Taimikon kehityksen ja käsittelyiden simulointi

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Taimikon kehityksen ja käsittelyiden simulointi"

Aarno Penttilä
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Taimikon kehityksen ja käsittelyiden simulointi Projektiryhmä Tapio Räsänen, Simo Kaila, Mika Lehtonen ja Markus Strandström Rahoittajat A. Ahlström Osakeyhtiö, Koskitukki Oy, Kuhmo Oy, Metsähallitus, Metsäliitto Osuuskunta, Metsäteollisuus ry, Pölkky Oy, Stora Enso Oyj ja Vapo Timber Oy Kumppanit Tero Kokkila, Annikki Mäkelä ja Eero Nikinmaa (Helsingin yliopiston metsäekologian laitos) Juha Ruuska ja Sauli Valkonen (Metsäntutkimuslaitos) 1

Ahlström Osakeyhtiö, Koskitukki Oy, Kuhmo Oy, Metsähallitus, Metsäliitto Osuuskunta, Metsäteollisuus ry,

2 Projektin tavoite ja tehdyt raportit Tavoite Tavoitteena oli koota tärkeimmät suomalaiset taimikoiden kasvua ja kehitystä kuvaavat mallit yhdeksi sovellukseksi, jolla voidaan simuloida taimikoiden kehitystä ja käsittelyvaihtoehtojen vaikutuksia puustoon. Raportit Metsätehon raportti 174, : Taimikon kehityksen ja käsittelyiden simulointi Metsätehon katsaus 2/2004: Taimikon kehityksen ennustaminen Taimikkosimulaattorin käyttöohje,

käsittelyvaihtoehtojen vaikutuksia puustoon. Raportit Metsätehon raportti 174, 11.6.

3 Mihin Taimikkosimulaattori on tarkoitettu? Käytännön metsänhoidon kehittämisen apuvälineeksi taimikoiden käsittelyvaihtoehtojen vertailuun taimikonhoito-ohjeiden laatimiseen koulutuksen tueksi kehitettynä liitettäväksi metsätalouden suunnittelun ja seurannan tietojärjestelmiin Tutkimus- ja kehitystyöhön kasvumallien laadintaan ja testauksiin taimikoiden kasvatusvaihtoehtojen vertailuihin taimikonhoidon työmenetelmien kehittämiseen 3

taimikonhoito-ohjeiden laatimiseen koulutuksen tueksi kehitettynä liitettäväksi metsätalouden suunnittelun

4 Taimikoiden hoitoa ja kehittymistä koskevat tietotarpeet (1) Tietämystä siitä, kuinka taimikot kehittyvät luonnostaan ja kuinka eri toimenpiteet vaikuttavat, tarvitaan metsänhoidon ohjeistuksen ja koulutuksen sekä käytännön päätöksenteon tueksi. Puuston kehitystä pitäisi voida ennustaa toimenpidevaihtoehtojen vertailemiseksi. Ennustamiselle asettavat haasteita monipuolistuneet metsänuudistamiskäytännöt ja niiden aiheuttama sekapuulajisten ja eri-ikäisrakenteisten taimikoiden lisääntyminen. Taimikoiden käsittelyt vaikuttavat ensiharvennuksen ajoitukseen, hakkuukertymiin ja kannattavuuteen sekä energiapuun hankintamahdollisuuksiin nuorista metsistä käsittelyillä vaikutetaan puulajisuhteisiin ja järeyskehitykseen ensiharvennusta haittaavan alikasvoksen tiheys ja pituus 4

Ennustamiselle asettavat haasteita monipuolistuneet metsänuudistamiskäytännöt ja niiden aiheuttama sekapuulajisten ja eri-ikäisrakenteisten taimikoiden lisääntyminen.

5 Taimikoiden hoitoa ja kehittymistä koskevat tietotarpeet (2) Taimikoiden käsittelypäätökset koskevat useimmiten perkauksen ja harvennuksen ajoitusta ja poistettavien puiden valinnan voimakkuutta ja valintatapaa perkauskertojen määrä ja uudelleenperkauksen välttäminen toimenpiteiden kustannusvertailut Taimikonhoidossa painottuvat lähivuosina kustannustehokkuuden tavoittelu ja vähenevien työvoimaresurssien tehokas käyttö työmenetelmien kehittäminen puuston laatukehityksen huomiointi Töiden kohdentaminen hoidon kannalta tärkeimpiin taimikoihin tai taimikon osiin, perkaustyön minimointi ja optimaalinen ajoitus ovat päätöksenteon haasteellisia kysymyksiä perkauskohteet voidaan löytää inventoinneilla tai pyrkiä ennustamaan kuvion perkaustarve kasvumalleilla 5

tavoittelu ja vähenevien työvoimaresurssien tehokas käyttö työmenetelmien kehittäminen puuston laatukehityksen huomiointi Töiden kohdentaminen hoidon kannalta tärkeimpiin taimikoihin tai

