PuMe II -metsäopetusohjelmisto Käyttöohje
Sisältö 1 PUME II -METSÄOPETUSOHJELMISTO... 3 1.1 SISÄLTÖ JA KOHDERYHMÄT... 3 1.2 PUME II -PROJEKTI... 3 2 JÄRJESTELMÄVAATIMUKSET JA ASENNUSOHJE... 4 2.1 JÄRJESTELMÄVAATIMUKSET... 4 2.2 ASENNUSOHJE... 4 2.3 PÄIVITTÄMINEN... 4 3 PIKAOHJE... 5 3.1 OHJELMISTON RAKENNE... 5 3.2 METSÄN KASVATUSTIETOJEN SYÖTTÖ... 6 3.3 KASVATUKSEN TULOKSET... 6 4 METSÄN KASVATUS PUME:LLA... 7 4.1 TAIMIKON ALKUTIETOJEN VALINTA... 7 4.2 METSÄNHOITOTOIMENPITEIDEN VALINTA... 7 4.3 KUINKA VANHAKSI METSÄ KASVATETAAN?... 8 4.4 METSÄN KASVATUS... 8 4.5 KASVATUKSEN TULOKSET... 8 Perinteiset metsikkötunnukset... 8 Biomassat... 10 Puun laatu... 11 Hiilitase... 12 4.6 UUSI KASVATUS...13 5 PUME:N TIETOPAKETIT... 14 6 PIPEQUAL - KASVUMALLI... 15 LIITTEET: Esimerkkejä PuMe II -ohjelmiston opetuskäytöstä 1. Yliopisto 2. Ammattiopisto Toimittaja: PuMe II -projekti 2004 2006
PuMe II - käyttöohje PuMe II -metsäopetusohjelmisto 2 PuMe II käyttöohje
PuMe II - käyttöohje PuMe II -metsäopetusohjelmisto 1 PuMe II -metsäopetusohjelmisto 1.1 Sisältö ja kohderyhmät PuMe II -metsäopetusohjelmisto sisältää seuraavat osat: Metsänkasvatussimulaattori Simulaattori mänty- ja kuusimetsien kasvatukseen Etelä-Suomessa (taustalla professori Annikki Mäkelän Helsingin yliopiston metsäekologian laitoksella kehittämä kasvumalli PipeQual, ks. luku 6) Tietopaketit Suomen talous- ja luonnontilaisista metsistä Suomalaisiin metsiin liittyviä tietopaketteja (tekstiä, kuvia, videoita) ja käsitteiden selityksiä PuMe II -ohjelmiston kohderyhmänä on erityisesti yliopistojen, ammattikorkeakoulujen ja toisen asteen oppilaitosten metsäopiskelijat, mutta se sopii metsänhoidon oppimateriaaliksi kaikille muillekin suomalaisesta metsätaloudesta kiinnostuneille. 1.2 PuMe II -projekti Uusi PuMe II -ohjelmisto on kehitetty PuMe II -projektissa (2004 2006) ja sen taustalla on aikaisemmassa Puusta metsäksi -projektissa (2001 2003) kehitetty mäntymetsäsimulaattori. Ohjelmiston toteutus Sisältö: Petteri Vanninen, Sanna Härkönen, Annikki Mäkelä Ulkoasu ja käyttöliittymä: Sanna Härkönen Kasvumalli: Annikki Mäkelä Projektin osapuolet Savonlinnan ammatti- ja aikuisopisto (SAMI) Helsingin yliopisto, Metsäekologian laitos Joensuun yliopisto (Metsätieteellinen tiedekunta ja Savonlinnan OKL) Mikkelin ammattikorkeakoulu, Nikkarila Lusto Metla, Punkaharju Etelä-Savon metsäkeskus Metsähallitus, Itä-Suomen luontopalvelut Rahoittajat ESR-rahoitus Itä-Suomen lääninhallitus Maa- ja metsätalousministeriö OKKA-säätiö Jumppasen säätiö Itä-Savon ammattikoulutuksen kuntayhtymä Lusto Mikkelin ammattikorkeakoulu Lisätietoa PuMe II -projektin nettisivut: http://sokl.joensuu.fi/saima/pume2.htm PuMe II käyttöohje 3
PuMe II - käyttöohje Järjestelmävaatimukset ja asennusohje 2 Järjestelmävaatimukset ja asennusohje 2.1 Järjestelmävaatimukset Käyttöjärjestelmä: Windows 98 tai uudempi Prosessori: vähintään 500 MHz Näyttö: resoluutio vähintään 1024*768, väriasetukset vähintään High color (16 bit) Vapaata kovalevytilaa: noin 220 MB Videoiden katselu: videoiden katselua varten tarvitaan Flash-player. Jos koneellasi ei ole kyseistä ohjelmaa, voit ladata sen ilmaiseksi osoitteessa: http://www.macromedia.com/downloads/ 2.2 Asennusohje PuMen lataaminen internetin kautta: mene osoitteeseen http://sokl.joensuu.fi/saima/pume_downloads1.htm ja etene nettisivulla annettujen ohjeiden mukaisesti. PuMen asentaminen CD:ltä: aseta PuMe-asennuslevy CD-asemaan ja käynnistä asennusohjelma. Etene ohjelman antamien ohjeiden mukaisesti. PuMe-ohjelmaa käytettäessä käyttäjällä on oltava täydet muokkausoikeudet kansioon, jonne ohjelma on asennettu. Kun ohjelman asennus on suoritettu, voit käynnistää sen klikkaamalla PuMe-kuvaketta työpöydällä tai käynnistysvalikossa. 