ERIKOISTUMISALA METSIEN HOITO JA METSÄEKOSYSTEEMIT

Transkriptio

1 Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta Faculty of Science and Forestry INTENSIIVISEN METSÄNHOIDON VAIKUTUKSET BIOMASSAN TUOTANTOON JA HIILEEN SIDONTAAN ETELÄISESSÄ SUOMESSA Antti Ikonen METSÄTIETEEN PRO GRADU ERIKOISTUMISALA METSIEN HOITO JA METSÄEKOSYSTEEMIT JOENSUU 2016

2 2 Ikonen, Antti Intensiivisen metsänhoidon vaikutukset biomassan tuotantoon ja hiilen sidontaan eteläisessä Suomessa. Itä-Suomen yliopisto, luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta, metsätieteiden osasto. Metsätieteen pro-gradu, erikoistumisala metsien hoito ja metsäekosysteemit. 44 s. TIIVISTELMÄ Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia simulointitutkimuksen keinoin miten erilaiset metsänhoitotoimenpiteet vaikuttavat ainespuun ja energiabiomassan tuotantoon ja korjuuseen Etelä-Suomessa nykyilmaston mukaisissa olosuhteissa vuosina Erityisesti tarkoitus oli tutkia miten eri metsänhoitomenetelmät eroavat vaikutuksiltaan nykymetsänhoidosta. Aluetason kasvatussimuloinnit tehtiin Sima- ekosysteemimallilla ja varsinaiset laskennat tehtiin Excel-taulukkolaskentaohjelmalla. Tutkielman alue käsitti metsäkeskusalueet 1-10, ja alue jaoteltiin edelleen kolmeen alueeseen, joita olivat Itä-Suomi, Länsi-Suomi ja Etelä-Suomi. Tutkimuksessa selvitettiin, miten lannoitus, erilaiset päätehakkuun läpimitat, erilaiset harvennusrajat sekä energiabiomassan korjuun intensiteetti vaikuttavat tarkasteltaviin muuttujiin. Tutkittavia muuttujia olivat runkopuun kasvu, kuitu- ja tukkipuun korjuumäärä, energiabiomassan korjuumäärä sekä nettonykyarvo. Tässä tutkimuksessa kasvua verrattuna nykymetsänhoitoon lisäsivät harvennusrajojen nostaminen ja lannoittaminen, kun taas harvennusrajojen laskeminen ja päätehakkuun aikaistaminen vähensivät kasvua. Tukkipuun kertymää lisäsi lannoittaminen ja vähensi harvennusrajojen nostaminen. Kuitupuun kertymää lisäsivät harvennusrajojen laskeminen, lannoittaminen ja päätehakkuun aikaistaminen, kun taas harvennusrajojen nostaminen vähensi kuitupuun määrää. Energiabiomassan kertymää lisäsivät lannoittaminen, päätehakkuun aikaistaminen ja harvennusrajojen nostaminen, kun taas harvennusrajojen laskeminen vähensi energiabiomassan kertymää. Nettonykyarvoa kasvattivat päätehakkuun aikaistaminen ja harvennusrajojen laskeminen, kun taas nettonykyarvoa pienensivät lannoittaminen ja harvennusrajojen nostaminen. Tämän tutkimuksen valossa ilmastonmuutoksen hillinnän kannalta metsiä tulisi kasvattaa tiheämpänä kuin nykyhoidossa sekä lannoittaa, jotta metsiin sitoutuu suuri määrä hiiltä. Hiilen sidonnan ja taloudellisen kannattavuuden välillä on trade-off tilanne eli pyrittäessä suureen kasvuun nettonykyarvo pienenee. Kasvulla ja energiabiomassan kertymällä on win-win- tilanne, eli pyrittäessä suureen hiilen sidontaan, myös energiabiomassaa saadaan hakkuissa enemmän. Avainsanat: metsänhoito, energiabiomassa, ainespuu, hiilen sidonta, simulointi

3 3 Ikonen, Antti Effects of intensive forest management on biomass production and carbon sequestration at Southern Finland. University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences. Master s thesis in Forest Science specialization Forest Management and Forest Ecosystems. 44 p. ABSTRACT Aim of this study was to examine by means of simulation how different forest managements affect in integrated timber and energy biomass yields and harvesting at Southern Finland in current climate conditions. Simulation range was years More specific, aim was to study how different forest management scenarios effects vary from current forest management s effects. Region-level growth-simulations were done with Sima-ecosystem model and actual calculations were done with Excel-spreadsheet computation software. Study area included forest center-areas Area was divided to three areas; Eastern Finland, Western Finland and Southern Finland. In this study we studied how fertilizing, increasing and decreasing of thinning thresholds, different clear-cut diameters and intensity of energy biomass harvesting affect in studied variables. Studied variables were growth, yields of pulpwood, saw wood and energy biomass and net present value. In this study increasing of thinning thresholds and fertilizing increased growth whereas decreasing of thinning thresholds and smaller clear-cut diameter decreased stem growth when compared with current forest management. Fertilizing increased yield of saw-wood whereas increasing of thinning thresholds decreased yield of sawwood. Decreasing of thinning thresholds, smaller clear-cut diameter and fertilizing increased yield of pulp wood whereas increasing of thinning thresholds decreased yield of pulp wood. Fertilizing, smaller clear-cut diameter and increasing of thinning thresholds increased yield of energy wood whereas decreasing of thinning thresholds decreased yield of energy wood. Smaller clear-cut diameter and decreasing of thinning thresholds increased net present value (NPV) whereas fertilizing and increasing of thinning thresholds decreased NPV. According to this study, for maximal carbon sequestration and climate change mitigation forests should be fertilized and kept denser than situation in current forest management. There is a trade-off between carbon sequestration and NPV because managements needed for large growth decrease net present value but there is a win-win situation between growth and energy biomass. Key words: forest management, energy biomass, timber, carbon sequestration, simulation

4 4 KIITOKSET Lämpimät kiitokset työni ohjaajalle Antti Kilpeläiselle ohjauksesta ja neuvoista graduni valmistumisen aikana. Lisäksi tahdon kiittää Harri Strandmania Sima-ohjelmiston virittämisestä ja opastuksesta sen käytössä. Tutkimus liittyy ADAPT- hankkeeseen (proj ), jota varten Luonnonvarakeskus (Luke) antoi VMI 10 aineistoa käyttöön. Kiitokset Lukelle tästä inventointiaineistosta, joka mahdollisti simulointien teon tässä työssä. Joensuussa Antti Ikonen

5 5 SISÄLLYS 1 JOHDANTO Metsät ilmastonmuutoksen hillinnässä Metsänhoidon vaikutukset kasvuun ja biomassan tuotantoon Tavoitteet AINEISTO JA MENETELMÄT Sima-malli Lähtöaineisto Käsittelyvaihtoehdot Tarkasteltavat muuttujat TULOKSET Kasvu Tukkipuun kertymä Kuitupuun kertymä Energiabiomassan kertymä Kertymä, kun tehdään energiapuuharvennus ja päätehakkuulta korjataan oksat ja neulaset Kertymä, kun tehdään energiapuuharvennus ja päätehakkuulta korjataan oksat, neulaset ja kannot Biomassan tuotannon nettonykyarvo Kasvun, ainespuun kertymän, energiabiomassan kertymän ja nettonykyarvon vuorovaikutukset eri päätehakkuuläpimitoilla TULOSTEN TARKASTELU, POHDINTA JA JOHTOPÄÄTÖKSET KIRJALLISUUS... 42