6 Taimikoiden kasvumallit Kasvumalli on matemaattinen kuvaus metsän kehitysdynamiikasta, jossa osatekijöitä ovat puiden syntyminen, kasvu ja kuoleminen useimmiten yksittäisten kasvun osatekijöiden (esim. läpimitan tai pituuden) mallien muodostama malliryhmä vain puukohtaisia malleja mukana Taimikkosimulaattorissa simuloinnin lähtöpuuston muodostamisen eli puiden määrää ja kokojakaumaa kuvaavat mallit Kasvumallit voidaan jakaa kahteen rakenteelliseen pääryhmään: 1. empiiriset eli tilastolliset mallit 2. puun kasvuprosesseja (elintoimintoja) kuvaavat mallit Acrobas malli Taimikkosimulaattorissa Varsinaisia puiden syntymismalleja ei ole mukana simulaattorissa (vaikea laatia eri uudistamismenetelmille) 6

läpimitan tai pituuden) mallien muodostama malliryhmä vain puukohtaisia malleja mukana Taimikkosimulaattorissa simuloinnin lähtöpuuston muodostamisen eli puiden määrää ja

7 Prosessimallien ekofysiologinen perusta Fotosynteesi Ympäristötekijät Hengitys Karike Kasvun jakautuminen 7

8 Tilajärjestyksen generointi Annettu läpimittajakauma Sää Taimikon kehityksen simulointi Acrobas -mallilla Alkutila: lajit, tilajärjestys Uudistamistapa Sijainti Tuotosparametrit: Etelä-Suomi Puiden kasvu vuonna k ACROBAS: mänty, koivu k=k+1 Kuolleisuus Uusi tila: metsikkö Hoitotoimet met Perkaukset ja harvennukset 8

Sijainti Tuotosparametrit: Etelä-Suomi Puiden kasvu vuonna k ACROBAS: mänty,

9 Kasvumallien ominaisuudet ja käytettävyys taimikoiden kehityksen ennustamisessa Empiiriset mallit luotettavia vain laadinta-aineistonsa mukaisissa metsiköissä empiiristen mallien käyttöalue on rajoitettu esim. keskipituuden tai uudistamisesta kuluneen ajan mukaan Prosessimallit ekofysiologisen perustansa vuoksi ennusteet ovat yleistettäviä eivät sidottuja laadinta-aineistoihin mallit voivat kuitenkin antaa epäluotettavia ennusteita joissakin tapauksissa malleja on vielä testattava ja evaluoitava sekä parametrisoitava erilaisiin olosuhteisiin (edellyttää sopivia kasvukoeala-aineistoja) malleja ei vielä ole olemassa tai parametrisoitu kaikille puulajeille ja kasvuolosuhteisiin, eikä siksi hyödynnetty käytännössä 9

keskipituuden tai uudistamisesta kuluneen ajan mukaan Prosessimallit ekofysiologisen perustansa vuoksi ennusteet ovat yleistettäviä eivät sidottuja laadinta-aineistoihin mallit

10 Taimikkosimulaattorin kasvumallit Empiiriset mallit kuusen viljelytaimikko viljelykuusikon aukkoja täydentävä koivu vapautettu kuusialikasvos mänty-rauduskoivu sekataimikko koivun kantovesojen pituuskasvu Prosessimallit (ei parametrisoitu koko Suomeen) männyn Acrobas malli koivun Acrobas malli Valmisteilla olevat mallit (voidaan liittää simulaattoriin myöhemmin) kuusen Acrobas malli kuusi-koivu sekataimikoiden empiirinen malli luontaisesti syntynyt mäntytaimikko, jossa mäntysäästöpuita männyn viljelytaimikoiden puukohtainen malli (Metla) 10

Acrobas malli koivun Acrobas malli Valmisteilla olevat mallit (voidaan liittää simulaattoriin myöhemmin) kuusen Acrobas malli

11 Taimikon tilajärjestyksen mallinnus vakiintuneessa taimikossa, jossa uusia puita ei enää synny, voidaan tilajärjestys luoda puuston alkutilan mukaan taimien sijainnin säännöllisyyden ja ryhmittyneisyyden malli hankkeessa kehitetty malli perustuu teoriaan puiden välisestä kasvutilan kilpailusta (puuparien kilpailupotentiaalien laskenta) maanmuokkausmenetelmä ym. tekijät vaikuttavat tilajärjestykseen 11

ryhmittyneisyyden malli hankkeessa kehitetty malli perustuu teoriaan puiden välisestä kasvutilan

12 Taimikkosimulaattorin toiminnallisuus Toimenpideohjelma Hoitotoimet Uudistamistapa Kasvupaikka Sijainti Taimikon tila Taimikon tulos Ensiharvennusmetsikön rakenne Poistetut puut Yksikkökustannukset Kustannuslaskenta Talous Taimikonhoidon kannattavuus 12

Taimikon tulos Ensiharvennusmetsikön rakenne Poistetut puut

13 Taimikkosimulaattorin päänäkymä Simuloitava taimikko luodaan käyttäjän antamista taimikkotyyppikohtaisista lähtötiedoista Simuloitava koeala on halutun kokoinen otos taimikosta, esim. 30 m x 30 m Taimikosta voidaan tarkastella keskitunnuksia sekä puukohtaisia tietoja 13

Simuloitava koeala on halutun kokoinen otos taimikosta, esim.

