1/13 Kuusen kasvun ja puutavaran laadun ennustaminen Anu Kantola Työ on aloitettu omana hankkeenaan 1.1.21 Suomen Luonnonvarain Tutkimussäätiön rahoittamana, siirtyi Puro-hankkeen rahoittamaksi 1.1.24 Biomassa-aineiston keruu ja analysointi Risto Ojansuun johtamassa hankkeessa: Metsänkasvatuksen vaihtoehdot ja niiden puuntuotannolliset seuraukset Väitöskirjan ohjaajana Annikki Mäkelä 2/13 Tutkimuskaavio 1. Kokeellinen osa 2. PipeQual-mallin parametrisointi ja testaus 25 v 3. Sovellukset 67 v 86 v Mallinnetut puut Koepuut Sahatavaran laatujakauma Kuusen rakenteen analysointi: kasvun jakautuminen latvassa runkoon, oksiin ja neulasiin 1) Biomassan jakautuminen runkoon, oksiin ja neulasiin; teorian testaus puun rakennesuhteista 2) Mallin testaus (Malli parametrisoitu ja testattu alustavasti: posteriesitys Wienissä Modeling Forest Production 19-22.4.4: "Stand and tree growth of Norway spruce: comparing applications of MOTTI and PipeQual") Nykytila
3/13 Julkaisusuunnitelma 1. Kokeellinen osa 2. PipeQual-mallin parametrisointi ja testaus 3. Sovellukset 25 v 67 v 86 v I Artikkeli: Trees - Structure and Function: Crown development in Norway Spruce (Picea abies [L.] Karst.) Julkaistu online -versiona internetissä 19.2.4, paperiversio piakkoin Mallinnetut puut Koepuut II Artikkeli (teoriatestaus): "Biomass allocation in Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) of different competitive status" III Artikkeli (mallin testaus): -runkomuoto -oksien koko ja määrä latvassa Artikkeli IV: Sahatavaran laatujakauma mitatuissa ja mallinnetuissa metsiköissä Artikkeli V: Perustamistiheyden ja harvennusten vaikutus sahatavaran laatujakaumaan Nykytila 4/13 Kuusen kasvu ja säännönmukaisuudet latvusprofiilissa Aktiivinen latva (5 metriä): neulas- ja oksatiheys vakaa oksapituus vakaa neulasmassan ja oksa-alan suhde säännönmukainen kumuloituvan oksapohjapinta-alan suhde rungon pohjapinta-alaan lineaarinen Maksimi neulastiheys Passivoituva latva (n metriä): oksia kuolee sydänpuuta muodostuu Kasvutila säätelee: karsiutumista oksapituutta neulastiheyttä Kasvun jakautuminen runkoon, oksiin ja neulasiin voidaan mallintaa, kun tunnetaan puun pituuskasvu, latvusrajan nousu ja neulasten jakautuminen latvan vaipalle.
5/13 Puun biomassaosuudet 67 -vuotias kuusikko Punkaharjulla Biomassa (kg) Biomassaosuudet 6 5 4 1 % 95 % Neulaset 3 9 % Oksat 2 1 85 % Runko Tilava Keskitiheä Tiheä 8 % Tilava Keskitiheä Tiheä Biomassan jakautuminen runkoon, oksiin ja neulasiin, kun puun kasvutila muuttuu. 6/13 Latvuksen ja rungon allometriaa Neulasmassa Latvan pituus Oksan pituus Rungon ppa latvusrajalla Allometriset suhteet: Rungon pohjapinta-ala latvusrajalla latvan neulasmassa tai latvan pituus Latvan pituus neulasmassa tai oksan pituus
7/13 Latvuksen ja rungon allometriaa Neulasmassa (kg) 5 Neulasmassa / Rungon pohjapinta-ala.14 45.12 4 35.1 3.8 25 2.6 15.4 1 5 y =.495x R 2 =.8328.2 2 4 6 8 Rungon pohjapinta-ala latvusrajalla (cm 2 ) 7 8 9 1 11 12 13 Latvuksen neulasmassan ja rungon pohjapinta-alan suhde latvusrajalla on lineaarinen ja puun iästä tai kasvutiheydestä riippumaton 8/13 Rungon pohjapinta-ala latvusrajalla = rcb rc = Latvan pituus / (Puun pituus -1.3m) B = Rungon pohjapinta-ala rinnankorkeudella Rungon pohjapinta-ala latvusrajalla (cm 2 ) 8 Latvuksen ja rungon allometriaa Rungon pohjapinta-ala latvusrajalla / rcb 2. 7 6 5 1.6 1.2 4 3 2 1 y =.947x R 2 =.9779 2 4 6 8 rcb.8.4. 7 8 9 1 11 12 13 Rungon pohjapinta-ala latvusrajalla on verrannollinen rinnankorkeusalaan ja latvan pituuteen, kun puun pituus ja rinnankorkeus on huomioitu. Tunnusten välinen suhde on riippumaton puun kasvutilasta.
9/13 Latvuksen allometriaa Neulasmassa (kg) 5 45 Jäännöshajonta 2 15 4 35 3 25 2 15 1 5 y =.22x 1.8179 R 2 =.945 1 5-5 -1-15 7 8 9 1 11 12 13 5 1 15 2 25 Latvapituus (dm) -2 Neulasmassan ja latvan pituuden välinen allometrinen suhde on riippumaton metsikön iästä. Selittämättä jäänyt vaihtelu on puun kasvutilasta riippumaton. 1/13 Latvuksen allometriaa Oksapituus (cm) 3 Oksapituus / Latvapituus 3 25 y =.865x + 92.89 R2 =.8349 2.5 2 2 15 y =.6424x + 91.349 R2 =.9434 1.5 1 1 5 y = 1.1231x + 27.979 R2 =.982.5 5 1 15 2 25 Latvapituus (dm) 7 8 9 1 11 12 13 Oksan keskipituus korreloi metsiköittäin lineaarisesti latvan pituuden kanssa. Tämä latvan muotoa kuvaava suhde on puun kasvutilasta riippumaton.
11/13 PipeQual -mallin testausta Metsikön pohjapinta-ala (cm 2 ) 6 5 % harv 1% harv 4 4% harv 3 2 malli 1 mitattu 1 2 3 4 5 6 7 8 Metsikön ikä (v) PipeQual -mallin pilottiversio ja ensimmäinen testaus. Testikuusikko: harvennuskoe Nynäs3 Heinolassa, OMT (Koivuniemi J. 1989. Elävän latvuksen alarajan korkeus ja puuston latvusrajapohjapinta-ala lehtomaisten kankaiden kuusikoissa. Metsänarvioimistieteen pro gradu -työ.) 12/13 PipeQual -mallin testausta PipeQual -mallin pilottiversio ja ensimmäinen testaus. (Posteriesitys Wienissä Modeling Forest Production 19-22.4.4: "Stand and tree growth of Norway spruce: comparing applications of MOTTI and PipeQual". Saija Mattila & Anu Kantola)
13/13 Mallin testaus (mänty, esimerkki)