6 6 1 JOHDANTO 1.1 Metsät ilmastonmuutoksen hillinnässä Ilmaston lämpeneminen on kiihtynyt viimeisten vuosikymmenten aikana. Kolme viimeisintä vuosikymmentä ovat olleet lämpimämpiä kuin yksikään vuosikymmen vuodesta 1850 lähtien (IPCC 2014). Vuosien maailmanlaajuinen maan ja ilmakehän lämpötilojen yhdistetty keskiarvo on 0,78 astetta suurempi kuin vuosien keskiarvo. Ilmaston lämpeneminen voi johtaa ennalta arvaamattomiin seurauksiin. Ilmaston lämpenemistä onkin pyrittävä hillitsemään erilaisin toimin. Niinpä on ajankohtaista myös metsätalouden alalla tutkia ja ottaa käyttöön toimintamalleja, joilla voidaan estää tai hidastaa ilmaston lämpenemistä. Hiilidioksidi on keskeinen ilmaston lämpenemistä aiheuttava kasvihuonekaasu. Vuonna 2011 fossiilisista polttoaineista, sementin valmistuksesta ja kaasujen poltosta vapautui ilmakehään 34,8 ± 2,9 Gtn hiilidioksidia, kun taas metsätalouden ja muun maankäytön keskimääräiset hiilidioksidipäästöt vuosina olivat 3,3 ± 2,9 Gtn/v (IPCC 2014). Metsäpinta-alan väheneminen ja metsien kunnon heikkeneminen selittävät pääosan metsätalouden ja maankäytön muutoksista johtuvista hiilidioksidipäästöistä. Metsillä on keskeinen rooli ilmakehän hiilidioksidin sidonnassa. Maanpäälliset ekosysteemit sitovat noin 3 miljardia tonnia hiiltä joka vuosi. Tämä määrä on noin 30 % vuotuisesta fossiilisten polttoaineiden poltosta ja metsien häviämisestä aiheutuvista hiilidioksidipäästöistä. Metsiin on varastoitunut yli 2 kertaa niin paljon hiiltä kuin ilmakehässä oleva hiilen määrä (Canadell & Raupach 2008). Hiilidioksidia sitoutuu metsiin niiden kasvaessa. Boreaaliset metsät ovat yksi maailman suurimmista biomeista, sillä boreaaliset metsät käsittävät 17 % maailman metsäisistä alueista (Nilsson 1996). Skandinavian (Suomi, Ruotsi ja Norja) osuus boreaalisten metsien pinta-alasta on 20 % (Schulze ym. 1999). Boreaaliset metsät käsittävät noin 13 % kaikesta maanpäällisestä biomassasta, mutta boreaalisen vyöhykkeen maaperä sisältää jopa 43 % kaikesta maapallon maaperään sitoutuneesta hiilestä, koska boreaalisten metsien maaperä sisältää paljon orgaanisia ainesosia (Milakovsky ym. 2012). Boreaalisilla metsillä ja niiden käytöllä onkin suuri merkitys ilmastonmuutoksen hillinnälle. Suomen metsäpinta-ala on 26,2 milj. hehtaaria, josta metsämaata on 20,3 milj. hehtaaria. Loppu osa metsäpinta-alasta on kitu- ja joutomaita sekä metsäteitä ja pysyviä puutavaran varastopaikkoja. Suomen metsien puuston kuorellinen tilavuus metsä- ja kitumaalla on 2357 milj. m 3. Metsämaan puuston keskitilavuus on 113 m 3 /ha. Metsä- ja kitumaiden puuston kasvu on 104,4 milj.

7 7 m 3 /v eli keskimäärin 4,6 m 3 /ha/v. Etelä-Suomessa vuosina vuotiaat metsät käsittävät yli 60 % metsämaan pinta-alasta. Yli 100-vuotiaat metsät käsittävät vain noin 10 % metsämaan pinta-alasta. Pohjois-Suomessa vuosina metsät olivat hiukan vanhempia. Lähes 40 % metsämaan pinta-alasta oli vuotiaita metsiä. Lisäksi yli 141-vuotiaiden metsien osuus oli lähes 15 % metsämaan pinta-alasta (Metla 2014). Vuoden 2013 markkinahakkuiden kertymä oli 59,55 milj. m 3, josta tukkipuuta oli 23,8 m 3, kuitupuuta 32,3 m 3 sekä energiapuuta metsähakkeesta 3,47 milj. m 3. Lisäksi kotitarvepuuta ja pientalojen polttopuuta korjattiin 5,7 milj. m 3. Tällöin hakkuukertymän määrä yhteensä vuonna 2013 oli 65,25 milj. m 3. Luonnonpoistuman sekä hukkapuun määrä oli yhteensä 13,9 milj. m 3, jolloin puuston kokonaispoistuma vuonna 2013 oli 79,19 milj. m 3. Suurimman mahdollisen kestävän hakkuumäärän arvion mukaan vuosina kestävästi voidaan hakata 73 milj. m 3 tukki- ja kuitupuuta sekä 21 milj. m 3 energiapuuta (Metla 2014). Malinen ym. (2001) laskivat kuitenkin, että taloudellisesti kannattavasti voidaan korjata vain 8,8 miljoonaa m 3 /v energiapuuta 40 vuoden tarkastelujaksolla, kun energiapuuksi korjataan hakkuutähteet päätehakkuulta sekä oksat, kuoren jätteet ja runkopuu ensiharvennukselta. Ilmastonmuutoksen seurauksena metsien kasvu yleisen käsityksen mukaan kiihtyy, joten myös hakkuumääriä voitaneen lisätä. Pohjois-Suomessa vuotuinen hakkuumäärä voi kasvaa jopa 170 % vuoteen 2100 mennessä, kun taas Etelä-Suomessa hakkuumäärä voi kasvaa 56 %, jolloin koko Suomen alueella vastaava arvo on 82 % (Kellomäki ym. 2005). 1.2 Metsänhoidon vaikutukset kasvuun ja biomassan tuotantoon Ilmakehän hiilidioksidin määrää voidaan vähentää metsätalouden keinoin neljän pääperiaatteen mukaisesti. Ensimmäiseksi metsäpinta-alaa voidaan lisätä metsittämällä alueita, joissa ei ole metsää ennestään. Toiseksi voidaan lisätä hiilen määrää nykyisissä metsissä niin, että samalla pinta-alalla on enemmän hiiltä kuin aiemmin. Kolmanneksi voidaan lisätä metsästä saatavien tuotteiden käyttöä ja korvata fossiilisista polttoaineista aiheutuvia päästöjä tuottamalla energiaa biomassasta. Neljänneksi voidaan vähentää päästöjä, jotka aiheutuvat metsien häviämisestä tai metsien kunnon heikkenemisestä (Canadell & Raupach 2008). Hiilidioksidin sitomisen lisääminen aiheuttaa myös riskejä. Ilmastonmuutos osaltaan aiheuttaa epävarmuutta ja muuttaa luonnon prosesseja. Hiiltä voi palata ilmakehään metsistä esimerkiksi ilmastonmuutoksen voimistamien metsäpalojen tai tuhohyönteisten joukkoesiintymisten seurauksena. Esimerkiksi Kanadassa viimeaikaiset maastopalot sekä voimakkaat hyönteistuhot

8 8 ovat muuttaneet Kanadan metsät hiilen nielusta hiilen lähteeksi pitkälle tulevaisuuteen (Canadell & Raupach 2008). Lisäksi pelkän hiilen sitomisen lisäämisen vaikutukset ilmaston lämpenemisen estämiseksi eivät ole yksiselitteisiä. Lisääntynyt metsäpeite esimerkiksi boreaalisilla alueilla voi vähentää saatuja hyötyjä ilmastonmuutoksen estämisessä, koska latvusto vaikuttaa maan ominaisuuksiin heijastaa valoa sekä lisääntynyt puuston määrä lisää evaporaatiota (Canadell & Raupach 2008). Metsittämisellä voi olla myös monenlaisia riskejä, jotka riippuvat metsitettävän alueen ja sen lähiympäristön ominaisuuksista. Metsittäminen vaikuttaa alueen vesitalouteen, voi vaikuttaa alueen ihmisten ruoan hankintaan, voi vähentää eliöstön monimuotoisuutta sekä voi vaikuttaa paikallisten asukkaiden tuloihin (Canadell & Raupach 2008). Metsätalouden ja erityisesti suomalaisen metsätalouden näkökulmasta hiilidioksidin vapautumista ilmakehään voidaan vähentää tuottamalla energiaa fossiilisia polttoaineita vähemmän päästöjä aiheuttavilla energiaraaka-aineilla ja lisäämällä hiilidioksidin sitomista metsiin kasvua lisäämällä. Substituutiolla tarkoitetaan fossiilisten polttoaineiden korvaamista biomassalla. Metsätalouden suunnittelulla ja toteutuksella voidaan lisätä bioenergiaraaka-aineen tuotantoa, lisätä metsän kasvua ja lisätä hiilen varastoja metsässä, jolloin hiilidioksidia sitoutuu metsiin enemmän kuin nykyhoidossa ja säilyy siellä. Metsän kiertoajan pidentäminen sekä suuri tilavuus ylläpitävät suurta hiilivarastoa metsässä (Valsta 2006). Hiili säilyy hyvin myös erilaisissa puutuotteissa, joten puun käyttöä lisäämällä hiili saadaan säilymään puutuotteissa, tosin hiilen sitominen puutuotteisiin vähentää hiilen varastoja metsässä, ja toisaalta hiilen varastoiminen metsään estää hiilen sitomisen puutuotteisiin. Puun käytön lisäämisen ja metsässä olevien hiilen varastojen lisäämisen välillä on siis ns. trade-off tilanne eli toista tavoitetta suosimalla toisesta tavoitteesta joudutaan tinkimään. Metsäbioenergian käyttö on pitkällä aikavälillä hiilidioksidineutraalia, koska biomassan polttamisessa vapautuu yhtä paljon hiilidioksidia kuin siihen on kasvaessa sitoutunut (Routa 2011). Fossiilisia polttoaineita pidetään yleisesti uusiutumattomina energianlähteinä tai niiden uusiutuminen on niin hidasta, että käytännöllisesti katsoen ne ovat uusiutumattomia. Fossiilisten energialähteiden poltossa vapautuukin hetkessä suuri määrä hiilidioksidia, joka niihin on sitoutunut miljoonien vuosien kuluessa. Roudan ym. (2011b) mukaan lannoitus sekä suuri puuston tiheys metsän kiertoajan alkuaikoina lisäävät selvästi runkopuun tuotosta sekä hakkuutähteiden, kantojen ja juurien määrää energiateollisuuden käyttöön. Lisäksi suuri tiheys ja lannoittaminen pienentävät aiheutuneita hiilidioksidipäästöjä tuotettua energiayksikköä kohti.

