Metsätalouden hiilitase metsänomistajan ja korjuuyrittäjän näkökulmasta

Transkriptio

1 Metsätalouden hiilitase metsänomistajan ja korjuuyrittäjän näkökulmasta Antti Kilpeläinen Itä-Suomen yliopisto Metsätieteiden osasto Pielisen Karjalan TULEVAISUUSFOORUMI,

2 Sisältö 1) Metsikön hiilitase Metsäekosysteemin hiilenvirrat Miten metsänhoidolla voidaan vaikuttaa hiilitaseeseen? 2) Metsätalouden hiilitaseet Metsäekosysteemin ja puun käytön hiilenvirrat 3) Metsäenergian ja puutuotteiden tuotannon ja käytön ilmastovaikutukset, kun niillä korvataan fossiilista energiaa ja fossiilis-intensiivisiä tuotteita (öljy, kivihiili, muovi, betoni, teräs jne.)

3 1) Metsikön hiilitase koostuu hiilen virroista + = Hiilen lähde - = Hiilen nielu Ilmakehän hiilidioksidi Nettohiilitase Hiilen sidonta Maanpäällinen hiilivarasto Ekosysteemistä poistuva hiili Maaperähajotus Karikesadanta Maanalainen hiilivarasto Hakkuutähteet Nettohiilitase = Biomassan sitoma hiili + Maaperähajotus

4 Metsikön hiilitaseen kehitys kiertoajan yli, 2 harvennusta Metsikön (netto)hiilitase Hiilitase, g CO2 m -2 v -1 Maaperähajoaminen Korjuu+kuljetuspäästöt Hiilen sitoutuminen Vuosi Kilpeläinen et al. 2011

5 Metsikön hiilen virrat kiertoajan yli g CO 2 /m 2 / a Päästöt, korjuu 147 Päästöt karikkeesta 555 Päästöt humuksesta 710 Päästöt yhteensä Kasvu Tase -357

6 Metsän hoito ja metsikön hiilitase Hiilitaseeseen voidaan vaikuttaa metsänhoidolla. Metsänhoito vaikuttaa myös tukin ja kuidun määrään ja niiden suhteisiin, joilla on vaikutus metsätalouden kannattavuuteen. Nykymetsänhoitosuositukset tuottavat metsänomistajalle parhaan tuloksen 2-3%:n korkokannalla. g CO 2 m -2 a -1 g CO 2 m -2 a Hoitamaton, 120v Hoidettu, 80v -1500

7 Metsänhoidon mahdollisuudet lisätä metsikön hiilen sidontaa yhden kiertoajan puitteissa Nopeakasvuisempien alkuperien käyttö uudistamisessa Istutustiheyden kasvattaminen uudistamisessa Lannoitus Harvennusrajojen nosto Kiertoajan muuttaminen Harvennukset (tukki, kuitu) Uudistushakkuu (tukki, kuitu, energiapuu) Uudistaminen Taimikon harvennus, energiapuuharvennus Uudistaminen Pohjapinta-ala (m 2 ha -1 ) Valtapituus (m)

8 Metsänhoitomenetelmien vertailua kiertoajan yli (MT kuusikko) Lyhenne Hoitomenetelmä PPA muutos Kiertoaika, v Lannoitus: 2 x 150 N kg ha -1 R0 Hoitamaton - 80/70/60/50/40/30 - RB Nykymetsänhoitosuos. - 80/70/60/50/40/30 -/F R20 Harv. rajojen nosto 20 % 80/70/60/50/40/30 -/F R30 Harv. rajojen nosto 30 % 80/70/60/50/40/30 -/F Pyörälä et al. 2012

