Kehittämishanke : Käytäväharvennus Menetelmä nuorten männiköiden ensimmäiseen koneelliseen harvennukseen

Transkriptio

1 Kehittämishanke : Käytäväharvennus Menetelmä nuorten männiköiden ensimmäiseen koneelliseen harvennukseen Hankkeen tausta & toteutus & tämänhetkinen tilanne Yrjö Nuutinen Tutkija, MMT, Dosentti Luonnonvarakeskus (Luke) Luonnonvarat- ja biotuotantoyksikkö/tuotantojärjestelmät Joensuu Yrittäjien ja metsänomistajien lämpöyrittäjäpäivä , Kontiolahden kotiseutukeskus, Vierevänniementie 5 1 Yrjö Nuutinen

2 Käytäväharvennuksen kehittämishankkeen idea Käytäväharvennus on koneellisen puunkorjuun näkökulmasta lähtevä metsän harvennuskäsittely, jossa poistettavien puiden valinta tapahtuu niiden sijainnin mukaan Kaikki puomin suunnassa olevat puut ovat kaadettavia Jäljelle jääviä puita tarvitse väistellä sivuittaisilla liikkeillä Mahdollistaa puiden jatkuvan kaadon käytävissä Suomalainen käytäväharvennus? suomalaiseen hakkuuympäristöön käytössä oleville hakkuukoneille 2 Yrjö Nuutinen

3 Käytäväharvennuksen kehittämishankkeen idea Käytäväharvennettu nuori männikkö Uumajassa, jossa 2000 puuta/ha Kuva. Kristina Ulvcrona; julkaisussa Ulvcrona ym Yrjö Nuutinen

4 Näkökulma tulevaisuuteen Nuorten metsien harvennushakkuun kustannukset ovat edelleen korkeat Nykyisellä perinteisellä valikoivalla harvennusmenetelmällä hakkuun osuus on nuoren metsän korjuun (hakkuu + metsäkuljetus) kustannuksista yli puolet Puunkorjuun tuottavuuskehitys pysähtynyt 2000-luvulla lähes paikoilleen Perusratkaisultaan hakkuukoneet ovat pysyneet lähes samanlaisena luvun alusta lähtien Uudistukset ovat liittyneet lähinnä mittausautomatiikkaan, tiedonsiirtoon sekä toimintojen automatisointiin Pelkästään hakkuukoneen tekniikkaa kehittämällä tuskin saadaan riittävää kustannussäästöä Teknologian kehittämisen rinnalla tulisi tulevaisuudessa panostaa nuorten metsien harvennuksessa kuljettajaystävällisten harvennusmenetelmien kehittämiseen. 4 Yrjö Nuutinen

5 Harvennusmetsien puunkorjuun tehostamisen historiasta Teollistumisen mukana puunkorjuu (=hakkuu + metsäkuljetus) on muuttunut vajaassa 70- vuodessa ihmistyövaltaisesta vuodenaikoihin rytmitetystä työstä useiden koneiden muodostamaksi ympärivuotiseksi logistiseksi puunhankintaketjuksi. Puunkorjuun työprosesseja on rationalisoitu pitkälle metsäteollisuuden raaka-aineen saannin tehostamiseksi ja varmistamiseksi. Samalla myös metsänhoidon ohjeitakin on muutettu koneellista puunkorjuuta silmällä pitäen. Puunkorjuun ja metsänhoidon rinnakkainen kehittäminen on ollut systemaattista kehittämistoimintaa, jossa keskeisiä toimijoita ovat olleet tutkimusorganisaatiot, metsäyhtiöt, Metsähallitus sekä yksityiset laite- ja menetelmien kehittäjät luvulle saakka käytössä puhdasoppinen alaharvennus justeerilla, pokasahalla, kirveellä ja hevosella 1960-luku Moottorisaha syrjäytti käsisahan ja kirveen lähes kokonaan Pääosa metsäajosta tehtiin jo metsävarusteisilla traktoreilla 1980-luvulle saakka metsurihakkuu moottorisahalla + metsätraktori 1990-luku Hakkuukone kuormatraktori ketjun lopullinen läpimurto harvennushakkuiden koneellistumisessa 5 Yrjö Nuutinen