14 Taimikon kasvatus simulaattorilla Taimikon kehitystä voidaan simuloida eripituisina kasvujaksoina (mallista riippuen 1 5 vuotta) Taimikoiden tilaa voidaan tarkastella graafien ja kehitysraportin avulla Eri tavoin kasvatettuja ja käsiteltyjä taimikoita voidaan vertailla keskenään 14

tilaa voidaan tarkastella graafien ja kehitysraportin avulla Eri

15 Taimikonhoidon simulointi Taimikolle voidaan simuloida erilaisia perkauksia, harvennuksia ja yksittäisten puiden poistoja Erityyppisiä perkaus- ja harvennustapoja voidaan käyttää ja yhdistellä Omien metsänhoitoohjeiden mukaiset perkaustavat Yksinkertaiset raivaussahatyön kustannuslaskentamallit mukana 15

harvennustapoja voidaan käyttää ja yhdistellä Omien metsänhoitoohjeiden

16 Kasvatus ensiharvennukseen Taimikkoa voidaan kasvattaa ensiharvennusvaiheeseen, mikäli ko. taimikkoon sopivan kasvumallin käyttöalue siihen riittää Ensiharvennus voidaan simuloida yleisiä tai omia harvennusmalleja käyttäen Harvennuksen tuotot ja kustannukset lasketaan 16

taimikkoon sopivan kasvumallin käyttöalue siihen riittää

17 Taimikkosimulaattori -ohjelmasta Simulaattori koostuu toiminnallisesti seuraavista ohjelmista taimikon luontiohjelmat kasvatusohjelmat taimikoiden käsittelyrutiinit (perkaus- ja harvennusohjelmat) käyttöliittymä (sis. graafit ja raportit) Ohjelmat on kirjoitettu C++ -ohjelmointikielellä Laite- ja käyttöympäristövaatimukset käyttöjärjestelmänä Windows 95, NT, 2000 tai XP käyttömuistia mieluiten vähintään 64 MB levytilaa ohjelmia varten vähintään 10 MB CD-asema asennusta varten Erillinen käyttöohje on laadittu Ohjelma on saatavissa Metsätehosta CD:llä tai tietopalvelun kautta hankkeessa mukana olleille osakkaille veloituksetta muille erillisen sopimuksen mukaan 17

graafit ja raportit) Ohjelmat on kirjoitettu C++ -ohjelmointikielellä Laite- ja käyttöympäristövaatimukset käyttöjärjestelmänä Windows 95, NT, 2000 tai XP

18 Taimikkosimulaattorin kehittämistarpeet Taimikkosimulaattori on vielä prototyyppi, jota voidaan testata toimintojensa ja kehitysennusteidensa osalta ja käyttää kasvumallien asettamissa rajoissa taimikoiden käsittelyjen vertailuihin käytännön metsänhoidon kehittämisessä Käyttäjien palautetta tarvitaan jatkokehityksen suuntaamiseksi Kasvumallien jatkuva perustutkimus sekä niiden testaus ja sovittaminen eri alueille ja kasvuolosuhteisiin ovat tärkeintä jatkotyössä erityisesti uudistamisen ja perkauksen jälkeisen vesottumisen ja vesakon kehityksen malleja tarvitaan hyödyntämistä ajatellen Uusia toimintoja tarvitaan taimikon käsittelyohjelmien tuloksellisuuden arviointia ja vertailuja varten taimikonhoidon menetelmien ja energiapuun korjuun kustannuslaskentamallien kehittäminen Taimikkosimulaattorin yhdistäminen johonkin yleisempään metsikkösimulaattoriin tai metsätalouden suunnittelusovellukseen? 18

sovittaminen eri alueille ja kasvuolosuhteisiin ovat tärkeintä jatkotyössä erityisesti uudistamisen ja perkauksen jälkeisen vesottumisen ja vesakon kehityksen malleja tarvitaan hyödyntämistä

Samankaltaiset tiedostot

Taimikonhoidon menetelmien kehittäminen -tutkimushanke. Sauli Valkonen Metla Vantaa

Taimikonhoidon menetelmien kehittäminen -tutkimushanke Sauli Valkonen Metla Vantaa Tarkoitus Tuottaa tutkimustuloksia ja niiden sovelluksia taimikonhoidon menetelmien kehittämiseksi, jotta sen toteuttamista