2.3 Päivittäminen PuMen päivittäminen internetin kautta: mene osoitteeseen http://sokl.joensuu.fi/saima/pume_downloads1.htm ja etene nettisivulla annettujen ohjeiden mukaisesti. 4 PuMe II käyttöohje
PuMe II - käyttöohje Pikaohje 3 Pikaohje 3.1 Ohjelmiston rakenne Kielen valinta Suomi tai englanti Simuloinnin tietojen syöttö 1. Taimikon alkutiedot Metsätyyppi Taimikon syntytapa Runkoluku alussa 2. Metsänhoitotoimenpiteet Taimikonhoito Pystykarsinta Harvennukset Tietopaketit suomalaisista metsistä Puulajit Metsätyypit Talousmetsät Talousmetsän kehitys ja tyypilliset metsänhoitotoimenpiteet Luontoarvojen huomioiminen metsätaloudessa Luonnontilaiset metsät Luonnontilaisen metsän kehitys Luonnonsuojelu 3. Muut kasvuun vaikuttavat tekijät Lannoitus Neulastuhot 4. Metsikön ikä kasvatuksen lopussa Simuloinnin tulokset Perinteiset metsikkötunnukset Pituus ja latvusraja Läpimitta Pohjapinta-ala Runkoluku Tilavuus Hakkuupoistuma ja luonnonpoistuma Hakkuutulot Biomassat Koko metsikkö Runko Oksat Juuret Neulaset Puun laatu Oksavyöhykkeet Sydän/mantopuu Vuosilustot Kesäpuun osuus Puuaineen tiheys Kuidun pituus Kuidun paksuus Hiilitase ja puiden veden käyttö Hiilen tuotos Kasvu Hengitys Puiden veden käyttö Uusi kasvatus Edellisten simulointien tallennus PuMe II käyttöohje 5
PuMe II - käyttöohje Pikaohje 3.2 Metsän kasvatustietojen syöttö Syötä kasvatettavan metsikön tiedot PuMen pääsivulla (kuva 1). Kun valitset metsikön tietoja, ruudun oikeaan laitaan avautuu kyseiseen aiheeseen liittyvä tietopaketti. Metsikön kasvattamista varten tarvittavat tiedot on esitelty tarkemmin kappaleissa 4.1 4.4. Tietojen syöttö Syötä metsikön tiedot numeroitujen ohjeiden mukaan. Paina lopuksi Kasvata metsä -painiketta. Tietopaketit Samalla kun syötät metsikön kasvatustietoja, ruudun oikeassa laidassa näkyy kyseiseen aiheeseen liittyvä tietopaketti. Videot Tietopaketit sisältävät myös videoita. Aloita videon katselu valitsemalla Play. Kuva 1. Simulaattorin pääsivu. 3.3 Kasvatuksen tulokset Simuloinnin jälkeen voit tarkastella perinteisten metsikkötunnusten, biomassojen, puun laadun ja hiilitaseen kehitystä (kuva 2). Simulaattorin tuottamat tulokset on selitetty tarkemmin kappaleessa 4.5. Aihealueen valinta Valitse tarkasteltava aihealue (perinteiset metsikkötunnukset, biomassat, puun laatu tai hiilitase) ruudun vasemmasta reunasta. Tulokset Valitse tarkasteltava metsikkötunnus ikkunan yläreunassa. Ruudulle avautuu kuvaaja, jossa näkyy tunnuksen kehitys valittuna ajanjaksona (ylempi kuvaaja). Osasta tunnuksia on esitetty myös tunnuksen vuotuinen kasvu (alempi kuvaaja). Käsitteet Ruudun oikeasta reunasta löytyy lyhyt kuvaus valitusta tunnuksesta. Kuva 2. Esimerkki kasvatuksen tuloksista: pohjapinta-alan kehitys. 6 PuMe II käyttöohje
