Uudistamistuloksen vaihtelun vaikutus uudistamisen kustannustehokkuuteen metsänviljelyssä. Esitelmän sisältö. Taustaa. Tutkimuksen päätavoitteet

Transkriptio

1 Uudistamistuloksen vaihtelun vaikutus uudistamisen kustannustehokkuuteen metsänviljelyssä Metsänuudistaminen pohjoisen erityisolosuhteissatutkimushankkeen loppuseminaari Rovaniemi Esitelmän sisältö Taustaa Tutkimuksen päätavoitteet Aineisto (sekä biologinen että talous) Menetelmät ja tulokset Johtopäätökset Dosentti Anssi Ahtikoski, Metsäntutkimuslaitos, METLA

2 Taustaa Epäsuotuisat maaperän ominaisuudet Rankat ilmasto olosuhteet Paljon taimikuolemia männyllä niin Suomessa kuin Ruotsissakin huomattavaa vaihtelua uudistamisen onnistumisessa kalenterivuosien välillä Mitä voimme tehdä? Maanmuokkauksen on todettu aiemmissa tutkimuksissa merkittävästi vaikuttavan taimien kasvuun ja eloonjäämiseen, MUTTA samanaikaisesti myös metsänuudistamisen kustannukset vaihtelevat eri uudistamisketjujen (maanmuokkaus + viljely) välillä Voimmeko yhdistää metsänuudistamiseen liittyvän epävarmuuden ja uudistamisketjujen kustannukset?... Kyllä voimme! Voimme esimerkiksi sovittaa todennäköisyysfunktioita uudistamisen aineistoihin

3 1500 Taustaa: mistä oikeasti on kyse? ESIMERKKI 2: taimien noin 40 % eloonjäänti saavutetaan joko 600 eurolla tai 1400 eurolla.. ESIMERKKI 1: metsänomistajalla on n 600 euroa metsänuudistamiseen rahaa Mitä tällä rahalla saa? /ha eloonjääminen, % (elossaolevien taimien lukumäärä, kun viljeltyjen taimien lukumäärä 100%)

4 Tutkimuksen päätavoitteet Muuttuuko uudistamisketjujen paremmuusjärjestys a), jos otamme huomioon uudistamisen onnistumisen todennäköisyyden? Onko kasvupaikkatyypillä vaikutusta tuloksiin? a) Uudistamisketjun kustannustehokkuudella mitattuna

5 Aineisto Kahdeksan koetta (kukin 4.8 ha): neljä aiemmin kuusivaltaista ja neljä aiemmin mäntyvaltaista kasvupaikkaa Satunnaistettu koejärjestely (osaruutukoe, split-plot design) Maanmuokkausmenetelminä: laikutus, auraus, kulotus ja lautasauraus Laik Laut Aur Kul paljas kylvö paakku paakku Viljelytapoina: (suunnattu)kylvö, istutus 2-vuotiailla (koulituilla) paljasjuurisilla taimilla ja istutus paakkutaimilla paakku kylvö paakku paljas kylvö paljas Alkuperäinen viljelytiheys 2500 tainta/ha paljas kylvö

6 Aineisto ja aineiston erityispiirteet Uudistamisketjun (maanmuokkaus +viljely) onnistuminen määritettiin siten, että kolmen perättäisen viljelyvuoden (1975,1976 ja 1977) tulokset yhdistettiin näin saatiin enemmän havaintoja todennäköisyysfunktioiden sovittamiseen, eli enemmän tehoa (Huom. kaikille uudistamisketjuille sääolosuhteet viljelyvuosina olivat identtiset) Elävien taimien määrä, pituus ja viim. vuosikasvun pituus mitattiin inventoinnissa, tulosten edustaessa 22, 23 ja 24 vuotiaita taimikoita Ainoastaan viljellyt taimet mitattiin

7 Uudistamisketjut KETJU 1: Laikutus & kylvö a) KETJU 2: Laikutus & istutus 2 vuotiailla paljasjuurisilla taimilla b) KETJU 3: Laikutus & istutus paakkutaimilla c) KETJU 4: Auraus & kylvö KETJU 5: Auraus istutus 2 vuotiailla paljasjuurisilla taimilla KETJU 6: Auraus & istutus paakkutaimilla KETJU 7: Kulotus ja laikutus & kylvö KETJU 8: Kulotus ja laikutus & istutus 2 vuotiailla paljasjuurisilla taimilla KETJU 9: Kulotus ja laikutus & istutus paakkutaimilla KETJU 10: Lautasauraus & kylvö KETJU 11: Lautasauraus & istutus 2 vuotiailla paljasjuurisilla taimilla KETJU 12: Lautasauraus & istutus paakkutaimilla a) suunnattu kylvö, b) koulitut taimet c) paperikenno, FH408

