja ruohot vallitsivat ravinteikkailla ja avoimilla alueilla. Putkilokasvien yhteytysnopeudella oli selkeä vuosirytmi, joka ainavihannilla varvuilla alkoi aiemmin ja päättyi myöhemmin kuin kesävihannilla kasveilla. Lajinsisäinen vaihtelu ja itsevarjostus aiheuttivat kuitenkin tasovaihtelua yhteytysnopeuteen. Valo, lämpötilahistoria, maan kosteus ja viimeaikaiset hallat selittivät varpujen kuten myös osin muiden kasvilajien yhteytysnopeuden muutoksia. Sammaleilla ei sen sijaan ollut havaittavissa selkeää vuosirytmiä, vaan valo sekä sateisuus selittivät suurimman osan sammalten yhteytysnopeuden muutoksista. Saavutetut laji- ja lehtimassakohtaiset yhteytysnopeudet muutettiin maapinta-alakohtaiseksi hiilensidonnaksi käyttäen inventoitua lajien keskimääräistä lehtimassaa. Koko kasvukauden hiilensidonta integroitiin ympäristötekijöiden muutosten avulla. Lehtimassaan perustuva yhteyttäminen oli nopeinta kesävihannilla lajeilla, mikä johti huomattavasti korkeampaa yhteytystuotokseen viljavalla hakkuuaukolla kuin karulla. Yhteytystuotos laski metsikön iän kasvaessa, sillä lajikoostumus muuttui kohti ainavihantia lajeja ja valon intensiteetti laski latvuksen kasvaessa. Lisäksi varpujen lehtimassakohtainen yhteytysnopeus hidastui ympäröivien puiden iän myötä. Eri mittausmenetelmät johtivat erilaisiin tuloksiin, joten mittausmenetelmän valintaan on kohdistettava erityistä huomiota.

Kulmala, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: liisa.kulmala@helsinki.fi

Johanna Routa. (2011). Effects of forest management on sustainability of integrated timber and energy wood production - scenario analysis based on ecosystem model simulations. https://doi.org/10.14214/df.123

Avainsanat: biomassa; metsänhoito; lannoitus; energiapuu; CO2; päästöt

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Metsänhoidon vaikutukset kestävään yhdistettyyn aines- ja energiapuun tuotokseen- skenaarioanalyysi perustuen ekosysteemimalli simulointeihin Väitöskirjan tavoitteena oli tutkia metsänhoidon vaikutusta kestävään aines- ja energiapuun yhdistettyyn tuotantoon kuusella (Picea abies (L.) Karst.) ja männyllä (Pinus sylvestris L.) erilaisilla kasvupaikoilla. Työssä tutkittiin ekosysteemimallilla tehtävien simulointien avulla metsänhoidon vaikutusta aines- ja energiapuun tuotokseen, käyttäen erilaisia taimikonhoidon jälkeisiä lähtöpuuston tiheyksiä, harvennusten ajoituksia ja voimakkuuksia sekä typpilannoitusta eri kiertoajoilla. Lisäksi tutkittiin kuusella alkuperän vaikutusta maanpäällisen biomassan tuotokseen kokeellisen aineiston avulla. Tutkimuksessa havaittiin, että metsänhoitoskenaariot, joissa taimikonhoidon jälkeinen tiheys oli suurempi kuin perusmetsänhoitoskenaarioissa ja käytettiin typpilannoitusta, tuottivat selvästi enemmän sekä aines- (tukki- ja kuitupuu) että energiapuuta (hakkuutähteet, pieniläpimittainen runkopuu, kannot ja juuret). Myös metsänkasvatuksen taloudellinen kannattavuus oli korkeampi kiertoajan yli laskettuna sekä kuusella että männyllä riippumatta kasvupaikkatyypistä tai käytetystä kiertoajasta. Aines- ja energiapuun tuotokseen vaikutti myös energiapuuhakkuun ajoitus. Vaikka typpilannoitus lisäsi tuotosta, käytetyllä lannoitteen määrällä (100-200 kgN/ha) tai lannoituskertojen lukumäärällä (2-3 kertaa kiertoajalla) oli hyvin vähän vaikutusta. Energiapuun käytöstä aiheutuneet hiilidioksidipäästöt olivat selvästi alhaisempia silloin kun taimikonhoidon jälkeinen tiheys oli suuri ja typpilannoitusta käytettiin riippumatta puulajista, kasvupaikkatyypistä tai käytetystä kiertoajan pituudesta. Korkea puuntuotos indikoi myös keskimäärin korkeampaa taloudellista kannattavuutta ja matalampia hiilidioksidipäästöjä energiayksikköä kohden. Metsäaluetasolla suurin aines- ja energiapuun tuotos sekä paras taloudellinen kannattavuus saatiin kuusella silloin kun metsäalueella oli paljon vanhoja metsiä. Toisaalta alhaisimmat hiilidioksidipäästöt saatiin kun metsäalueella oli paljon nuoria metsiä ja käytetty kiertoaika oli 60 ja 80 vuotta. Kiertoajan ollessa 120 vuotta saatiin alhaisimmat hiilidioksidipäästöt puuston normaalijakaumaa noudattavalla ikärakenteella. Tämän tutkimuksen mukaan, taimikonhoidon jälkeisiä puuston kasvatustiheyksiä voitaisiin pitää ainakin jonkin verran nykyisiä metsänhoitosuosituksia korkeammalla männyllä ja kuusella. Tämä yhdessä ajallaan tehtyjen puuston harvennusten ja lannoitusten kanssa voisi lisätä merkittävästi puuntuotosta ja metsänkasvatuksen taloudellista kannattavuutta. Samalla myös energiapuun käytön hiilidioksidipäästöt energiayksikköä kohden pienenisivät. Lisäksi eri alkuperien biomassan tuotantopotentiaalia tulisi selvittää jatkossa tarkemmin, sillä sopivia alkuperiä käyttäen voisi olla mahdollista lisätä puuntuotosta huomattavasti yhdistetyssä aines- ja energiapuun kasvatuksessa.

