Suometsien käsittelyn ja puunkorjuun uudet ratkaisut

Transkriptio

1 Suometsien käsittelyn ja puunkorjuun uudet ratkaisut MKL seminaari Jori Uusitalo Jari Ala-ilomäki Marika Salomäki Pentti Niemistö Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

2 Turvemaaharvennus sulan maan aikaan? TURVEMAAN KANTAVUUS UUDET METSÄNKÄSITTELYTAVAT PUUNKORJUUOPERAATIOIDEN TOTEUTTAMINEN

3 Aineistot ja menetelmät KANTAVUUS Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

4 Ensiharvennusleimikoiden karakterisointi metsiköiden sisäinen ja metsiköiden välinen vaihtelu

5 Ensiharvennusleimikoiden karakterisointi metsiköiden sisäinen ja metsiköiden välinen vaihtelu pääosin Etelä-Pohjanmaalla (VMI10:n ojitettujen turvemaiden kertakoealat, ehdotettu ensiharvennus 1-5 v.) 40 koealaa puustomittaukset 2007 kantavuusmittaukset touko-kesäkuu 2008 koealan ja mittauslinjojen sijoittuminen: 20 m 40 m ilmiön ymmärtäminen, kantavuuden ennustaminen

6 Kattava otos

7 Turvenäytteen otto ja leikkauslujuus

8 Ja lisää laitteita

9 Juuristonäytteiden käsittelyä

10

11 Pysyvät kantavuuskoealat 3 kpl Häädetjärvellä Parkanon lähellä (20*40 m) 2 männikköä (puusto n. 100 ja 170 m3/ha) 1 koivikko (n. 130 m3/ha) P K P P P K L K L L K L P K P P K P P = pohjavesi, K = kosteus (40 cm), L = lämpötila

12 Ajourapainuman vaikutus puun kasvuun Mitattiin 8 leimikkoa, joissa metsäkeskusinventoinneissa oli havaittu merkittävä määrä ajourapainumia Yhteistyökumppanit Tapio Metsäteho

13 Mustakeitaan puunkorjuukoe

14 Mustakeitaan puunkorjuukoe Koeala 10 m Kahden metrin välein -Kosteus -Leikkauslujuus (siipikaira) -Kimmomoduuli (levykuormituslaite) -Tunkeumavastus (penetrometri)

15 Mittaradat Metsurikohteet H100 -rata

16 Mittaradat H150 H

17 Mittaradat H200 H

18 Mittaukset Penetrometri Levykuormitus Kosteus Siipikaira + pohjaveden pinta

19 Hakkuu John Deere 1270D

20 Ajokokeet John Deere täystelavarustus ProSilva tela-alustainen kuormatraktori

21 Mittaukset Urapainumien mittaus Videointi Ultraäänilaitteisto Moottoritehon tallennus Stm-tallennuus

22 Kestokoealat Mustakeidas (Jämin alue)

23 Aineistot ja menetelmät METSÄNKÄSITTELY Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

24 VMI- koealojen metsänkäsittely/kasvatussimulointi Koeala 1 Koeala Koeala 2 Koeala

25 VMI- koealojen metsänkäsittely/kasvatussimulointi Koeala Koealan puusto jaettiin ojan suuntaisesti 2 m levyisiin vyöhykkeisiin ja edelleen 2-4 osaan: 1. ajouralta poistettava puusto 2. muu harvennuskertymä 3. kasvamaan jätetty simuloitava puusto (ojan ja ajouran väli) 4. kasvamaan jätetty simuloitava puusto (ajouralta saralle päin)