9 9 Lannoituksilla saadaan metsä kasvamaan nopeammin, jolloin myös hiiltä sitoutuu metsään nopeammin. Lannoitukset voidaan jakaa kahteen tyyppiin tarkoituksen mukaan, kasvatuslannoitukseen ja terveyslannoitukseen. Kasvatuslannoitusta käytetään nopeuttamaan yleensä harvennetun metsän järeytymistä, kun taas terveyslannoituksella palautetaan ravinnepuutoksesta kärsivän metsän ravinnetasapaino kuntoon, jotta metsä kasvaisi normaalisti. Lannoituksella voidaan siis tavoitteista riippuen kasvattaa joko saman kiertoajan kuluessa enemmän biomassaa tai voidaan saavuttaa päätehakkuukypsyys nopeammin. Boreaalisille metsille on ominaista puute ravinteista, kivennäismailla erityisesti typestä (Routa 2011). Typpilannoituksella saadaan lisättyä aines- ja energiapuun määrää, jolloin myös hiilen sitominen lisääntyy. Typpilannoitus lisää kuusen runkopuun tuotosta 80 vuoden kiertoajalla keskimäärin 16 % mustikkatyypin metsissä ja 10 % käenkaali-mustikkatyypin metsissä. Männyllä runkopuun tuotos taas lisääntyy mustikkatyypin metsissä 4 % ja puolukkatyypin metsissä 17 % (Routa 2011). Suomessa metsät harvennetaan normaalisti erityisten harvennusmallien (Äijälä ym. 2014) mukaisesti. Harvennusrajat määrittävät, kuinka suuri hiilivarasto metsässä on ja toisaalta millä aikataululla varastoa pienennetään eli tehdään harvennus. Suurin hiilen varasto metsään saadaan, kun harvennukset jätetään tekemättä (Briceño-Elizondo ym. 2006). Etelässä ja pohjoisessa hiilivarastot männyllä, kuusella ja koivulla ovat ilman harvennuksia % suuremmat kuin suositusten mukaisissa harvennuksissa nykyilmaston mukaisissa olosuhteissa. Etelä-Suomessa kuusella hiilivarasto on jopa 52 % suurempi harventamattomassa metsässä kuin harvennusmallien mukaisesti harvennetussa metsässä. Harvennusrajojen laskeminen vähentää hiilen varastoja metsissä, koska jäävä pohjapinta-ala on pienempi, jolloin puuston kokonaistilavuuskin on pienempi. Toisaalta harvennusrajojen nostaminen lisää hiilen varastoja metsissä, mutta jää silti harventamattomien metsien varastoista (Briceño-Elizondo ym. 2006). Harvennusten tekemättä jättäminen kuitenkin lisää merkittävästi puuston kuolleisuutta. Vaikka kokonaiskasvu on suurempi kuin harvennetuissa metsissä, niin kasvusta menetetään lahopuuksi 34 % kuolleisuuden takia. Harvennetuissa metsissä kuolleisuus on vain 1-6 % harvennusohjelmasta riippuen (Garcia-Gonzalo ym. 2007). Ainespuun kertymä on merkittävästi pienempi harventamattomassa kuin harvennetuissa hoito-ohjelmissa. Harventamattomien metsien puutavaran kertymä on 24 % pienempi kuin normaalisti harvennettujen metsien. Harvennusrajojen nostaminen lisää puutavaran kertymää verrattuna normaaliharvennuksiin 6 %, kun harvennusrajoja nostetaan 15 % ja 12 %, kun harvennusrajoja nostetaan 30 % (Garcia-Gonzalo ym. 2007). Puuston suositeltu päätehakkuukypsyys on määritelty ikään tai rinnankorkeusläpimittaan perustuen. Uusimmassa metsälaissa uudistuskypsyyden lakirajat poistuivat, mutta Tapion met-

10 10 sänhoidon suosituksien uudistamiskypsyysrajat perustuvat rinnankorkeusläpimittaan ja puuston ikään. Uudistamiskypsyyden läpimitta vaihtelee puulajin mukaan cm Väli-Suomessa ja cm Etelä-Suomessa, kun taas uudistamiskypsyys iän mukaan vaihtelee Etelä-Suomessa vuoden välillä ja Pohjois-Suomessa vuoden välillä (Tapion metsänhoidon suositukset 2014). Metsätalouden taloudellista kannattavuutta kuvataan nettonykyarvolla. Roudan ym. (2012) mukaan suurimpaan nettonykyarvoon päästään käyttämällä 60 vuoden kiertoaikaa riippumatta kasvupaikan rehevyydestä, vaikka samaisessa tutkimuksessa suurimpaan keskimääräiseen vuotuiseen tukkipuun tuotokseen he pääsivät OMT- tyypin metsissä 80- vuoden kiertoajalla ja MTtyypin metsissä 100- vuoden kiertoajalla. Garcia-Gonzalo ym. (2007) tutkimuksen mukaan matalilla korkokannoilla (0-3 %) harvennusrajojen sekä ala-, että ylärajan nostaminen ainakin 30 % asti lisää metsätalouden kannattavuutta verrattuna normaaliin metsänhoitoon, mutta 5 % korkokannalla nettonykyarvo pienenee. Harvennusten tekemättä jättäminen pääsääntöisesti pienentää taloudellista kannattavuutta erityisesti korkokannan kasvaessa. Nettonykyarvoon vaikuttaa voimakkaasti ainespuun korjuumäärä, koska siitä tulee rahallista tuloa sekä rahallisten tulojen ajankohta. Harvennusrajojen nostaminen lisää päätehakkuulta korjattavissa olevan energiabiomassan määrää. Energiapuuharvennuksella harvennusrajojen nostamisella ei ole juuri vaikutusta energiabiomassan määrään tai määrä jopa vähenee hiukan. Vuosien tarkastelujaksolla nykyilmaston mukaisissa olosuhteissa energiapuuharvennukselta ja päätehakkuulta korjattu energiabiomassan määrä yhteensä energiayksikköä hehtaarilla kasvaa 7-16 % riippuen harvennusrajojen noston määrästä (Alam ym. 2010). 1.3 Tavoitteet Tutkimuksen tavoitteena on tutkia simulointitutkimuksen keinoin, miten lannoitus, harvennusrajojen nosto ja lasku sekä erilaiset päätehakkuukypsyyden läpimitat vaikuttavat integroidun ainespuun ja energiabiomassan korjuumääriin Etelä-Suomessa nykyilmaston mukaisissa olosuhteissa simulointijaksolla vuosina Tarkasteltavia muuttujia ovat kasvu, kuitupuun määrä, tukkipuun määrä, energiabiomassan määrä (energiapuuharvennukselta ja päätehakkuulta yhteensä) sekä nettonykyarvo. Erityisesti tarkoituksena on selvittää, miten eri käsittelyvaihtoehdot eroavat vaikutuksiltaan nykymetsänhoidosta. Aluetason kasvatussimuloinnit tehdään Sima- ekosysteemimallilla. Lisäksi tarkoitus on selvittää, pienentääkö hiilen sidonnan intensiivisyyden eli kasvun lisääminen nettonykyarvoa.