PuMe II - käyttöohje Metsän kasvatus PuMe:lla 4 Metsän kasvatus PuMe:lla 4.1 Taimikon alkutietojen valinta Puulaji Metsätyyppi Syntytapa Alkutiheys Voit valita kasvatettavaksi puulajiksi männyn (Pinus sylvestris) tai kuusen (Picea abies). Voit valita metsätyypiksi joko käenkaali-mustikkatyypin (OMT, rehevin), mustikkatyypin (MT), puolukkatyypin (VT) tai kanervatyypin (CT, karuin). Taimikon perustamistavaksi voit valita luontaisen uudistamisen tai istutuksen. Taimikon syntytavalla jonkin verran vaikutusta simuloinnin tuloksiin, koska istutettujen ja luontaisesti syntyneiden taimikoiden pituusjakaumat eroavat toisistaan. Voit muokata vapaasti sekä istutettujen että luontaisesti syntyneiden taimien lukumäärää. Jos taimikon perustamistavaksi on valittu istutus, oletusarvona käytetään 2000 istutettua tainta/ha. Tällöin myös oletetaan, että alueelle on syntynyt lisäksi luontaisesti 2000 tainta/ha, eli alkutiheys on yhteensä 4000 tainta/ha. Jos taimikon perustamistavaksi on valittu luontainen uudistaminen, luontaisesti syntyneiden taimien oletusarvona on 4000 tainta/ha. Tietopaketit Valitessasi taimikon alkutietoja saat ruudun oikeassa reunassa tietoa suomalaisista puulajeista, metsätyypeistä sekä taimikon perustamistavoista. 4.2 Metsänhoitotoimenpiteiden valinta Taimikonhoito Jos haluat tehdä taimikonhoidon, rastita kohta taimikonhoito ja valitse kasvamaan jätettävien taimien määrä (1800 3000 runkoa/ha). Taimikonhoito tehdään 15-vuotiaana. Pystykarsinta Jos haluat tehdä pystykarsinnan, rastita kohta pystykarsinta ja syötä karsinnan ajankohta (15 35 ikävuotta) ja karsintakorkeus (0 10 m). Harvennukset Voit valita harvennustavan kolmesta vaihtoehdosta: 1. Ei harvennuksia: Metsä kasvatetaan ilman harvennushakkuita. 2. Tapion ohjeella: Metsä kasvatetaan Tapion metsänhoitosuositusten (2006) mukaisesti. Sekä männylle että kuuselle on valittavana kolme käsittelymallia erilaisten tavoitteiden mukaisesti. Männyllä vaihtoehdot ovat: 1) perusmallin mukaiset harvennukset, 2) laatupuun kasvatukseen tähtäävät harvennukset ja 3) intensiivikasvatus. Kuusella vaihtoehtoisia käsittelymalleja ovat: 1) perusmalli, 2) tukkipuun maksimointiin tähtäävä kasvatus ja 3) lyhyeen kiertoaikaan tähtäävä kasvatus. Valittuasi haluamasi käsittelymallin, voit säätää harvennustietoja, kuten harvennusvoimakkuutta (lievin harvennus tehdään Tapion mallin ylärajalle, voimakkain alarajalle) sekä har- PuMe II käyttöohje 7
PuMe II - käyttöohje Metsän kasvatus PuMe:lla vennustapaa (ylä-/alaharvennus). Tapion harvennusmallit toimivat männyllä metsätyypeillä MT, VT ja CT, sekä kuusella metsätyypeillä OMT ja MT. 3. Omilla syöttötiedoilla: Voit syöttää harvennusajankohdat ja -voimakkuudet itse. Voit myös valita jokaiselle harvennukselle erikseen harvennustavan (ylä-/alaharvennus). Tietopaketit Valitessasi metsänhoitotoimenpiteitä voit tutustua sekä talousmetsien tyypillisiin metsänhoitotoimenpiteisiin että luonnontilaisen metsän kehitykseen Suomessa. Voit myös lukea tietopaketit luontoarvojen huomioimisesta suomalaisessa metsätaloudessa ja luonnonsuojelun nykytilasta Suomessa. 4.3 Kuinka vanhaksi metsä kasvatetaan? Metsikön ikä kasvatuksen lopussa Voit valita metsikön iän väliltä 20 150 vuotta. Päätehakkuu ja säästöpuiden määrä kasvatuksen lopussa Jos haluat jättää säästöpuita päätehakkuussa, syötä jäävän puuston määrä (runkoa/ha). Jos et halua tehdä päätehakkuuta, poista rasti tästä kohdasta. 4.4 Metsän kasvatus Kun kaikki tarvittavat tiedot on syötetty, voit kasvattaa metsän. Paina Kasvata metsä -painiketta. 