9 Hiilitaseiden vertailua eri metsänhoidoilla ja kiertoajoilla (MT kuusikko) Hiilitase, g CO 2 m -2 Hiilitase, g CO 2 m R0 RB RBF R20 R20F R30 R30F 80 years 70 years 60 years R0 RB RBF R20 R20F R30 R30F 50 years 40 years 30 years Kiertoaika: v:n kiertoajoilla parempi hiilitase kuin lyhemmillä kiertoajoilla Kiertoajan alun vaikutus korostuu lyhyillä kiertoajoilla Harvennusrajojen nosto: Parantaa hiilitasetta (enemmän puita sitomassa hiiltä) Lannoitus (F): Parantaa hiilitasetta (puiden kasvu parantuu) R0 RB R20 R30 Hoitamaton Nykymetsänhoitosuos. Harv. rajojen nosto Harv. rajojen nosto Pyörälä et al. 2012

10 Ainespuu, m 3 ha -1 v -1 Ainespuu, m 3 ha -1 v Ainespuun (tukki+kuitu) keskimääräinen tuotanto eri metsänhoidoilla ja kiertoajoilla (MT kuusikko) RB N RB RBF R20 R20F R30 R30F P80 yr. 70 yr. 60 yr. 50 yr. 40 yr. 30 yr. R R R R R R RB RBF R20 R20F R30 R30F Vrt. nykymetsänhoito, % RBF R20 R20F R30 R30F R yr yr. R Kiertoaika: pidemmät kiertoajatà parempi ainespuutuotanto Harvennusrajojen nosto: lisäsi hieman ainespuun määrää Lannoitus (F): lisäsi ainespuun määrää Pyörälä et al. 2012

11 Nettonykyarvo (NPV, ha -1 y -1, 3%) kiertoajan yli eri metsänhoidoilla (MT kuusikko) NPV, ha -1 a -1 NPV, ha -1 a MT RB RBF R20 R20F R30 R30F MT N P 80 cyr. 70 yr. 60 yr. RB RBF R20 R20F R30 R30F d 50 yr. 40 yr. 30 yr. RB RBF R20 R20F R30 R30F Kiertoaika: pidemmillä kiertoajoilla parempi kannattavuus Harv. rajojen nosto: vähensi kannattavuutta vrt. nykysuosituksiin Lannoitus: pidemmillä kiertoajoilla paransi kannattavuutta (RBF, R20F), mutta lyhyemmillä heikensi -10 RB RBF R20 R20F R30 R30F Pyörälä et al. 2012

12 2) Metsätalouden hiilitaseet EKOSYSTEEMI TEKNOSYSTEEMI Bioenergia Puutuotteet -Ecosystem model, SIMA (e.g. Kellomäki et al. 2008) -LCA Tool for forest production (e.g. Kilpeläinen et al. 2011, Baul et al. 2017, Alam et al. 2017, Baul et al. 2018) -Radiative Forcing calculator (e.g. Kilpeläinen et al. 2012, 2016, 2017, Torssonen et al. 2016)

13 Metsätalouden hiilitase (CO 2 ) yhden kiertoajan yli Metsikön hiilitaseen (C seq +C decomp ) lisäksi mukana: Korjuun ja kuljetuksen päästöt (C man ) Tukkipuusta valmistettujen tuotteiden varastotase (C harv (sawn) ) Kuitupuusta valmistettujen tuotteiden varastotase (C harv (pulp) ) Energiapuun polton päästö (C harv (Ewood) ) Vuosi Metsätuotannon ja metsäbiomassan käytön elinkaariset CO 2 vaikutukset (C net ) C net = C seq + C decomp + C man + C timber + C eb Vuosi

14 3) Metsätalouden ilmastovaikutukset Metsätalouden hiilitaseiden vertailu vastaaviin fossiilispohjaisiin tuotantosysteemeihin Metsäbiomassalle ja puutuotteiden laskettavissa ns. substituutiohyöty (vältetty päästö), kun niillä korvataan fossiilista energiaa (esim. kivihiili, öljy) ja fossiilis-intensiivisiä tuotteita (esim. teräs, betoni, muovi)

15 Metsätalouden ilmastovaikutukset Substituutio eli korvausvaikutus C net = C seq + C decomp + C man + C timber + C eb + C subst