11 11 2 AINEISTO JA MENETELMÄT 2.1 Sima-malli Tutkimus tehtiin simulointitutkimuksena. Simuloinnit tehtiin Sima- ekosysteemimallilla (Kellomäki ym. 1992a, 1992b, 2005). Sima- malli on kehitetty männylle, kuuselle, koivulle, haavalle ja harmaalepälle, jotka kasvavat leveyksien 60 P ja 70 P välissä, pituuksien 20 I ja 32 I välissä Suomessa (Kellomäki ym. 1992a, Kolström 1998). Sima kuvaa ekosysteemin toimintaa puiden synnyn, kasvun ja kuoleman keinoin. Sima- mallissa puiden syntymä ja kasvu perustuu puun läpimitan kasvuun, johon vaikuttavat valaistus-, lämpötila-, maaperän kosteusolosuhteet, maaperässä olevan typen määrä sekä ilman hiilidioksidipitoisuus (kuva 1). Edellä mainitut tekijät vaikuttavat epäsuorasti myös puiden kuolemaan. Puiden mahdollinen kasvu, kuolleisuus, metsän uudistuminen sekä metsänhoitotoimenpiteet vaikuttavat edelleen millainen puupopulaatio eli metsä on. Tässä tutkimuksessa simuloinnit tehtiin nykyilmaston mukaisilla ilmastoolosuhteilla. Kuva 1. Sima- ekosysteemimallin toimintaperiaate (Kellomäki ym. 2005, Pyörälä 2011). Sima- malli kuvaa puiden syntyyn, kasvuun ja kuolemaan vaikuttavia tekijöitä mallilla, joka on muotoa G= G0 M1 Mn, jossa G on kasvu ja/tai uudistuminen, G0 on kasvu ja/tai uudistuminen

12 12 optimaalisissa olosuhteissa ja M1 Mn ovat kertoimet eri ympäristötekijöille. Malli muuntaa siis lämpösumman, saatavissa olevan valon, maaperän veden ja typen määrän kertoimiksi, jotka määrittävät puiden kasvun. Puiden kasvun hidastuminen suurentaa puun todennäköisyyttä kuolla, mutta tämän lisäksi puu voi kuolla myös satunnaisesta syystä. Kuolleet puut päätyvät maapuiksi, joiden hajoamisen ja sitä kautta ravinteiden vapautumisen elävien puiden käyttöön Sima- malli myös ottaa huomioon (Kellomäki & Kolström 1992). Sima- mallissa prosessit suoritetaan Monte Carlo- simulointitekniikalla. Perusoletuksena on, että metsässä tapahtuvat prosessit ovat stokastisia eli satunnaisia ne joko tapahtuvat tai sitten eivät. Esimerkiksi puun syntymä tai kuolema noudattaa edellä mainittua stokastisuuden periaatetta. Prosessin ollessa mahdollinen, algoritmi valitsee prosessin todennäköisyyden perusteella tapahtuuko prosessi vai ei (Kellomäki ym. 1992a). Simulointia varten puupopulaatiot on jaoteltu läpimittaluokkiin puulajin ja tiheyden mukaan. Tiheys siis kertoo kuinka monta runkoa hehtaarilla esim. kuusta on tietyssä läpimittaluokassa. Rinnankorkeusläpimitan perusteella Sima laskee puun eri osien (neulaset tai lehdet, oksat, juuret ja runkopuu) massat siihen kehitetyllä mallilla (Kellomäki ym. 2005). Sima- mallissa harvennukset tehdään metsänhoidon suositusten periaatteiden mukaan eli puuston pohjapinta-alaan ja valtapituuteen perustuen (Äijälä ym. 2014). Harvennusmalli antaa pohjapinta-ala-suosituksen kullekin metsän valtapituudelle. Harvennusmallissa on tiheydelle alaja yläraja, jolla välillä harvennus on suositeltavaa tehdä sekä ala- ja yläraja harvennuksen jälkeiselle tiheydelle. Päätehakkuu Sima- mallissa tehdään rinnankorkeusläpimittaan perustuen. Sima uudistaa uudistusalan samalla puulajilla kuin aiempikin metsä oli. Lannoituksella lisätään hiilen sitoutumista metsiin, koska lannoitettaessa metsän kasvu kiihtyy, jolloin hiiltä sitoutuu puuaineeseen enemmän. Roudan ym. (2012) mukaan lannoitus on lisäksi tarpeellista tehdä tasaamaan metsän ravinnetasapainoa, jos hakkuutähteitä kerätään ensiharvennukselta ja tähteet ja kannot kerätään päätehakkuulta. Lannoituksen tapahduttua puut saavat lannoitteen heti käyttöönsä. Ajan kuluessa lannoitteen vaikutus hiipuu ja lopulta loppuu kokonaan (Routa ym. 2011a). Puiden saatavissa olevan lannoitteen määrää voidaan selittää aikaan perustuvan mallin avulla (kaava 1). F(k) = kebk n k=0 ke Bk (1) jossa F(k) = puiden saatavissa oleva lannoitteen osuus lannoitteen määrästä [%/100]

13 13 k = lannoituksesta kulunut aika [v] n = aika, kun lannoitetta on vielä puiden saatavilla (F(k) < 0,01) [v] B = parametri joka saadaan kaavasta 2 B = 0,163 ln(nt) 1,4 (2) jossa B = parametri NT = kokonaismäärä lannoitetta [kg/ha] Kahden edellisen kaavan parametrien arvot perustuvat Jonssonin (1978) ja Kukkola & Saramäen (1983) tutkimuksiin. Puiden hetkellä k saatavissa oleva lannoitteen määrä saadaan tällöin kaavasta 3. NA(k) = F(k) NT (3) jossa NA(k) = puiden saatavissa oleva (eli vapautuvan) lannoitteen määrä [kg/ha] F(k) = puiden saatavissa oleva lannoitteen osuus lannoitteen määrästä [%/100] NT = kokonaismäärä lannoitetta [kg/ha] Kuvassa 2 on kuvattu saatavilla olevan typen määrä ajan funktiona lannoituksesta. Karkeasti voidaan sanoa, että lannoituksen vaikutus on suurinta noin kahden vuoden kuluttua lannoituksesta, ja lannoituksen vaikutus loppuu 15 vuoden kuluessa lannoituksesta.

14 14 Kuva 2. Saatavilla olevan typen määrä ajan funktiona eri lannoitusmäärillä (Routa ym. 2011a). 2.2 Lähtöaineisto Tutkielmassa käytettiin VMI 10 (valtakunnallinen metsien inventointi) aineistoa. Alueellinen tarkastelu tehtiin Etelä-Suomesta. VMI 10 käsitti kaikkiaan 1718 koealaa Etelä-Suomen alueelta, joiden maastomittaukset on tehty vuosina Etelä-Suomeen kuuluu metsäkeskusalueet Tutkielmassa Etelä-Suomi jaettiin edelleen kolmeen alueeseen; Etelä-Suomi, Länsi-Suomi ja Itä-Suomi. Etelä-Suomi käsitti metsäkeskusalueet 1-4, Länsi-Suomi käsitti metsäkeskukset 5,7,8 ja Itä-Suomi käsitti metsäkeskukset 6,9 ja 10 (kuva 3).

