Hakkuutähteiden korjuun vaikutukset kangasmetsäekosysteemin ravinnemääriin ja -virtoihin Pekka Tamminen Metsäntutkimuslaitos, Vantaa 26.3.2009 / Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi
Etelä- ja Pohjois-Suomen päätehakkuualoille keskimääräisissä oloissa jäävän hakkuutähteen kuivamassa suhteessa ainespuun kertymään (kg/m 3 ) (Hakkila 1991; Hakkila, Nurmi & Kalaja 1998)
Biomassan ja ravinteiden jakauma kahdessa päätehakkuu-vaiheen metsikössä (Mälkönen 1975; Mälkönen, Kukkola & Finér 2001) Biomassa N P K Ca Mg/ha kg/ha Mänty, VT, 210 m 3 /ha Ainespuu 83 58 5,6 38 74 Hakkuutähde 15 79 8,1 34 35 Kuusi, MT, 320 m 3 /ha Ainespuu 122 95 8,4 47 184 Hakkuutähde 38 247 29 89 183
Päätehakkuuvaiheen männikön ja kuusikon biomassaositteiden sisältämät ravinteet laskettuina rungon kuorellista kuutiometriä kohti (Mälkönen 1977; Hakkila, Nurmi & Kalaja 1998)
Pohjoismaisen koesarjan puusto- ja hakkuutähdetunnuksia (Jacobson & Kukkola 1999; Mälkönen, Kukkola & Finér 2001) Harvennus- H a k k u u t ä h d e poistuma Biomassa Ravinnesisältö, kg/ha m 3 /ha Mg/ha N P K Ca Männiköt (8) 49 8,4 41 4 15 21 Kuusikot (4) 81 15,5 94 11 33 81
Mitä hakkuutähde tekee? Tuore hakkuutähde tasaisesti levitettynä tarjoaa hajotessaan puille ja pintakasvillisuudelle tasaisesti ravinteita. Hakkuutähde hajoaa kaupallisiin lannoitteisiin verrattuna hitaasti, 1 20 v. Hakkuutähteestä muodostuu maahan orgaanista ainetta, joka sitoo vettä ja ravinteita.
Mitä hakkuutähteen korjuu tarkoittaa metsäekosysteemille? Negatiivista lannoitusta, ts. systeemistä poistetaan ravinteita. Maahan kertyy aikojen kuluessa vähemmän orgaanista ainetta. Ravinteiden huuhtoutuminen voi vähentyä. Ajourille muodostuu syvempiä raiteita, koska hakkuutähteistä ei saada suojaavaa mattoa ja koska tähteiden kuljetus lisää ajokertoja. Puiden kasvu voi vähentyä. Monimuotoisuus vähenee.
Metsäekosysteemin ravinnelähteitä laskeuma: typpeä 1 10 kg/ha, rikkiä 1 10 kg/ha biologinen typen sidonta (hernekasvit, lepän nystyräbakteeri, muiden kasvien symbiontit): 0 75 kg/ha, josta osa vapautuu muiden puiden käytettäväksi kivennäisrakeiden kemiallinen rapautuminen: esim. kalsium n. 3 kg/ha, magnesium n. 0,9 kg/ha (Lindroos 1998) karikkeen ja maan orgaanisen aineen hajoaminen: typpeä 10 50 kg/ha
Metsämaan kokonaistypen sekä käyttökelpoisen fosforin, kaliumin, kalsiumin ja magnesiumin määrät Etelä-Suomessa (Tamminen 1998)
Hakkuutähteiden sisältämän typen osuus typen kokonaismäärästä päätehakkuukuusikossa (Tamminen 1998, Mälkönen, Kukkola & Finér 2001) Typpimäärät ekosysteemin eri osissa maa (org+0-20 cm): 1600 kg/ha 85 % hakkuutähde 240 13 kannot+juuret 30 2 Yhteensä 870 100
Hakkuutähteiden sisältämän typen osuus 20 vuoden aikana käytettävissä olevasta typen määrästä Maasta 20*0,015*1600 = 480 kg/ha 60 % Laskeumasta 20*3 = 60 8 Hakkuutähteistä (hajoavat kokonaan) = 240 30 Kannoista+juurista 0,5*30 = 15 2 Yhteensä 795 100 Arvio hakkuutähteistä vapautuvan typen määrästä on hyvin karkea (osuus 20 40 %), mutta antaa käsityksen hakkuutähteiden merkityksestä puuston ravinnelähteenä.