16 Metsien ilmastonmuutoksen hillintäpotentiaalin lisääminen Puiden kasvun lisääminen kestävästi Puiden ja maaperän hiilen varastojen lisääminen (esim. muuttamalla harvennusrajoja ja vähentämällä ekosysteemin vapauttaman hiilen määrää) Puutuotteiden hiilen varastojen lisääminen Korvaamalla metsäbiomassalla ja puutuotteilla fossiilista energiaa ja fossiilis-intensiivisiä tuotteita

17 Esimerkkituloksia metsänhoidon ja metsäbiomassalle käytettyjen substituutiokertoimien vaikutuksesta laskennallisiin ilmastohyötyihin eteläisessä Suomessa Erilaisten kasvatustiheyksien, käytetyn päätehakkuuläpimitan ja substituutiokertoimien vaikutukset ilmastonmuutoksen hillintäpotentiaaliin 40-vuoden aikajakso, Etelä-Suomi Kasvatus tiheämpänä (+20%) ja harvempana (-20%) vrt. mhsuosituksiin Päätehakkuuläpimitta 26 cm tai 22 cm

18 Erilaisten kasvatustiheyksien, käytetyn päätehakkuuläpimitan ja substituutiokertoimien vaikutukset ilmastonmuutoksen hillintäpotentiaaliin eteläisessä Suomessa netto CO 2 vaihto (C net ), tn CO 2 ha -1 v -1 T26 = Nykymetsänhoitosuositukset ja 26 cm päätehakkuulpm T26+ = 20% suurempi kasvatustiheys T26- = 20% pienempi kasvatustiheys Pienemmät substituutiokertoimet Perus substituutiokertoimet Suuremmat substituutiokertoimet netto CO 2 vaihto (C net ), tn CO 2 ha -1 v -1 Suuremmalla kasvatustiheydellä ja päätehakkuuläpimitalla paremmat ilmastovaikutukset T22 = Nykymetsänhoitosuositukset ja 22 cm päätehakkuulpm T22+ = 20% suurempi kasvatustiheys T22- = 20% pienempi kasvatustiheys T = vain ainespuukorjuu BN = Ainespuu ja hakkuutähteet päätehakkuilta (oksat ja neulaset) BNR = Ainespuu ja hakkuutähteet (oksat, neulaset ja kannot/juuret) Tarkastelujaksolla parhaat ilmastovaikutukset, kun korjataan sekä ainespuuta että energiabiomassaa Käytetyt substituutiokertoimet vaikuttavat metsänhoitoskenaarioiden paremmuuteen Baul et al Climate change mitigation potential in boreal forests: Impacts of management, harvest intensity and use of forest biomass to substitute fossil resources. Forests 8(11), 455

19 Erilaisten kasvatustiheyksien, käytetyn päätehakkuuläpimitan ja substituutiokertoimien vaikutukset ilmastonmuutoksen hillintäpotentiaaliin eteläisessä Suomessa Vältetty päästö Energiabiomassan polton päästö Sivutuotteiden polton päästö Varaston muutos (kuitutuotteet) Varaston muutos (sahatavara) Metsän hiilitase Metsänhoitomenetelmä Baul et al Climate change mitigation potential in boreal forests: Impacts of management, harvest intensity and use of forest biomass to substitute fossil resources. Forests 8(11), 455

20 Lopuksi Metsikön hiilitasetta voidaan parantaa metsänhoidon kannattavuuden siitä kärsimättä esim. lannoituksen avulla, mutta pelkkä tiheämpänä kasvatus voi vähentää kannattavuutta. Korjuun ja kuljetuksen päästöt ovat pieniä suhteessa ekosysteemien virtoihin. Metsätalouden elinkaaritarkasteluilla voidaan vertailla metsäpohjaisia tuotantosysteemejä fossiilispohjaisiin tuotantosysteemeihin. Kokonaisvaltaiset tarkastelut mahdollistavat metsille asetettujen tavoitteiden (bioenergian ja ainespuun tuottaminen, ilmastonmuutoksen hillintä jne.) määrittelemisen.

21 Kiitos! Antti Kilpeläinen Itä-Suomen yliopisto (UEF) Metsätieteiden osasto