15 15 Kuva 3. Suomen metsäkeskuksen aluejako (Metla 2015). 2.3 Käsittelyvaihtoehdot Käsittelyvaihtoehdot laadittiin käyttäen Tapion hyvien metsänhoitosuositusten mukaista metsänhoitoa (Äijälä ym. 2014). Metsänhoitotoimenpiteitä muutettiin lannoituksen, harvennusrajojen, päätehakkuukypsyyden sekä energiapuun korjuun intensiivisyyden osalta. Energiapuuta joko korjattiin tai ei. Energiapuuta korjattiin energiapuuharvennukselta sekä päätehakkuulta oksat ja neulaset tai oksat, neulaset ja kannot (taulukko 1). Lannoitusvaihtoehdossa lannoitus tehtiin simulointivuosina 1 ja 20. Lannoitteena käytettiin typpeä 150 kg hehtaarille kummallakin lannoituskerralla. Lannoitus tehtiin koko tutkimusalueelle samaan aikaan. Harvennusrajojen vaikutusta tutkittiin nostamalla ja laskemalla rajoja 20 % (ennen ja jälkeen harvennuksen, sekä ala-, että ylärajaa). Päätehakkuukypsyyden vaikutusta tutkittiin tekemällä päätehakkuu hoitosuositusten keskirajan sijasta alarajalla. Keskirajalla tehtävä päätehakkuu ilman mitään muutettuja metsänhoitotoimenpiteitä on tässä tutkimuksessa nykyhoito. Päätehakkuu hoitosuositusten keskirajalla tehdään 26 cm läpimitassa ja hoitosuositusten alarajalla 22 cm läpimitassa. Energiapuuta korjattiin vain päätehakkuulta ja energiapuuharvennukselta. Tällöin korjuu tehtiin kokopuuna, ja päätehakkuilta energiabiomassaksi korjattiin oksat ja neulaset tai oksat, neulaset ja kannot. Neulasista korjattiin 70 %, ja loput 30 % jätettiin suositusten mukaisesti korjaa-

16 16 matta. Energiapuuta korjattiin vain siihen hyvin soveltuvilta kasvupaikkatyypeiltä eli kuivahkoilta kankailta ja sitä rehevämmiltä kuusi- ja mäntyvaltaisilta alueilta sekä näitä vastaavilta turv ta (Äijälä ym. 2010). Metsän uudistamisessa istutustiheytenä käytettiin kuusella ja männyllä 2500 tainta hehtaarilla ja koivulla 1600 tainta hehtaarilla. Harvennukset tehtiin alaharvennuksina (Äijälä ym. 2014) Päätehakkuut tehtiin rinnankorkeusläpimittaan perustuen 22 cm tai 26 cm läpimitassa. Muutetuista metsänhoitotoimenpiteistä muodostettiin kaikki mahdolliset kombinaatiot. Kaikkiaan erilaisia käsittelyvaihtoehtoja oli 36 kappaletta. Käsittelyvaihtoehtoja nimettäessä käytettiin taulukossa 1 esiteltyjä merkintöjä. Taulukko 1. Käsittelyvaihtoehtojen merkinnät. Jokainen käsittelyvaihtoehto sisältää yhden toimenpiteen kultakin riviltä. Mikäli harvennusrajaa ei muuteta, lannoitusta ei tehdä tai energiabiomassaa ei korjata, niin merkintää ei varsinaiseen käsittelyvaihtoehdon lyhenteeseen kirjata. Esimerkiksi K Lan ON- käsittelyssä päätehakkuu tehdään 26 cm:n läpimitassa, lannoitus tehdään, harvennusrajaa ei ole muutettu ja on tehty energiapuuharvennus sekä päätehakkuulta korjattu oksat ja neulaset. Toimenpide Vaihtoehdot, lyhenne suluissa Päätehakkuu lpm., cm 22 (A) 26 (K) Lannoitus Kyllä (Lan) Ei Harvennusraja +20% (hr+20) -20% (hr-20) ei muutosta Energiabiomassan korjuu oksat ja neulaset (ON) oksat, neulaset ja kannot (ONK) ei korjata 2.4 Tarkasteltavat muuttujat Simulointien tuloksista tarkasteltiin runkopuun kasvua (m 3 /ha), korjatun tukkipuun määrää (m 3 /ha), korjatun kuitupuun määrää (m 3 /ha) sekä korjatun energiabiomassan määrä (tn/ha). Laskennat ja tulosten analysointi tehtiin Excel-taulukkolaskentaohjelmalla. Eri puutavaralajeille laskettiin keskimääräiset kertymät (m 3 /ha/v), energiabiomassalle laskettiin kertymä (tn/ha/v) vuosille Tuloksia verrattiin nykyhoitoon. Jokaisesta metsänhoitovaihtoehdosta on kolme eri versiota energiapuun korjuun intensiteetin suhteen; energiabiomassaa ei korjata, korjataan energiapuunharvennukselta ja päätehakkuulta oksat ja neulaset sekä korjataan energiapuuharvennukselta ja päätehakkuulta oksat, neulaset ja kannot. Tulokset kasvun, tukkipuun kertymän ja kuitupuun kertymän osalta esitetään ilman energiabiomassan korjuuta. Nämä muuttujat vaihtelivat hyvin vähän energiapuun korjuun intensiteetin suhteen, joten tulosten selkeyden säilyttämiseksi esitetään vain hoitomenetelmä ilman energiabiomassan korjuuta.

17 17 Nettonykyarvon laskennassa käytettiin 3 % korkokantaa. Nettonykyarvo laskettiin biomassakertymien mukaan. Puutavaralajien hintana käytettiin viiden vuoden keskikantohintoja. Keskihinnat laskettiin aikajaksolta 1/ /2014 (Metlan Metinfo- tilastopalvelu ). Jotta saatiin tukki- ja kuitupuulle yksi yleinen hinta, niin eri puulajien hinnoista otettiin aritmeettinen keskiarvo. Tukkipuun hinnaksi muodostui tällöin 50,62 /m 3 ja kuitupuulle 16,50 /m 3. Energiabiomassan hintana käytettiin 5 /m 3, mutta Sima antaa energiabiomassan tonneina joten kuutiot muutettiin tonneiksi kertoimella 0,4, jolloin hinnaksi muodostuu 12,5 /tn. Lannoituksen hintana käytettiin 250 /ha. Nettonykyarvo kuvaa nykyhetkeen diskontattujen hakkuutulojen summaa, josta on vähennetty mahdollisen lannoituksen kulut. Nettonykyarvo lasketaan kaavalla 4. NPV = T B t t=0 (1+r) t jossa NPV = nettonykyarvo [ /ha] Bt = tulo hetkellä t [ ] Ct = meno hetkellä t [ ] r = korkokanta [%/100] T C t t=0 (4) (1+r) t 3 TULOKSET 3.1 Kasvu Vuosien keskimäärinen kasvu vaihteli 5,6 6,2 m 3 /ha/v etelässä, 4,7 5,4 m 3 /ha/v lännessä ja 5,2 5,8 m 3 /ha/v idässä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa (kuva 4). Nykyhoidolla päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa kasvu oli 5,8 m 3 /ha/v etelässä, 4,9 m 3 /ha/v lännessä ja 5,4 m 3 /ha/v idässä. Päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa kasvua lisäsivät kaikki metsänhoitomenetelmät paitsi harvennusrajojen laskeminen. Nykyhoitoon päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa verrattuna eniten kasvua lisäsi lannoittaminen ja harvennusrajojen nostaminen, jolloin kasvun lisäystä oli 7,7 9,1 % alueesta riippuen (taulukko 2). Kasvu vaihteli 5,6 6,4 m 3 /ha/v etelässä, 4,8 5,5 m 3 /ha/v lännessä ja 5,2 6,0 m 3 /ha/v idässä päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa. Nykyhoidolla kasvu oli 5,8 m 3 /ha/v etelässä, 5,0

18 kasvu, m 3 /ha/v 18 m 3 /ha/v lännessä ja 5,5 m 3 /ha/v idässä. Päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa kasvua lisäsivät kaikki metsänhoitomenetelmät paitsi harvennusrajojen laskeminen. Lisäksi K Lan hr- 20- menetelmän kasvun lisäys on alle 1 %, joten sitä voidaan pitää merkityksettömän pienenä. Nykyhoitoon verrattuna eniten kasvua lisäsi lannoittaminen ja harvennusrajojen nostaminen, jolloin kasvun lisäystä oli 8,7 9,5 % alueesta riippuen. Pääsääntöisesti päätehakkuun tekeminen 22 cm läpimitassa tuottaa pienemmän kasvun kuin päätehakkuun tekeminen 26 cm läpimitassa, poikkeuksena A Lan hr+20. Tällöin ei ole juuri vaikutusta, tehdäänkö päätehakkuu ala- vai ylärajalla, koska eroa kasvussa on alle 1 %. Lannoituksen prosenttimääräinen lisäys kasvuun verrattuna vastaavaan metsänhoitovaihtoehtoon ilman lannoitusta vaihteli etelässä 5,2 6,2 %, lännessä 5,1 6,1 % ja idässä 4,9 5,4 % (taulukko 3). 6,5 6 5,5 5 4,5 4 etelä länsi itä A A hr+20 A hr-20 A Lan A Lan hr+20 A Lan hr-20 K K hr+20 K hr-20 K Lan K Lan hr+20 K Lan hr-20 Kuva 4. Keskimääräinen kasvu m 3 /ha/v eri metsänhoitotoimenpiteillä vuosina Huomaa katkaistu y-akseli. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1.

