PURO - Puuraaka-aineen määrän ja laadun optimointi metsänkasvatuksessa ja teollisuuden prosesseissa 1 Ympäristötekijöiden vaikutus puun ja puukuitujen ominaisuuksiin Pekka Saranpää Harri Mäkinen Tuula Jaakkola Foundation for Research of Natural Resources in Finland 2 selvittää eritasoisten harvennusten ja lannoitusten vaikutusta kuusen (Picea abies (L.) Karst) kasvuun ja puuaineen ominaisuuksiin ytimestä pintaan ja tyveltä latvaan malleja puuaineen ominaisuuksille oksikkuusmallit Tutkimuksen tavoitteet
Hypoteesit 3 voimakkaat lannoitus-harvennuskäsittelyt lisäävät kasvua " solujen jakautumista? " soluonteloiden läpimittaa? Hypoteesit 4 voimakkaat lannoitus-harvennuskäsittelyt laskevat puun tiheyttä? " kesäpuuosuutta? " kevät- ja kesäpuun tiheyttä? " soluseinän paksuutta? " kuidun pituutta? muutokset erilaiset (vähäisemmät) vanhoilla kuin nuorilla puilla
Aineistot 5 Harvennuskokeet Heinola-Punkaharju 24 puuta, 75 v. harventamaton, lievä ja voimakas harvennus Suonenjoki-Parikkala -lannoitusharvennuskokeet 85 puuta, 70 v. harventamaton, lievä ja voimakas harvennus lannoittamaton, lannoitus 150 kg N/ha/5 v, 300 kg N/ha/5 v 6 Mittaukset puuaineen ominaisuudet ytimestä pintaan, tyveltä latvaan kevät/kesäpuuosuudet tiheys kuidunpituus soluseinän paksuus ja soluontelon läpimitta kemiallinen koostumus; ligniinit
Stand basal area [m 2 ha -1 ] 50 40 30 20 A. Heinola Tuloksia harvennuskokeista 1970 1980 1990 2000 50 40 30 20 B. Punkaharju 1970 1980 1990 2000 Metsiköiden pohjapinta-alan kehitys lievässä (ruskea), normaalissa (vihreä) ja voimakkaassa (oranssi) harvennuksessa Heinolassa (A) ja Punkaharjulla (B). 7 Kasvu 8 Annual basal area increment [cm 2 ] 30 A. Heinola 25 20 15 5 0 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 30 25 20 15 5 B. Punkaharju 0 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Puiden pohjapinta-alan kasvu (1.3 m) lievässä (ruskea), normaalissa (vihreä) ja voimakkaassa (oranssi) harvennuksessa Heinolassa (A) ja Punkaharjulla (B).
Cumulative radial increment [mm] 0 80 60 40 20 0 Kasvu - kumulatiivinen A. low Heinola Punkaharju normal high low normal high 9 Puuaineen tiheys Mean ring density [g cm -3 ] 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 A. Heinola 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 B. Punkaharju 0.40 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 0.40 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Puuaineen tiheys (1.3 m) lievässä (ruskea), normaalissa (vihreä) ja voimakkaassa (oranssi) harvennuksessa Heinolassa (A) ja Punkaharjulla (B).
Puuaineen tiheys - keskiarvo 11 0.58 C. Mean ring density [g cm -3 ] 0.56 0.54 0.52 0.50 0.48 Heinola Punkaharju 0.46 low normal high low normal high Kuidunpituus 12 Fiber length [mm] 6 5 4 3 2 1 A. Heinola low high Fiber length [mm] 6 5 4 3 2 1 B. Punkaharju 0 193019401950 19601970 19801990 2000 0 193019401950 19601970 19801990 2000
Soluseinän paksuus 13 Wall thickness of earlywood [µm] 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 A. Earlywood wall thickness, Heinola low 5.0 high 4.5 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 Wall thickness of latewood [µm] 14 12 8 B. Latewood wall thickness, Heinola 6 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 Soluontelon läpimitta 14 Lumen diameter of earlywood [µm] 40 38 36 34 32 30 28 A. Earlywood lumen diameter, Heinola low high 26 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 Lumen diameter of latewood [µm] 13 12 11 9 8 B. Latewood lumen diameter, Heinola 7 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995
Johtopäätöksiä 15 Nykyisillä harvennusvoimakkuuksilla kasvu lisääntyy merkittävästi, mutta puuaineen tiheys ei alene merkittävästi, ja kuidunpituus, -läpimitta ja seinämän paksuus muuttuvat vain hieman Aikataulu ja nykytilanne 16 Vuosi 1 Olemassa olevan aineiston inventointi (0%) Kenttätyöt (0%) Laboratoriomittaukset (70%) Tilastollisten analyysien aloitus (5%) Kuusen oksamallien viimeistely (0%)
Aikataulu ja nykytilanne 17 Vuosi 2 Laboratoriomittaukset saatetaan loppuun Aineiston analysointi: referoitu julkaisu kasvu & tiheys -> > lähetetty lehteen soludimensiot -> > lähetetään lehteen '04 Alustavia malleja puuaineen ominaisuuksille Oksamallit liitetään MOTTI -simulaattoriin Tulosten esittely 'Forestry' WoodChain' - kokouksessa Edinburghissa ja IAWA- kokouksessa Montpellierissa 18
Aikataulu ja nykytilanne 19 Vuosi 3 Tilastolliset analyysit saatetaan loppuun 2-3 referoitua julkaisua Lopulliset mallit puuaineen ominaisuuksille, referoitu julkaisu Mallit liitetty MOTTI ja PipeQual simulaattoreihin Case studies,, loppuraportti