Uudistusalalla on yleensä riittävästi ravinteita taimien kasvuun Uudistusalalla taimien vuotuinen ravinteiden käyttö alkaa nollasta ja päätyy 20 vuoden kuluttua typen osalta tasolle 20 60 kg/ha (Mälkönen 1975). Hakkuutähteiden ravinteilla voi olla vaikutusta taimien kasvuun vasta, kun taimien ravinnetarve on noussut riittävän suureksi. Nykyinen tavanomainen ainespuun korjuu, jossa osa hakkuutähteistä levitetään ajourille ja osa jää erisuuruisiksi kasoiksi, lisää maan ravinteisuuden vaihtelua ja alentaa ainakin periaatteessa puuston tuotosta.
Vähentääkö hakkuutähteiden korjuu uudistusaloilla taimien kasvua? Ruotsissa havaittiin, että kuusten pituuskasvu aleni parissa kokeessa, mutta männyillä ei havaittu kasvun alenemista. Nykytiedon perusteella hakkuutähteen korjuu uudistusaloilla vaikuttaa hyvin vähän taimien kasvuun.
Hakkuutähteiden sisältämän typen osuus typen kokonaismäärästä ensiharvennuskuusikossa Maa 1600 kg/ha 94,0 % Hakkuutähde 94 5,5 Kannot+juuret 8 0,5 Yhteensä 1702 100,0 Karike lasketaan kuuluvaksi maahan.
Hakkuutähteiden sisältämän typen osuus 10 vuoden aikana käytettävissä olevasta typen määrästä harvennuskuusikossa Maasta 10*0,015*1600 = 240 kg/ha 71 % Laskeumasta 10*3 = 30 9 Hakkuutähteistä 0,7*94 = 65 19 Kannoista+juurista 0,3*8 = 2,4 1 Yhteensä 337,4 100 Karikkeesta kertyy vuosittain typpeä männiköihin 6-10 (Helmisaari 1998) ja kuusikoihin ehkä 10-20 kg/ha, josta vapautuva typpimäärä on laskelmassa sisällytetty maasta vapautuvaan typpeen.
Harvennusmetsissä hakkuutähteiden korjuulla on merkitystä Kun puuston kasvu on suurimmillaan ja kun poistetaan 15-20 % käytettävästä typestä, jäljellä olevan puuston kasvu alenee, ainakin kokeissa, joissa hakkuutähteet on levitetty tasaisesti tai korjattu kokonaan. Kun kyseessä on systeemi, jossa typpi on kasvua rajoittava tekijä, melko pienikin typen vähennys voi alentaa puuston kasvua.
Hakkuutähteen merkitys orgaanisen aineen kertymiseen Oletetaan, että biomassan vuotuinen tuotos on ollut kasvupaikalla 10 000 vuoden ajan 1 Mg/ha ja että samalla paikalla orgaanisessa kerroksessa orgaanista ainetta on 30 Mg/ha ja kivennäismaassa 150 Mg/ha (Tamminen 1991). Tällöin biomassasta on muuttunut maan orgaaniseksi aineeksi 100*(30+150)/10000=1,8 %.
Kuusikon uudistushakkuussa hakkuutähdettä voi kertyä 50 Mg/ha, josta voisi syntyä maan orgaanista ainetta 0,9 Mg/ha eli 0,5 % maan orgaanisen aineen kokonaismäärästä ja 3 % orgaanisen kerroksen orgaanisen aineen määrästä. Kuusikon harvennushakkuussa hakkuutähdettä voi kertyä 20 Mg/ha, josta syntyvän maan orgaanisen aineen osuus olisi maan orgaanisen aineen kokonaismäärästä 0,2 % ja orgaanisen kerroksen orgaanisen aineen määrästä 1,2 %. Yksi hakkuutähteen korjuukerta vaikuttaa hyvin vähän maan orgaanisen aineen määrään.
Johtopäätökset Hakkuutähteen korjuu on ravinnenäkökulmasta negatiivista lannoitusta, kuten Mikko Kukkola kuvaa asiaa. Korjattaessa hakkuutähteet tuoreina viedään kasvupaikalta 2-4 kertaa suurempi typpi- ja fosforimäärä kuin runkopuun korjuussa. Hakkuutähteen ravinteista typellä on selvästi suurin rooli, kun tarkastellaan hakkuutähteen korjuun merkitystä kasvupaikan ravinteisuudelle ja puuston kasvulle. Hakkuutähteen korjuun ekologiset seuraukset riippuvat lähinnä korjattavan hakkuutähteen ja sen sisältämien ravinteiden määristä sekä paikalla kasvavan puuston ravinnetarpeista.