8 Aineisto viimeisen inventoinnin (v1999) aikaan Uudistamisketju KETJU 1 KETJU 2 KETJU 3 KETJU 4 KETJU 5 KETJU 6 KETJU 7 KETJU 8 KETJU 9 KETJU 10 KETJU 11 KETJU 12 Keskipituus (S.D.) Keskiläpimitta (S.D.) Kuusiv. Mäntyv. Kuusiv. Mäntyv. Elävien taimien lkm Kuusiv. Mäntyv. Viimeisessä inventoinnissa kukin uudistamisketju keskimäärin täytti taimikoille asetetut vähimmäisvaatimukset niin pituuden kuin läpimitankin suhteen KETJU 6: Auraus & istutus paakkutaimilla KETJU 1: Laikutus & kylvö

9 Välittömät kustannukset Uudistamisketjut Maanmuokkaus Viljely Yhteensä Sijoitus KETJU 1: Laikutus & kylvö /ha /ha /ha III KETJU 2: Laikutus & istutus 2 vuotiailla paljasjuurisilla taimilla KETJU 3: Laikutus & istutus paakkutaimilla KETJU 4: Auraus & kylvö /ha /ha /ha II KETJU 5: Auraus istutus 2 vuotiailla paljasjuurisilla taimilla KETJU 6: Auraus & istutus paakkutaimilla KETJU 7: Kulotus ja laikutus & kylvö KETJU 8: Kulotus ja laikutus & istutus 2 vuotiailla palj.taimilla /ha /ha /ha Kallein ketju KETJU 9: Kulotus ja laikutus & istutus paakkutaimilla KETJU 10: Lautasauraus & kylvö /ha /ha /ha I KETJU 11: Lautasauraus & istutus 2 vuotiailla palj.taimilla KETJU 12: Lautasauraus & istutus paakkutaimilla

10 Todennäköisyyden määrittäminen jatkuvamuotoisena epäjatkuvana Koska aineistossa oli kaikkiaan ainoastaan 12 koealaa kullekin uudistamisketjulle (kolme toistoa (viljelyvuodet ) * neljä koetta (per kasvupaikka) jouduttiin soveltamaan kumulat. todennäköisyysjakaumia epäjatkuvassa muodossa Muuttuja X: uudistamisen onnistuminen (elävien taimien lukumäärä) Pr(X<x)= 1- F(x), missä X kuvaa uudistamisen onnistumista, ja x on tietyn uudistamisketjun mukainen elävien taimien määrä kullakin koealalla F(x) on kumulatiivinen todennäköisyysjakauma Todennäköisyydet määritettiin kullekin uudistamisketjulle sovittamalla erimuotoisia jakaumia, ja edelleen valitsemalla näistä jakaumista parhaiten soveltuva (tilastoll. testaus)

11 Kustannustehokkuusindeksin määrittäminen Sen jälkeen kun uudistamisen onnistuminen oli mallinnettu todennäköisyydeksi (parhaiten soveltuvalla jakaumafunktiolla), muodostettiin kullekin uudistamisketjulle erityinen kustannustehokkuusindeksi Kustannustehokkuusindeksi määritettiin erikseen kahdelle kynnysarvolle: 500 ja 1100 elävää tainta Näistä 500 elävää tainta kuvaa uudelleenviljelyn rajaa, ja 1100 tainta täydennysviljelyn rajaa Kustannustehokkuusindeksin laskennassa välittömät uudistamisketjun kustannukset painotettiin todennäköisyyden käänteisluvulla:, missä I j = indeksilukuarvo uudistamisketjulle j D j = uudistamisketjun j välittömät kustannukset Lyhyesti, mitä pienempi kustannustehokkuusindeksin lukuarvo, sen kustannustehokkaampi uudistamisketju PROB s j = elävien taimien todennäköisyys kynnysarvolla s uudistamisketjussa j

12 Yksikkökustannusten laskenta Vaihtoehtoinen tapa määrittää uudistamisketjujen kustannustehokkuuksia oli muodostaa elävien taimien yksikkökustannukset kullekin uudistamisketjulle Toisin kuin kustannustehokkuusindeksin laskennassa, yksikkökustannusten määrittäminen ei pohjautunut todennäköisyyksiin, vaan laskenta toteutettiin pelkästään laskennallisena (deterministinen) toimenpiteenä Kunkin uudistamisketjun onnistuminen määritettiin yksinkertaisesti siten, että välittömät kustannukset jaettiin koealoittaisten elävien taimien lukumäärällä, ja saatu osamäärä suhteutettiin koko aineistolle aritmeettisena keskiarvona

13 Todennäköisyys, että inventointihetkellä 500 tai elävää tainta Ketju KETJU 1: Laikutus & kylvö KETJU 2: Laikutus & istutus 2 vuotiailla paljasjuurisilla taimilla KETJU 3: Laikutus & istutus paakkutaimilla Kuusivaltaiset 500 / Mäntyvaltaiset 500 / % / 15% (huonoin) KETJU 4: Auraus & kylvö KETJU 5: Auraus istutus 2 vuotiailla paljasjuurisilla taimilla KETJU 6: Auraus & istutus paakkutaimilla 91% / 57% (paras) 93 % / 73 % (paras) KETJU 7: Kulotus ja laikutus & kylvö KETJU 8: Kulotus ja laikutus & istutus 2 vuotiailla palj.taimilla KETJU 9: Kulotus ja laikutus & istutus paakkutaimilla KETJU 10: Lautasauraus & kylvö 29 % / 14% (huonoin) KETJU 11: Lautasauraus & istutus 2 vuotiailla palj.taimilla KETJU 12: Lautasuaraus & istutus paakkutaimilla