6 Hankkeen tarve Nuorten metsien hyödyntämisen ja bioenergian tuottamisen edistäminen Ensiharvennushakkuun kannattavuuden parantaminen Kuljettajaystävällisen työmenetelmän kehittäminen Hankkeen tavoite käytäväharvennuksen kustannustehokas työmenetelmä nuorten mäntyvaltaisen metsien ensimmäiseen harvennukseen käytössä oleville hakkuukoneteknologioille Työmenetelmä täyttää Suomen Metsäkeskuksen soveltamat hyvän metsänhoidon ja korjuujäljen kriteerit. Hankkeen toimenpiteet Kerätystä tutkimusaineistosta selvitetään käytäväharvennuksen vaikutukset hakkuun tehokkuuteen, kasvamaan jätettävään puuston ja harvennuskertymän rakenteeseen sekä korjuuvaurioihin perinteiseen valikoivaan harvennustapaan verrattuna. Aineistosta simuloidaan käytäväharvennusmenetelmän vaikutukset metsikön tulevaan kasvuun ja verrataan niitä perinteiseen harvennusmenetelmään Laaditaan käytäväharvennuksen koulutuspaketti hyödynnettäväksi hankkeen jälkeen Hankkeen toteuttajat Luonnonvarakeskus Suomen Metsäkeskus UPM Metsä Hankkeen rahoittajat Suomen Metsäsäätiö Euroopan maaseudun kehittämisen maatalousrahasto 6 Yrjö Nuutinen

7 Hankkeen toteutuksen ja rahoituksen jalusta = hankekumppaneiden ja rahoittajien missiot Suomen metsäkeskus Tehtävä edistää kestävää metsätaloutta ja alan elinkeinoja sekä neuvoa metsänomistajia metsien ja metsäluonnon hoidossa sekä hyödyntämisessä. UPM Luomme arvoa tarttumalla biotalouden tarjoamiin rajattomiin mahdollisuuksiin Luke Tekee työtä luonnonvarojen kestävän käytön ja biotalouden edistämiseksi. Suomen Metsäsäätiö Metsätalouden ja -teollisuuden toimintaedellytysten turvaaminen, puun ja puupohjaisten tuotteiden käytön lisääminen sekä alan sosiaalisen ja taloudellisen tutkimuksen rahoittaminen. Suomen Metsäsäätiö on näkyvä ja yhteinen metsäelinkeinon hyväksyttävyyden edistäjä. Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelma Pilottihankkeet ja uusien tuotteiden, käytäntöjen, menetelmien ja tekniikoiden kehittäminen maataloudessa, elintarvikealalla ja metsätaloudessa (s. 691) Pohjois-Karjalan/Keski-Suomen/Pohjois-Savon maaseudun kehittämissuunnitelmat Tavoitteena on metsävarojen kestävä hyödyntäminen ja uusiutuvan energian tuotannon tukeminen. Tavoitteen saavuttamiseksi yksi merkittävä kehittämiskohde on metsäenergian uudet korjuuratkaisut. 7 Yrjö Nuutinen

8 Testileimikot Mäntyvaltainen ensiharvennusmetsikkö, Suonenjoki, Pohjois-Savo ei ole hakkuuta haittaavaa alikasvosta. Taimikonhoito tehty kuivahko kangasmetsä poistuman keskikoko dm3 (käyttöpuu) Ikä 35 v Lähtöpuusto 2100 runkoa/ha (ainespuut) Mäntyvaltainen ensiharvennusmetsikkö, Konnevesi/Kolari, Keski-Suomi On hakkuuta haittaava alikasvos Taimikon hoito tehty, 12 v Tuore kangasmetsä Poistuman keskikoko dm3 (käyttöpuu) Ikä 24 v Lähtöpuusto n runkoa/ha (ainespuut) 8 Yrjö Nuutinen

9 Testileimikot UPM:n testileimikko (hakkuuta haittaava alikasvos) Konnevesi/Kolari Mäntyvaltainen tuoreen kankaan kuvio, maapohjaltaan tasainen Ensiharvennuspinta-ala 6 ha Valtapituus m Leimikko Konneveden Kolarissa UPM:n testileimikko (ei hakkuuta haittaavaa kasvosta), Suonenjoki Mäntyvaltainen kuivahkon kankaan kuvio, maapohjaltaan kivinen mutta kohtuullisen tasainen suurimmalta osin. Ensiharvennuspinta-ala noin 13 ha. Valtapituus m. Leimikko Suonenjoen Sydänmaan kylässä, tila Saarilampi Yrjö Nuutinen