19 19 Taulukko 2. Eri hoitomenetelmien tuottaman kasvun suhteellinen erotus Etelä-, Länsi- ja Itä- Suomessa vuosina , ylimpänä päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa, keskellä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa ja alimpana vastaavien hoitomenetelmien kesken päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa 26 cm sijaan, %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1. etelä länsi itä K 0,0 0,0 0,0 K hr+20 3,5 4,2 3,4 K hr-20-4,2-5,0-4,7 K Lan 5,8 5,8 4,9 K Lan hr+20 8,9 9,5 8,7 K Lan hr-20 1,0 0,4 0,0 A 0,0 0,0 0,0 A hr+20 2,5 3,0 2,4 A hr-20-3,3-4,2-3,7 A Lan 5,8 5,9 5,4 A Lan hr+20 8,2 9,1 7,7 A Lan hr-20 2,7 1,6 1,4 A -1,1-2,0-1,3 A hr+20-2,1-3,1-2,3 A hr-20-0,2-1,2-0,3 A Lan -1,2-1,8-0,8 A Lan hr+20-1,8-2,3-2,2 A Lan hr-20 0,6-0,9 0,0 Taulukko 3. Lannoituksen vaikutus kasvuun suhteutettuna vastaavaan hoitomenetelmään ilman lannoitusta, %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1. etelä länsi itä K 5,8 5,8 4,9 K hr+20 5,2 5,1 5,1 K hr-20 5,4 5,7 4,9 A 5,8 5,9 5,4 A hr+20 5,6 6,0 5,2 A hr-20 6,2 6,1 5,3 Kaikilla alueilla suurin kasvu saatiin K Lan hr+20- menetelmällä. Kasvun lisäys verrattuna nykyhoitoon oli tällöin etelässä 8,9 %, lännessä 9,5 % ja idässä 8,7 % (kuva 5). Kaikilla elueilla eniten keskimääräistä kasvua taas pienensi hoitomenetelmä A hr-20. Muutos nykyhoitoon oli etelässä -4,4 %, lännessä -6,1 % ja idässä -5,0 %. Huomion arvoista on myös kasvun väheneminen K hr-20- menetelmällä. Kasvu väheni nykyhoitoon verrattuna 4,2 % etelässä, 5,0 % lännessä ja 4,7 % idässä.

20 erotus, % etelä länsi itä A A hr+20 A hr-20 A Lan A Lan hr+20 A Lan hr-20 K hr+20 K hr-20 K Lan K Lan hr+20 K Lan hr-20 Kuva 5. Keskimääräinen kasvu (m 3 /ha/v) suhteutettuna nykyhoitoon (K) vuosina , %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta Tukkipuun kertymä Tukkipuun kertymä vaihteli 2,6 2,8 m 3 /ha/v etelässä, 2,4 2,6 m 3 /ha/v lännessä ja 2,7 2,9 m 3 /ha/v idässä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa (kuva 6). Nykyhoidolla päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa tukkipuun kertymä oli etelässä 2,7 m 3 /ha/v, lännessä 2,4 m 3 /ha/v ja idässä 2,7 m 3 /ha/v. Lannoitetut hoitomenetelmät lisäsivät tukkipuun kertymää kaikilla alueilla päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa. A hr+20 vähensi tukkipuun kertymää etelässä ja lännessä, mutta idässä se tuotti niukasti enemmän tukkia kuin nykyhoito päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa. A hr-20 taas vähensi tukkipuun kertymää etelässä ja idässä, mutta lännessä sillä ei ollut vaikutusta verrattuna nykyhoitoon päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa. Eniten tukkipuun kertymää verrattuna nykyhoitoon päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa lisäsi lannoittaminen, jolloin lisäys alueesta riippuen oli 5,3 7,5 % (taulukko 4). Tukkipuun kertymä vaihteli 2,6 2,9 m 3 /ha/v etelässä, 2,2 2,6 m 3 /ha/v lännessä ja 2,6 2,9 m 3 /ha/v idässä päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa. Nykyhoidolla tukkipuun kertymä oli etelässä 2,7 m 3 /ha/v, lännessä 2,4 m 3 /ha/v ja idässä 2,8 m 3 /ha/v. Lannoitetut hoitomenetelmät lisäsivät tukkipuun kertymää kaikilla alueilla päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa verrattuna nykyhoitoon. K hr-20 lisäsi tukkipuun tuotosta etelässä ja lännessä, mutta vähensi tuotosta idässä verrattuna nykyhoitoon. K hr+20 vähensi tukkipuun tuotosta kaikilla alueilla.

21 tukkipuun kertymä, m 3 /ha/v 21 Eniten tukkipuun kertymää verrattuna nykyhoitoon päätehakkuun tapahtuessa keskirajalla lisäsi etelässä ja idässä lannoittaminen, kun taas lännessä eniten lisäsi K Lan hr-20. Tukkipuun kertymän lisäykset olivat tällöin etelässä 5,9 %, lännessä 7,9 % ja idässä 4,9 %. Pääsääntöisesti päätehakkuun tekeminen alarajalla vähensi tukkipuun kertymää verrattuna vastaavaan hoitomenetelmään päätehakkuun tapahtuessa keskirajalla, mutta K hr+20 vähensikin tukkipuun kertymää verrattuna A hr+20- menetelmään. Sama asia on myös lannoitetuissa hoitomenetelmissä, joissa harvennusrajaa on nostettu 20 %. 3 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 etelä länsi itä A A hr+20 A hr-20 A Lan A Lan hr+20 A Lan hr-20 K K hr+20 K hr-20 K Lan K Lan hr+20 K Lan hr-20 Kuva 6. Keskimääräinen tukkipuun kertymä m 3 /ha/v eri hoitomenetelmillä vuosina Huomaa katkaistu y-akseli. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1.

22 22 Taulukko 4. Eri hoitomenetelmien tuottaman tukkipuun määrän suhteellinen erotus Etelä-, Länsi- ja Itä-Suomessa vuosina , ylimpänä päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa, keskellä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa ja alimpana vastaavien hoitomenetelmien kesken päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa 26 cm sijaan, %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1. etelä länsi itä K 0,0 0,0 0,0 K hr+20-5,4-8,5-4,9 K hr-20 0,1 1,9-0,7 K Lan 5,9 6,3 4,9 K Lan hr+20 2,1 1,8 1,4 K Lan hr-20 4,4 7,9 4,0 A 0,0 0,0 0,0 A hr+20-2,0-2,1 0,3 A hr-20-1,5 0,0-1,1 A Lan 5,5 7,5 5,3 A Lan hr+20 3,6 4,0 4,1 A Lan hr-20 2,2 6,6 2,9 A -0,4 0,2-1,7 A hr+20 3,2 7,3 3,6 A hr-20-2,0-1,7-2,2 A Lan -0,7 1,3-1,4 A Lan hr+20 1,0 2,4 0,9 A Lan hr-20-2,4-1,0-2,8 Etelässä ja idässä suurimmat tukkikertymät saatiin K Lan- hoitomenetelmällä. Tukkikertymän lisäys oli tällöin etelässä 5,9 % ja idässä 4,9 % verrattuna nykyhoitoon. Lännessä suurin tukkikertymän lisäys saatiin K Lan hr-20- hoitomenetelmällä. Tukkikertymä kasvoi tällöin 7,9 % nykyhoitoon verrattuna. Vähiten tukkipuuta kaikilla alueilla tuotti K hr+20- menetelmä. Tukkipuun määrä oli tällöin etelässä 5,4 %, lännessä 8,5 % ja idässä 4,9 % pienempi kuin nykyhoidolla (kuva 7).