14 Tulokset - kustannustehokkuusindeksit 3000 Kustannustehokkuusindeksit, kun kynnysarvona 500 elävää tainta *aiemmin kuusivaltaiset kasvupaikat indeksiarvo CHAIN 1.1 CHAIN 1.3 CHAIN 1.4 (III) CHAIN 2.1 (I) CHAIN 2.3 CHAIN 2.4 (II) CHAIN 3.1 CHAIN 3.3 CHAIN 3.4 CHAIN 4.1 CHAIN 4.3 CHAIN 4.4 KETJU KETJU 3: Laikutus & istutus paakkutaimilla KETJU 4: Auraus & kylvö KETJU 6: Auraus & istutus paakkutaimilla

15 Tulokset - kustannustehokkuusindeksit 3500 Kustannustehokkuusindeksit, kun kynnysarvona 1100 elävää tainta * aiemmin mäntyvaltaiset kasvupaikat indeksiarvot CHAIN 1.1 CHAIN 1.3 CHAIN CHAIN CHAIN CHAIN CHAIN CHAIN CHAIN CHAIN CHAIN (I) (III) 4.3 KETJU 6: Auraus & istutus paakkutaimilla KETJU 10: Lautasauraus & kylvö CHAIN 4.4 (II) KETJU KETJU 12: Lautasauraus & istutus paakkutaimilla

16 Tulokset yksikkökustannukset Yksikkökustannuksista johdetut kokonaiskustannukset ( /ha) * aiemmin mäntyvaltaiset kasvupaikat Elävää tainta 500 living saplings 1100 living saplings KETJU CHAIN 1 CHAIN 2 CHAIN 3 CHAIN 4 CHAIN 5 CHAIN 6 CHAIN 7 CHAIN 8 CHAIN 9 CHAIN 10 CHAIN 11 CHAIN (*) (II) 2.3 (*) 2.4 (III) (*) (I) KETJU 4: Auraus & kylvö KETJU 12: Lautasauraus & KETJU 6: Auraus & istutus paakkutaimilla istutus paakkutaimilla

17 Tulokset paremmuusjärjestys, aiemmin kuusivaltaiset kasvupaikat Kynnysarvo: elävää tainta hehtaarilla Arviointimenetelmä Paras (kustannustehokkain) Toiseksi paras Välittömät kustannukset (A) Kustannustehokkuusindeksi (B) (todennäköisyys!) Yksikkökustannukset (C) Lautasauraus ja istutus paakkutaimilla (KETJU 12) Auraus ja istutus paakkutaimilla (KETJU 6) Auraus ja istutus paakkutaimilla (KETJU 6) Auraus ja kylvö (KETJU 4 ) Auraus ja kylvö (KETJU 4 ) Auraus ja kylvö (KETJU 4 )

18 Tulokset paremmuusjärjestys, aiemmin mäntyvaltaiset kasvupaikat Kynnysarvo: elävää tainta hehtaarilla Arviointimenetelmä Paras Toiseksi paras Välittömät kustannukset (A) Lautasauraus ja istutus paakkutaimilla (KETJU 12) Auraus ja kylvö (KETJU 4) Kustannustehokkuusindeksi (B) Auraus ja istutus paakkutaimilla (KETJU 6) Lautasauraus ja istutus paakkutaimilla (KETJU 12) Yksikkökustannukset (C) Lautasauraus ja istutus paakkutaimilla (KETJU 12) Auraus ja kylvö (KETJU 4)

19 Johtopäätökset Tämä tapaustutkimus osoittaa, että epävarmuudella on väliä epävarmuuden huomioon ottaminen taloudellisissa laskelmissa vaikuttaa uudistamisketjujen paremmuusjärjestykseen (vrt. tilanteeseen, jossa uudistamisen epävarmuutta ei ole otettu lainkaan huomioon) Epävarmuuden huomioon ottaminen vaikutti merkittävästi enemmän aiemmin mäntyvaltaisten kasvupaikkojen uudistamisketjujen paremmuusjärjestykseen kuin aiemmin kuusivaltaisten kasvupaikkojen vastavaan Tämä tapaustutkimus antaa pohjan tarkastella seuraavaksi, miten tässä esitetyt uudistamisketjut vaikuttavat puuston myöhempään kehitykseen (koko kiertoaika) tätä voidaan tarkastella simuloitujen kasvuennusteiden avulla (esim. Motti metsikkösimulaattori)

20 Reference: Ahtikoski, A., Alenius, V. & Mäkitalo, K Scots pine stand establishment with special emphasis on uncertainty and cost effectiveness, the case of northern Finland. New Forests 40(1): 69 84