26 Motti -simulaattori

27 VMI- koealojen metsänkäsittely/kasvatussimulointi Simul nro Selite Jäävä ppa 1 PH; ei ajouraa kuten lähtötil 2 motti EH, H+PH; ajoura 18 % nyk. 3 random EH, motti H+PH; ajoura 8-10, nyk. 4 random EH, motti H+PH; ajoura 8-12, nyk. 5 random EH, motti H+PH; ajoura 6-12 nyk. 6 voimakas random EH 0-8 m, kaikkialle motti H+PH; ajoura 8-12 nyk. 7 voimakas EH, motti PH, ajoura 8-12 alle nyk 8 random EH 0-8 m, motti H m, PH, ajoura 8-12 nyk? 9 motti H+PH kaikkialle, ajoura 8-12 (= myöh EH?) kuten lähtötil Ajouran leveydet 2 m kaistale - vastaa 4 m levyistä ajouraa 4 m kaistale - vastaa 6 m 6 m kaistale vastaa 8 m Ajouran sijoittaminen suhteessa ojaan

28 LOCKTRACK-simulaattori Simulaattori sijoittaa puutavaralajit kasoille ajourien varteen muodostaa mahdolliset ajoreitit käyttää nk. damage-kerrointa, jotta simulaattori valitsee aina järkevimmät reitit kuljettaa puutavarat varasto(i)lle Ratkaisusta tulostetaan kasojen sijainnit valitut ajoreitit rasitus kullekin ajourapisteelle kuljettu matka ja kuorman tilavuus työajanmenekit

29 LOGTRACK-simulaattorin tietorakenteet Logtrail-file - ajourat Boundary-file - Leimikon rajat Ditch-file - ojaverkosto

30 LOGTRACK-simulaattorin tietorakenteet Leimikon data-rakenteen muodostaminen(logtrail-, boundary- tai ditch-file) kävelemällä GPS:n kanssa jo hakatulla harvennushakkuulla Hienosäätö ArcGISin avulla Ajourille tai ojille leveys - luokka Konvertointi RASTER- ja ASCII-formattiin ArcGISin avulla (solu 1x1m)

31 LOGTRACK-simulaattorin tietorakenteet Treelist-file: Jokaisesta yksittäisestä puusta Puulaji, D13, H, Puutavaralajien tilavuudet, (harvennus vai ei), x,y -koordinaatti

32 LOGTRACK-proseduuri Simulaattori hakkaa puun ja sijoittaa puutavaran ajoureitistön varteen sopiviksi kourakasoiksi

33 LOGTRACK-proseduuri Simulaattori generoi kaikki mahdolliset ajoreitit varastopaikoille Simulaattori valitsee optimaalisen joukon reittejä, millä kaikki puut tulee kerättyä mutta aiheuttaen mahdollisimman vähän maastovaurioita

34 LOGTRACK-proseduuri Simulaattori visualisoi kaikki kuormatraktorin yksittäiset ajoreitit Tuottavuusluvut ja ajanmenekit jokaiselle työvaiheelle sekä kuljettu matka jokaiselle yksittäiselle kuormalle että koko puutavaralajille yhteensä

35 LOGTRACK-proseduuri Suhteellinen vaurio, jonka hakkuuoperaatio aiheuttaa Raportointi visuaalisesti väriluokituksen avulla tai tarkka taulukointi (excel-file)

36 Optio: Pri-tiedosto hakkuukoneelta jo hakatuista puista Simulaatori kykenee lukemaan puuston myös pri-formaatissa (StandForD-standard) Hakkuukonee taltio hakatusta puusta myös GPS-tiedon ja tallennetaan pritiedostoon Mahdollisuus testata ajoreittin optimointia tai jopa on-line ohjausta

37 LOGTRACK-simuloinnit Voidaanko ajokertojen määrää lisätä, jos ajouran leveyttä nostetaan? Simulointivaihtoehdot Kaikki urat 4 m Pääajourat 6 m ja muut 4 m Kaikki urat 6 m

38 Turvemaaleimikkoaineistot a. 2,1 ha b. 4,9 ha c. 4,3 ha d. 10,6 ha

39 Tulokset KANTAVUUS Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

40 Turvemaan kantavuuden ennustaminen Turvemaan kantavuuskomponentti jakautuu karkeasti kahteen osaan Puiden, aluskasvillisuuden ja kenttäkerroksen muodostama juuristoverkko Varsinainen turvekerros Kummankin komponentin ominaisuuksilla on merkitystä turvemaan kokonaiskantavuuden muodostamisessa