23 erotus, % etelä länsi itä A A hr+20 K hr+20 A hr-20 K hr-20 A Lan K Lan A Lan hr+20 K Lan hr+20 A Lan hr-20 K Lan hr-20 Kuva 7. Keskimäärinen tukkipuun keskimääräinen kertymä (m 3 /ha/v) suhteutettuna nykyhoitoon (K) vuosina , %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta Kuitupuun kertymä Kuitupuun kertymä vaihteli 1,4 1,7 m 3 /ha/v etelässä, 1,4 1,7 m 3 /ha/v lännessä ja 1,5 1,8 m 3 /ha/v idässä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa (kuva 8). Nykyhoidolla päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa kuitupuun kertymä oli etelässä 1,5 m 3 /ha/v, lännessä 1,5 m 3 /ha/v ja idässä 1,6 m 3 /ha/v. Kuitupuun kertymää verrattuna nykyhoitoon päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa vähensi harvennusrajojen nostaminen. Muut hoitomenetelmät lisäsivät kuitupuun kertymää. Eniten kuitupuun kertymää verrattuna nykyhoitoon päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa lisäsi lannoittaminen ja harvennusrajojen laskeminen, jolloin kuitupuun kertymän lisäys oli 12,3 12,9 % alueesta riippuen (taulukko 5). Kuitupuun kertymä vaihteli 1,2 1,6 m 3 /ha/v etelässä, 1,2 1,6 m 3 /ha/v lännessä ja 1,3 1,7 m 3 /ha/v idässä päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa. Nykyhoidolla kuitupuun kertymä oli etelässä 1,4 m 3 /ha/v, lännessä 1,4 m 3 /ha/v ja idässä 1,5 m 3 /ha/v. Kuitupuun kertymää verrattuna nykyhoitoon vähensi harvennusrajojen nostaminen. Muut hoitomenetelmät lisäsivät kuitupuun kertymää. Eniten kuitupuun tuotosta verrattuna nykyhoitoon lisäsi lannoittaminen ja harvennusrajojen laskeminen, jolloin kuitupuun määrän lisäys oli 14,6 15,2 % alueesta riippuen. Päätehakkuun tekeminen 26 cm läpimitassa tuottaa jokaisella vastaavalla hoitomenetelmällä kaikilla alueilla pienemmän kuitupuun kertymän kuin päätehakkuun tekeminen 22 cm läpimitassa.

24 kuitupuun kertymä, m 3 /ha/v 24 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 etelä länsi itä A A hr+20 A hr-20 A Lan A Lan hr+20 A Lan hr-20 K K hr+20 K hr-20 K Lan K Lan hr+20 K Lan hr-20 Kuva 8. Keskimääräinen kuitupuun kertymä m 3 /ha/v eri hoitomenetelmillä vuosina Huomaa katkaistu y-akseli. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1. Taulukko 5. Eri hoitomenetelmien tuottaman kuitupuun määrän suhteellinen erotus Etelä-, Länsi- ja Itä-Suomessa vuosina , ylimpänä päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa, keskellä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa ja alimpana vastaavien hoitomenetelmien kesken päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa 26 cm sijaan, %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1. etelä länsi itä K 0,0 0,0 0,0 K hr+20-13,0-13,0-11,1 K hr-20 9,3 9,3 8,5 K Lan 5,1 5,8 4,7 K Lan hr+20-6,6-5,5-5,1 K Lan hr-20 14,7 15,2 14,6 A 0,0 0,0 0,0 A hr+20-9,6-10,8-7,4 A hr-20 7,1 6,6 8,0 A Lan 5,0 5,6 5,3 A Lan hr+20-3,7-3,8-2,3 A Lan hr-20 12,8 12,9 12,3 A 9,1 8,7 7,9 A hr+20 13,4 11,4 12,4 A hr-20 6,8 6,0 7,4 A Lan 9,0 8,4 8,5 A Lan hr+20 12,4 10,6 11,2 A Lan hr-20 7,2 6,5 5,7

25 erotus, % 25 Suhteellisesti eniten kuitupuuta verrattuna nykyhoitoon saatiin A Lan hr-20- hoitomenetelmällä. Kuitupuun keskimääräinen vuotuinen kertymä on tällöin etelässä 23,0 %, lännessä 22,7 % ja idässä 21,2 % suurempi kuin nykyhoidolla. Eniten suhteessa nykyhoitoon kuitupuun kertymää vähensi K hr+20. Kuitupuuta saadaan tällöin etelässä 13,0 %, lännessä 13,0 % ja idässä 11,1 % vähemmän kuin nykyhoidolla (kuva 9) etelä länsi itä A A hr+20 K hr+20 A hr-20 K hr-20 A Lan K Lan A Lan hr+20 K Lan hr+20 A Lan hr-20 K Lan hr-20 Kuva 9. Keskimääräinen kuitupuun kertymä (m 3 /ha/v) suhteutettuna nykyhoitoon (K) vuosina , %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta Energiabiomassan kertymä Kertymä, kun tehdään energiapuuharvennus ja päätehakkuulta korjataan oksat ja neulaset Päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa energiabiomassan kertymä oli jokaisella hoitovaihtoehdolla 0,3 tn/ha/v etelässä, 0,2-0,3 tn/ha/v lännessä ja 0,3 tn/ha/v idässä (kuva 10). Nykyhoidolla päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa energiabiomassan kertymä oli etelässä 0,3 tn/ha/v, lännessä 0,2 tn/ha/v ja idässä 0,3 tn/ha/v. Energiabiomassan kertymää verrattuna nykyhoitoon päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa vähensi harvennusrajojen laskeminen 20 %. Muut hoitomenetelmät lisäsivät energiabiomassan kertymää. Suurin energiabiomassan kertymä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa saatiin A Lan hr+20 ON- hoitomenetelmällä. Eniten energiabiomassan kertymää suhteessa nykyhoitoon päätehakkuun tapahtuessa

26 energiabiomassan kertymä, tn/ha/v cm läpimitassa lisäsi A Lan hr+20 ON. Energiabiomassan kertymän lisäys oli tällöin etelässä 8,4 %, lännessä 10,1 % ja idässä 5,1 % (taulukko 6). Päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa energiabiomassan kertymä oli 0,2-0,3 tn/ha/v etelässä, 0,2 tn/ha/v lännessä ja 0,2-0,3 tn/ha/v idässä. Nykyhoidolla energiabiomassan kertymä oli 0,3 tn/ha/v etelässä, 0,2 tn/ha/v lännessä ja 0,3 tn/ha/v idässä. Energiabiomassan kertymää vähensi harvennusrajojen laskeminen 20 % muiden hoitomenetelmien lisätessä kertymää. Päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa eniten energiabiomassan kertymää verrattuna nykyhoitoon lisäsi K Lan hr+20 ON- menetelmä. Lisäys oli tällöin 9,7 % etelässä, 6,5 % lännessä ja 6,6 % idässä. Päätehakkuun tekeminen 22 cm läpimitassa 26 cm läpimitan sijaan lisää energiabiomassan keskimääräistä kertymää. Suurin energiabiomassan kertymä saatiin kaikilla alueilla A Lan hr+20 ON- hoitomenetelmällä. Vähiten energiabiomassaa saatiin edellisen vastakohdalla eli K hr-20 ON- menetelmällä. 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 etelä länsi itä A ON A hr+20 ON A hr-20 ON A Lan ON A Lan hr+20 ON A Lan hr-20 ON K ON K hr+20 ON K hr-20 ON K Lan ON K Lan hr+20 ON K Lan hr-20 ON Kuva 10. Keskimääräinen energiabiomassan kertymä tn/ha/v vuosina eri hoitomenetelmillä, joissa korjataan energiabiomassaa energiapuuharvennukselta sekä päätehakkuulta oksat ja neulaset. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1.

27 27 Taulukko 6. Eri hoitomenetelmien tuottaman energiabiomassan (energiapuuta korjataan energiapuuharvennukselta ja päätehakkuulta oksat ja neulaset) määrän suhteellinen erotus Etelä-, Länsi- ja Itä-Suomessa vuosina , ylimpänä päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa, keskellä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa ja alimpana vastaavien hoitomenetelmien kesken päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa 26 cm sijaan, %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1. etelä länsi itä K ON 0,0 0,0 0,0 K hr+20 ON 2,2-0,8 1,7 K hr-20 ON -6,5-5,8-5,6 K Lan ON 5,8 3,2 4,6 K Lan hr+20 ON 9,7 6,5 6,6 K Lan hr-20 ON -1,7-3,4-2,7 A ON 0,0 0,0 0,0 A hr+20 ON 2,5 4,0 2,5 A hr-20 ON -6,8-5,7-6,1 A Lan ON 4,6 4,7 2,4 A Lan hr+20 ON 8,4 10,1 5,1 A Lan hr-20 ON -1,8-2,0-3,5 A ON 22,1 21,1 23,2 A hr+20 ON 22,4 27,0 24,1 A hr-20 ON 21,7 21,3 22,6 A Lan ON 20,7 23,0 20,5 A Lan hr+20 ON 20,6 25,3 21,4 A Lan hr-20 ON 21,9 22,9 22,2 Prosenttimääräisesti suurin lisäys energiabiomassan kertymään saatiin A Lan hr+20 ON- menetelmällä. Lisäys verrattuna nykyhoitoon oli tällöin etelässä 32,3 %, lännessä 33,4 % ja idässä 29,4 % (kuva 11). Eniten energiabiomassan kertymää vähensi K hr-20 ON- menetelmä. Kertymä väheni etelässä 6,5 %, lännessä 5,8 % ja idässä 5,6 %.