10 Testihakkuiden koejärjestelyt Testihakkuut toteuttaa UPM:n avainyrittäjä Varis Forest Oy Hakkuukoneena testihakkuissa PONSSE Beaver, joka soveltuu hyvin tiheiltä ensiharvennuksilta uudistushakkuuseen. Ponsse Beaver, Mitat Tavallisimman kokoonpanon omapaino kg Pituus mm Leveys mm Maavara 670 mm Kuva: 10 Yrjö Nuutinen

11 TESTIHAKKUUN KOEJÄRJESTELYT 5 koealaa (20*50m)/harvennuskäsittely = yht. 20 koealaa Valikoiva 1 Käytävä 4 Lähtöpuusto ppa med pit med tilavuus runkoluku/ m2/ha dm lpm dm m3/ha ha , ,2 13, Testihakkuukoeala 20 * 50 m Suora käytäväharvennus Viuhkamainen käytäväharvennus 11 Yrjö Nuutinen

12 20 m Testihakkuiden koejärjestelyt 20 m 50 m 50 m 2. Kohtisuora Käytäväharvennus 3. Viuhkamainen käytäväharvennus Testi 1 Testi Harvennuskäsittelyä 1. Valikoiva harvennus 2. Kohtisuora käytäväharvennus 3. Viuhkamainen käytäväharvennus 4. Lopullinen käytäväharvennus 12 Yrjö Nuutinen Käytävien leveys 2,5 m Käytävien välimatka 7 m Ajouran leveys 4 m Suonenjoen leimikko: kahden koealan mittaukset Leimatut Jäävät Suonenjoki kohtisuora Suonenjoki viuhkamainen = 480 m2 Koealalta lähtee hakkuussa 48 % runkoluvusta: Koealan pinta-ala 1000 m2

13 Testihakkuiden koejärjestelyt Aikatutkimuksen koeala, jossa kaksi puustomittausalaa Koealan pituus oli 50 metriä ja leveys 20 metriä. Keskelle koealaa merkitään ajoura. Koealat sijoitettaan kuviolle niin, että puusto niiden kesken oli mahdollisimman samankaltainen. Koealojen puusto ennen hakkuuta mitattaan 100 m 2 puustomittausaloilta Kuvioilla maasto tasainen ja hakkuukoneelle helppokulkuinen. Kuviot mahdollisimman isoja, että vältytään turhilta konesiirroilta! Koealat laitetaan peräkkäin ja rinnakkain kiinni toisiinsa. Ensimmäisen koeala tien lähelle (10-15 m). 13 Yrjö Nuutinen

14 Tulokset ensimmäiseltä Suonenjoen testihakkuulta Käytäväharvennusta testattiin marraskuussa 2017 Suonenjoella. Kohteena oli mäntyvaltainen, hoidettu ensiharvennusmetsikkö, jossa taimikonhoito oli tehty oikeaaikaisesti ja jossa ei ollut hakkuuta haittaavaa, metsään luonnostaan syntynyttä alikasvosta. Suonenjoen testihakkuussa harvennettujen kuutioiden määrä tuntia kohden oli merkittävästi suurempi kuin perinteisessä valikoivassa harvennuksessa. Testikuljettaja oli harjaantunut perinteiseen valikoivaan harvennukseen. Käytäväharvennuksesta hänellä ei ollut aikaisempaa kokemusta, mutta siitä huolimatta hän sai käytäväharvennuksella selvästi paremman tuloksen kuin valikoivalla harvennuksella. tuottavuus kasvoi rungon keskikoko kasvoi ajanmenekki s/runko nopeutui KÄYTÄVÄHARVENNUKSEN TUOTTAVUUSHYPPY Mikä on käytäväharvennuksen puhdas nopeutuminen (ajanmenekki s/puu)? Vastaus saadaan puukohtaisella ajanmenekkianalyysillä 14 Yrjö Nuutinen