Routa, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: johanna.routa@metla.fi

Ashraful Alam. (2011). Effects of forest management and climate change on energy biomass and timber production with implications for carbon stocks and net CO₂ exchange in boreal forest ecosystems. https://doi.org/10.14214/df.117

Avainsanat: ilmastonmuutos; metsänhoito; boreaaliset metsät; ekosysteemimalli; energiabiomassa; CO2-vaihto

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella metsänhoidon ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia energiabiomassan ja ainespuun tuotantoon boreaalisissa metsäekosysteemeissä Suomessa. Tämän lisäksi tutkittiin sekä metsänhoidon että ilmastonmuutoksen vaikutuksia metsäekosysteemien hiilivarastoihin ja hiilidioksidivaihtoon. Ensiksi tarkasteltiin ekosysteemimallin avulla eri harvennuskäsittelyjen vaikutuksia metsien kasvuun, ainespuun tuotantoon ja hiilen varastoihin sekä nykyilmastossa että muuttuneessa ilmastossa 90 vuoden ajanjaksolla (Artikkeli I). Samalla tavalla tutkittiin energiabiomassan potentiaalia ja harvennusten ja muuttuneiden ilmasto-olosuhteiden vaikutuksia samanaikaisesti ainespuun tuotantoon ja hiilen varastoihin (Artikkeli II). Työssä kehitettiin myös elinkaarityökalu, jolla voidaan arvioida metsätuotannon CO₂-vaihtoa (Artikkeli III). Työkalua käytettiin ekosysteemimallisimulointien yhteydessä eri metsänhoitotoimenpiteiden (istutustiheys ja harvennuskäsittelyt) vaikutuksien arvioimiseen energiabiomassan tuotannossa ja tuotannon CO₂-päästöjen arvioimisessa 80 vuoden kiertoaikaa käyttäen (Artikkeli III&IV). Tulosten perusteella muuttuneet ilmasto-olosuhteet lisäsivät energiabiomassapotentiaalia, ainespuun tuotantoa ja hiilen sitoutumista ja hiilen varastoja metsäekosysteemeissä koko Suomessa. Vaikutukset olivat suhteellisesti suurempia Pohjois-Suomessa kuin Etelä-Suomessa (Artikkelit I&II). Kun harvennusrajojen pohjapinta-aloja laskettiin nykysuosituksista, ainespuun hakkuut ylittivät kasvun, ja metsäekosysteemien hiilen varastot pienenivät (Artikkeli I). Kun rajoja puolestaan nostettiin, tämä lisäsi samanaikaisesti energiabiomassaa, ainespuuta ja hiilen varastoja sekä nykyilmastossa että muuttuneissa ilmasto-olosuhteissa (Artikkeli II). Tässä työssä kehitetty elinkaarityökalu mahdollisti myös metsätuotannon CO₂-vaihdon tarkastelut (Artikkeli III). Kun työkalua käytettiin ekosysteemimallisimulointien yhteydessä, havaittiin, että muuttuneissa ilmasto-olosuhteissa lisääntynyt biomassan kasvu ei kompensoinut hajotuksen ja biomassan polton päästöjä Etelä-Suomessa. Tämän lisäksi metsänhoitotoimenpiteiden aiheuttamien päästöjen vaikutus CO₂-vaihtoon oli pieni verrattuna ekosysteemin aiheuttamiin vaikutuksiin (Artikkeli III). Näiden lisäksi havaittiin, että istutustiheyden lisääminen yleisesti käytetystä tiheydestä, 2000 tainta ha⁻¹, lisäsi energiabiomassan tuotantoa energiapuuharvennuksessa, mutta se vähensi myös metsänhoitotoimenpiteistä johtuvia CO₂-päästöjä (Artikkeli IV). Tulosten perusteella voidaan sanoa, että metsänhoidolla voidaan vaikuttaa ratkaisevasti metsäekosysteemien tuotannon ilmastovaikutuksiin. Yhdistetyt ekosysteemimallisimuloinnit ja elinkaaritarkastelut mahdollistavat ekologisesti kestävän energiabiomassan ja ainespuun tuotannon tarkastelut yhdessä metsien muiden ilmastonmuutoksen sopeutumisvaihtoehtojen kanssa.

Alam, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: ashraful.alam@uef.fi

Artikkelit jotka sisältää sanan 'CO2'

Kategoria : Articles