28 erotus, % etelä länsi itä A ON A hr+20 ON A hr-20 ON A Lan ON A Lan hr+20 ON A Lan hr-20 ON K hr+20 ON K hr-20 ON K Lan ON K Lan hr+20 ON K Lan hr-20 ON Kuva 11. Energiabiomassan keskimääräinen kertymä (tn/ha/v) vuosina suhteutettuna nykyhoitoon, jossa energiabiomassaa korjataan energiapuuharvennukselta sekä päätehakkuulta oksat ja neulaset, %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta Kertymä, kun tehdään energiapuuharvennus ja päätehakkuulta korjataan oksat, neulaset ja kannot Päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa energiabiomassan kertymä vaihteli 0,7 0,8 tn/ha/v etelässä, 0,6 0,7 tn/ha/v lännessä ja 0,7 0,8 tn/ha/v (kuva 12). Nykyhoidolla päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa energiabiomassan kertymä oli etelässä 0,8 tn/ha/v, lännessä 0,6 tn/ha/v ja idässä 0,8 tn/ha/v. Energiabiomassan kertymää verrattuna nykyhoitoon päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa vähensivät hoitomenetelmät, joissa harvennusrajoja laskettiin 20 %. Muut menetelmät lisäsivät energiabiomassan kertymää. Eniten energiabiomassan kertymää lisäsi etelässä ja lännessä K Lan hr+20 ONK, kun taas idässä eniten lisäsi K hr+20 ONK. Lisäykset tällöin etelässä 7,1 %, lännessä 7,5 % ja idässä 5,4 % (taulukko 7). Päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa energiabiomassan kertymä vaihteli 0,6 0,7 tn/ha/v etelässä, 0,5 0,6 tn/ha/v lännessä ja 0,6 0,7 tn/ha/v. Nykyhoidolla energiabiomassan kertymä oli etelässä 0,7 tn/ha/v, lännessä 0,5 tn/ha/v ja idässä 0,7 tn/ha/v. Energiabiomassan kertymää verrattuna nykyhoitoon vähensivät hoitomenetelmät, joissa harvennusrajoja laskettiin 20 %. Muut menetelmät lisäsivät energiabiomassan kertymää. Eniten energiabiomassan kertymää lisäsi kaikilla alueilla A Lan hr+20 ONK, jolloin lisäys oli 6,4 7,2 % alueesta riippuen. Energiabiomassan kertymä oli suurempi päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa kuin 26 cm läpimitassa jokaisella hoitomenetelmällä. Suurin energiabiomassan kertymä kaikilla alueilla saatiin A Lan hr+20 ONK- hoitomenetelmällä, jolloin energiabiomassan kertymä oli etelässä

29 energiabiomassan kertymä, tn/ha/v 29 0,8 tn/ha/v, lännessä 0,7 tn/ha/v ja idässä 0,8 tn/ha/v. Pienin kertymä saatiin edellisen vastakohdalla eli K hr-20 ONK- hoitomenetelmällä. 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 etelä länsi itä A ONK A hr+20 ONK A hr-20 ONK A Lan ONK A Lan hr+20 ONK A Lan hr-20 ONK K ONK K hr+20 ONK K hr-20 ONK K Lan ONK K Lan hr+20 ONK K Lan hr-20 ONK Kuva 12. Keskimääräinen energiabiomassan kertymä tn/ha/v vuosina eri hoitomenetelmillä, joissa korjataan energiabiomassaa energiapuuharvennukselta sekä päätehakkuulta oksat, neulaset ja kannot. Huomaa katkaistu y-akseli. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1.

30 30 Taulukko 7. Eri hoitomenetelmien tuottaman energiabiomassan määrän (energiapuuta korjataan energiapuuharvennukselta ja päätehakkuulta oksat, neulaset ja kannot) suhteellinen erotus Etelä-, Länsi- ja Itä-Suomessa vuosina , ylimpänä päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa, keskellä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa ja alimpana vastaavien hoitomenetelmien kesken päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa 26 cm sijaan, %. Katso metsänhoitotoimenpiteiden lyhenteet taulukosta 1. etelä länsi itä K ONK 0,0 0,0 0,0 K hr+20 ONK 1,6 3,1-0,1 K hr-20 ONK -6,9-6,1-7,2 K Lan ONK 5,5 7,6 3,7 K Lan hr+20 ONK 7,1 7,5 5,4 K Lan hr-20 ONK -2,4-1,5-4,1 A ONK 0,0 0,0 0,0 A hr+20 ONK 1,7 1,8 2,9 A hr-20 ONK -7,2-7,9-6,7 A Lan ONK 5,0 2,3 4,3 A Lan hr+20 ONK 7,2 6,4 6,6 A Lan hr-20 ONK -2,4-4,6-2,9 A ONK 17,3 21,4 16,3 A hr+20 ONK 17,4 19,8 19,7 A hr-20 ONK 17,0 19,0 16,9 A Lan ONK 16,8 15,4 16,9 A Lan hr+20 ONK 17,3 20,0 17,5 A Lan hr-20 ONK 17,2 17,6 17,8 Prosenttimääräiset lisäykset A Lan hr+20 ONK- menetelmällä olivat etelässä 25,7 %, lännessä 29,1 % ja idässä 23,9 % verrattuna nykyhoitoon, kun korjattiin oksat, neulaset ja kannot. Harvennusrajojen laskeminen vähensi energiabiomassan kertymää etelässä 6,9 %, lännessä 6,1 % ja idässä 7,2 % (kuva 13).

31 erotus, % etelä länsi itä -10 A ONK A hr+20 ONK A hr-20 ONK A Lan ONK A Lan hr+20 ONK A Lan hr-20 ONK K hr+20 ONK K hr-20 ONK K Lan ONK K Lan hr+20 ONK K Lan hr-20 ONK Kuva 13. Energiabiomassan keskimääräinen kertymä (tn/ha/v) vuosina suhteutettuna nykyhoitoon, jossa kuitenkin kerätään oksat, neulaset ja kannot energiabiomassaksi, %. Katso lyhenteet taulukosta Biomassan tuotannon nettonykyarvo Nettonykyarvo vaihteli /ha etelässä, /ha lännessä ja /ha idässä päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa ilman energiabiomassan korjuuta (kuva 14). Nykyhoidolla päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa nettonykyarvo oli etelässä 3560 /ha, lännessä 3196 /ha ja idässä 3656 /ha. Nettonykyarvoa lisäsi vain harvennusrajojen laskeminen, kun päätehakkuu tehdään 22 cm läpimitassa. Nettonykyarvo oli tällöin 3,4 4,9 % suurempi kuin nykyhoidolla päätehakkuun tapahtuessa 22 cm läpimitassa (taulukko 8). Päätehakkuun tapahtuessa 26 cm läpimitassa nettonykyarvo vaihteli /ha etelässä, /ha lännessä ja /ha idässä ilman energiabiomassan korjuuta. Nykyhoidolla nettonykyarvo oli etelässä 3301 /ha, lännessä 2941 /ha ja idässä 3438 /ha. Nettonykyarvoa verrattuna nykyhoitoon lisäsi harvennusrajojen laskeminen, kun taas muut menetelmät pienensivät nettonykyarvoa. K hr-20- menetelmällä nettonykyarvo kasvoi 5,7 8,8 % alueesta riippuen. Päätehakkuun tekeminen 22 cm läpimitassa tuotti suuremman nettonykyarvon kuin vastaava hoitomenetelmä, jossa päätehakkuu tapahtuu 26 cm läpimitassa. Suurimman nettonykyarvon tuotti jokaisella alueella A hr-20- menetelmä, jolloin nettonykyarvo oli 3680 /ha etelässä, 3352 /ha lännessä ja 3797 /ha idässä.