15 Tulokset ensimmäiseltä Suonenjoen testihakkuulta Käytäväharvennuksen valttina oli hakkuukoneen ketterämpi ja tuotteliaampi työskentely, lisäksi käytäväharvennuksessa poistettavat puut olivat kookkaampia kuin valikoivassa harvennuksessa Valikoivassa harvennuksessa jäljelle jääviä puita joudutaan varomaan, mikä hidastaa työskentelyä. Myös hakkuutähteiden siirtely ja valmiiden pölkkyjen järjestely veivät enemmän aikaa kuin käytäväharvennuksessa. Käytäväharvennusta testataan erilaisilla kohteilla Jatkossa käytäväharvennusta kehitetään mäntyvaltaisessa ensiharvennusmetsikössä Konnevedellä. Kohteella on tehty taimikonhoito ensimmäisen testileimikon tavoin, mutta ensimmäisestä leimikosta poiketen siellä on selvästi hakkuuta haittaava alikasvos. Jatkotutkimuksissa testihakkuumetsiköihin perustetaan pitkäaikaiset seurantakokeet, joissa selvitetään käytäväharvennuksen vaikutus metsikön kasvuun, monimuotoisuuteen ja puuston laatuominaisuuksiin. 15 Yrjö Nuutinen

16 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET Puuston rakenne hakkuun jälkeen käytäväharvennus vs. valikoiva harvennus Antti Isomäki & Jarmo Väisänen Harvennustavan vaikutus kasvatettavaan puustoon ja harvennuskertymään. Folia Forestalia 450 Harvennuksen jälkeen kasvamaan jäävien puiden suhteelliset käyttöpuutilavuudet Vertailuarvona (100) oli kunkin kokeen alkupuusto ennen harvennusta. Yhteensä 45 metsikkökoealaa Harvennnus vuoden ikäisenä vuosina Puustomittaus heti hakkuun jälkeen Täyssystemaattisen harvennuksen jälkeen % vaihteluita runkojen keskitilavuudessa Puolisystemaattisen harvennuksen jälkeen jäävien puiden keskikoko oli 6-14 % suurempi kuin lähtöpuuston, kun poistettiin 1/3 runkoluvusta Täyssystemaattinen = riviharvennus Puolisystemaattinen = poistettu rivit määrävälein ja rivien välit valikoiva harvennus 16 Yrjö Nuutinen

17 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET Puuston rakenne hakkuun jälkeen käytäväharvennus vs. valikoiva harvennus Antti Isomäki & Jarmo Väisänen Harvennustavan vaikutus kasvatettavaan puustoon ja harvennuskertymään. Folia Forestalia 450 Harvennuksen jälkeen metsikköön jäävien puiden suhteelliset keskipituudet Jäljelle jäävän puuston pituusrakenteeseen täyssystemaattinen harvennus ei vaikuttanut. Puolisystemaattinen harvennus lisäsi jäävän puuston keskipituutta enintään 3 %. 17 Yrjö Nuutinen

18 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET Puuston rakenne hakkuun jälkeen käytäväharvennus vs. valikoiva harvennus Antti Isomäki & Jarmo Väisänen Harvennustavan vaikutus kasvatettavaan puustoon ja harvennuskertymään. Folia Forestalia 450 Harvennuksen jälkeen metsikköön jäävien puiden suhteelliset keskiläpimitat Täyssystemaattisen harvennuksen jälkeen puuston läpimitan vaihtelu oli -+1 %. Puolisystemaattinen harvennus lisäsi puuston keskiläpimittaa 1-6 % ja keskimäärin 4 %. 18 Yrjö Nuutinen

19 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET MÄNTY KOKEET: Puuston kasvu hakkuun jälkeen käytäväharvennus vs. valikoiva harvennus Harri Mäkinen, Antti Isomäki & Timo Hongisto Effect of half-systematic and systematic thinning on the increment of Scots pine and Norway spruce in Finland. Forestry, Vol. 79, No. 1: Tutkimus oli jatkoa Isomäen ja Väisäsen (1980) tutkimukselle Tutkimusaineistona olivat Isomäen ja Väisäsen (1980) tutkimuksen pysyvät koealat. Mittausjakso vuotta, mittauskerrat 4-5 Ikä viimeisessä mittauksessa vuotta Riippumatta harvennusmenetelmästä 4-5 m leveiden käytävien reunapuiden kasvunlisäys kompensoi 40 % käytävien aiheuttamasta kasvun menetyksestä kun käytävien välisen alueen leveys oli yli 6 m. 19 Yrjö Nuutinen