41 Juuristokerroksen määrä Turvemaiden puut tarvitsevat kivennäismaita enemmän juuristoa puuston kokonaistilavuutta kohden (Laiho & Finer 1996) Mitä karumpi kasvupaikka, sitä suuremman määrän puu tarvitsee ravinteiden ottoa varten (ja uloimmat juuret ulottuvat pitemmälle puusta)- (Finer & Laine 1998, 2000). Empiiriset tuloksemme ( 26 VMI rämettä, 2007 aineisto) vahvistavat tämän teorian Kasvupaikka N Mänty % D1.3 cm M3/ha Turpeen paksuus cm Juurten määrä g/näyte Tiheys g/cm3 Ptkg I , ,6 0,127 Ptkg II , ,8 0,126 Vatkg , ,9 0,116 Yht , ,8 0,

42 Juuristokerroksen määrän arviointi Juuristokerroksen määrää voidaan arvioida siipikairan (tai levykuormituslaitteen ) avulla Juurten määrällä ja leikkauslujuudella, jota voidaan mitata siipikairan avulla, on selkeä positiivinen korrelaatio (0.599, N=17, p=0,011) VMI-aineistossa

43 Juuristokerroksen määrän arviointi

44 Kantavuuden ennustaminen Turpeen kantavuutta voidaan ennustaa luotettavimmin puuston tilavuuden ja leikkauslujuuden avulla Fixed Dependent variable/ Model parameter Painuma hakkuukoneen jälkeen, cm Painuma hakkuukoneen ja kahden ajokerran jälkeen, cm b 0 68,7 (0,000) 124 (0,000) Ln_SiipikairaG_koealan_keskiarvo -6,93 (0.009) -15,4 (0,000) Ln_m3ha -6,97 (0.014) -10,3 (0,003) [Havut=0] 7,51 (0,000) [Havut=1] 0 [Havut=0]* [Ajokone=Deere] 6,80 (0,003) [Havut=0]* [Ajokone=ProSilva] -0,987 (0,566) [Havut=1]* [Ajokone=Deere] -0,269 (0,916) [Havut=1]* [Ajokone=ProSilva] 0 Random var(u l ) 0.00 var(e jkl ) 43.1

45 Painuma, cm Sinkage, m3 Kantavuuden ennustaminen Turpeen kantavuutta voidaan ennustaa luotettavimmin puuston tilavuuden ja leikkauslujuuden avulla Kuormatraktorin painuma kahden ajokerran jälkeen 25 Prosilva (havut) eri leikkausmoduuleilla (G, kpa) 35 Prosilva/Deere, leikkausmoduuli G= 40 kpa Leikkaus moduuli (kpa) John Deere havut=0 Prosilva havut=0 John Deere havut=1 Prosilva havut= m3/ha m3/ha

46 lämpötila, o C Kantavuuden vuodenaikainen vaihtelu 14 Turpeen lämpötila eri syvyyksillä (koeala mä 3) vuosina cm 10 cm 20 cm 40 cm viikko

47 Kantavuuden vuodenaikainen vaihtelu Vedenpinnan syvyys mittausajankohdan mukaan syvyys, cm mä1 ko2 50 mä

48 kosteus % Kantavuuden vuodenaikainen vaihtelu 70,00 Turpeen kosteus 0-20 cm 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 mä1 ko2 mä3 yht 10,00 0,

49 syvyys, cm Kantavuuden vuodenaikainen vaihtelu Vedenpinnan syvyys mittausajankohdan ja etäisyyden ojasta mukaan 100 m3/ha Koeala mä m3/ha Koeala mä3 3 m 8 m 13 m 18 m

50 E, kpa Kantavuuden vuodenaikainen vaihtelu Kimmokerroin vs. vedenpinnan syvyys k_a y = 0,7521x + 112, y = 0,7325x + 108, y = 0,5932x + 72,49 Mä1 Ko2 Mä Vedenpinnan syvyys, cm