20 Mitä tuloksia hankkeella saadaan aikaan? Välitön lisäarvo Hanke tuottaa konkreettisen käytäväharvennusmenetelmän kaikkien toimijoiden käyttöön. sekä uutta opetusmateriaalia käytäväharvennuksesta metsänomistajien ja metsäammattilaisten koulutukseen. Tulevaisuus Hankkeessa perustetut seurantakoealat mahdollistavat käytäväharvennettujen metsiköiden kehityksen pitemmän ajan seurannan verrattuna perinteiseen valikoivaan harvennukseen. Hanke avaa mahdollisuuksia Pohjoismaiselle jatkotutkimusyhteistyölle. Hankkeella edistetään käytäväharvennukseen soveltuvan hakkuukoneteknologian kehittämistä Ruotsalainen Bracke C16.a keräävä koura mahdollista puiden jatkuva kaato käytävissä kouran keräyskapasiteetin rajoissa Ruotsalainen FlowCut kaatopää kehitetty pienten puiden joukkokäsittelyyn käytävissä kuva: Kuva: Lars Eliasson, Skogforsk 20 Yrjö Nuutinen

21 Hankkeen toteutus Kehittävän työntutkimuksen malli Käytäväharvennuksen työmenetelmän kehittäminen edellyttää toimimista tutkimuksen ja kehittämisen välimaastossa Tähän tarvitaan niin metsäteollisuuden, korjuuyrittäjän, metsäviranomaisen kuin tutkimusorganisaation (yhteisö) asiantuntemusta ja selkeää vastuualueiden jakoa eri osapuolten kesken (työnjako). Käytäväharvennuksen kehittämishankkeen toimintamalli (Engeström 1987, Nuutinen 2013): Välineet -Tutkimusmenetelmä/koejärjestelyt -Tekniikka: videokamera-tekniikka, hakkuukoneen automaattitallennus -Tutkimushenkilöstön UPM/Luke ammattitaito -Konekuljettajien ammattitaito -Kirjallisuuskatsaus -Uuden työmenetelmän koulutus, tiedoitus Tekijä Luke:n tutkijat Metsäkeskuksen hlöstö UPM:n hankintaesimiehet Hakkuukoneen kuljettaja Kohde Harvennusmenetelmän työsuoritus Tulos -Luotettavat tutkimustulokset -Ensiharvennuksen työmenetelmän kehittyminen -uuden työmenetelmän jalkautuminen käytäntöön Säännöt -Hankkeen tavoite -Budjetti -Rahoittajan ehdot -Aikataulu Yhteisö -UPM & Metsäkeskus & Luke -VarisForest -Suomen Metsäsäätiö & ELY Työnjako Tehtävien jako yhteisön kesken 21 Yrjö Nuutinen 21

22 Kirjallisuus Bergström D Techniques and systems for boom corridor thinning in young dense forests [Dissertation]. Swedish University of Agricultural Sciences, Faculty of Forest Sciences. No. 2009:87; 53 p. Engeström, Y Learning by expanding: an activity-theoretical approach to developmental research. Helsinki: Orienta-Konsultit Oy. ISBN: p. Antti Isomäki & Jarmo Väisänen Harvennustavan vaikutus kasvatettavaan puustoon ja harvennuskertymään. Folia Forestalia 450 Harri Mäkinen, Antti Isomäki & Timo Hongisto Effect of half-systematic and systematic thinning on the increment of Scots pine and Norway spruce in Finland. Forestry, Vol. 79, No. 1: Nuutinen, Y Possibilities to use automatic and manual timing in time studies on harvester operations. Dissertationes Forestales p. Nuutinen Y, Saksa T & Saarinen V-M Harvennustavan vaikutus kasvatettavaan puustoon, harvennuskertymään ja korjuun tehokkuuteen. Kirjallisuuskatsaus. Julkaisematon käsikirjoitus. Ulvcrona K-A, Karlsson L, Bergström D, Backlund I, Bergsten U Beslutsstöd för produktion av biomassa och uttag av bioenergi i unga skogar. Arbetsrapport 29/2015. SLU; UMEÅ. 22 Yrjö Nuutinen

23 Kiitos! 23 Yrjö Nuutinen