51 Malli ajouran kasvuvaikutukselle P. Niemistö kasvu 2 Mallin muoto: kasvu = a - b*ln(urasyvyys)/etäisyys**2 - c*etäisyys 1,5 1 Urapainuma, cm , Etäisyys ajourasta, m

52 Tulokset METSÄNKÄSITTELY Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

53 Ainespuun kertymä, hakkuutulot ja päätehakkuun tukkiprosentti eri simuloinneissa 350,0 300,0 58,4 % 67,3 % 67,4 % 66,8 % 62,9 % 67,6 % 64,8 % 64,5 % 3000,0 2500,0 250,0 2000,0 m3/ha 200,0 1500,0 (3%) 150,0 100,0 1000,0 50,0 500,0 0,0 0,0 kasvatusaika m3/ha ensiharv m3/ha hakkuutulot (3%) päätehakkuu tukki%

54 Hankkeen päätuloksia Ajourien leventäminen ainakin osalla ajouraverkostoa on hyvin lupaava apukeino korjuuoperaation toteuttamiseksi sulan maan aikana

55 LOGTRACK-Tuloksia/ Jokihaara Kuitupuukertymäkertymä 116 m 3 Hehtaarikohtainen kertymä 26,1 m Jokihaara2 norm. ajourat Jokihaara2 2x ajorajoitteet Jokihaara muokatut ajouraluokat 1/2 Puusto Täydet Puolikkaat Tyhjät Konetyyppi m 3 /ha kuormat kuormat kuormat TELA_H + TELA_K < ei onnistu onnistuu onnistuu TELA_H + TELA_K onnistuu onnistuu onnistuu TELA_H + TELA_K onnistuu onnistuu onnistuu TELA_H + TELA_K > onnistuu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + TELA_K < ei onnistu ei onnistu ei onnistu PYÖRÄ_H + TELA_K ei onnistu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + TELA_K ei onnistu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + TELA_K > ei onnistu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + PYÖRÄ_K < ei onnistu ei onnistu ei onnistu PYÖRÄ_H + PYÖRÄ_K ei onnistu ei onnistu ei onnistu PYÖRÄ_H + PYÖRÄ_K ei onnistu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + PYÖRÄ_K > ei onnistu onnistuu onnistuu

56 Johtopäätökset SOVELTAMINEN KÄYTÄNTÖÖN Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

57 Kriteerit sulanmaanaikaiselle puunkorjuulle Yleisiä ohjeita: Edullisin korjuuajankohta kesäkuu elokuu Maksimi kuorman koko 10 m 3 ylisuuri hetkellinen pintapaine rikkoo juuristokerroksen Vajaakuormilla voidaan estää pintakerroksen rikkoutuminen Havutus on käytettävä maksimimääräisesti hyväksi Mutkat rakennettava loiviksi, alle 45 astetta Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

58 Hakkuukertymä (m 3 ), joka voidaan tuoda yhdelle varastouralle Kenttäkerros/ Aluskasvillisuusluokka/ Leikkausmoduuli m 3 /ha Niukasti tai ei ollenkaan varpukasvillisuutta tai alikasvosta/ leikkausmoduuli kpa Kohtalaisesti varpukasvillisuutta ja/tai alikasvosta/ leikkausmoduuli kpa Normaali kalusto varustettuna suoajovarustuksella Runsaasti varpukasvillisuutta ja/tai alikasvosta/ leikkausmoduuli kpa Täystela-erikoiskonehakkuussa ja lähikuljetuksessa = vaatii sekä kokooja- että varastourien leventämisen

59 Tuloksista käytäntöön Turvemaan uusi korjuujälkikriteeristö Keskimääräinen ajouraleveys dm Ajourapainuman vaikutus puun kasvuun kriteeriksi asetettiin max. 10 % leikkaantunutta väh. 10 cm syvyistä ajouraa Ajourien sijoittelu - > kaikkiin puihin ei välttämättä ole tarpeen yltää harvennuksessa