4.5 Kasvatuksen tulokset Kun metsä on kasvatettu, ruutuun avautuu oletuksena Perinteiset metsikkötunnukset -ikkuna. Perinteisten metsikkötunnusten lisäksi voit tarkastella biomassojen, puun laadun ja hiilitaseen kehitystä. Perinteiset metsikkötunnukset Perinteiset metsikkötunnukset -ikkunassa (kuva 3) voit tarkastella metsätaloudessa käytettävien yleisimpien metsikkötunnusten kehitystä. Tunnuksen keskimääräinen kehitys esitetään ikkunan yläosassa ja sen alapuolella on kuvaaja tunnuksen vuosittaisesta kasvusta. Aiheeseen liittyvät käsitteet on selitetty ikkunan oikeassa reunassa. Mukana olevat tunnukset keskipituus ja keskimääräinen latvusraja (m, pohjapinta-alalla painotettu) keskiläpimitta (cm, pohjapinta-alalla painotettu) pohjapinta-ala (m 2 ) runkoluku (runkoa/ha) metsikön tilavuus (m 3 /ha) puun tilavuus (m 3 ) hakkuupoistuma ja luonnonpoistuma (m 3 /ha) hakkuutulot ( /ha) 8 PuMe II käyttöohje
PuMe II - käyttöohje Metsän kasvatus PuMe:lla Muut toiminnot Voit tarkastella valta-, väli- ja alisteisten puiden kehitystä rastittamalla valintaruudut ikkunan yläreunassa kohdassa Näytä puuluokat. Poistumat-ikkunassa voit tarkastella hakkuupoistumaa (kuva 4) ja hakatun puuston arvoa (kuva 5). Voit myös kokeilla tukki-, kuitu- ja energiapuunpuun hinnan, taimikon perustamis- ja hoitokustannusten sekä korkokannan muutosten vaikutusta hakatun puuston arvoon valitsemalla Muokkaa hinnat. Voit viedä hakkuutulot-taulukon Exceliin valitsemalla Avaa Excelissä. Voit tallentaa kuvaajan arvot tekstitiedostoksi klikkaamalla kuvaajaa hiiren oikealla näppäimellä ja valitsemalla Tallenna arvot tiedostoon. Voit kopioida kuvaajat leikepöydälle klikkaamalla kuvaajaa hiiren oikealla näppäimellä ja valitsemalla Kopioi. Kuva 3. Perinteiset metsikkötunnukset: puun pituus. Ylemmässä kuvaajassa näkyy keskipituuden ja latvusrajan kehitys, alemmassa keskipituuden vuotuinen muutos. Kuva 4. Perinteiset metsikkötunnukset: kuitupuun ja tukkipuun hakkuupoistumat. PuMe II käyttöohje 9
PuMe II - käyttöohje Metsän kasvatus PuMe:lla Kuva 5. Perinteiset metsikkötunnukset: hakkuutulot taulukkomuodossa. Taimikonhoidon kustannuksia, kantohintoja sekä laskentakorkokantaa voidaan muuttaa klikkaamalla tekstiä Muokkaa hinnat. Taulukon tiedot voidaan viedä myös Exceliin valitsemalla Avaa Excelissä. Biomassat Biomassat-ikkunassa (kuva 6) esitetään kuivapainoina metsän kokonaisbiomassan kehitys, sekä puun eri osien biomassojen kehitys metsikkö- ja puutasolla. Tunnuksen keskimääräinen kehitys esitetään ikkunan yläosassa ja sen alapuolella on kuvaaja tunnuksen vuosittaisesta nettokasvusta. Aiheeseen liittyvät käsitteet on selitetty ikkunan oikeassa reunassa. Mukana olevat tunnukset metsikön kokonaisbiomassa (kg/ha) neulasten, oksien, rungon, hienojuurien sekä kuljetusjuurien biomassa (metsikkö (kg/ha) ja puu (kg)) Muut toiminnot Voit tarkastella valta-, väli- ja alisteisten puiden kehitystä rastittamalla valintaruudut ikkunan yläreunassa. Voit tallentaa kuvaajan arvot tekstitiedostoksi klikkaamalla kuvaajaa hiiren oikealla näppäimellä ja valitsemalla Tallenna arvot tiedostoon. Voit kopioida kuvaajat leikepöydälle klikkaamalla kuvaajaa hiiren oikealla näppäimellä ja valitsemalla Kopioi. Kuva 6. Metsikön puiden kokonaisbiomassa. Ylimmässä kuvaajassa näkyy kokonaisbiomassan kehitys ositteittain, keskimmäisessä puun eri osien osuudet kokonaisbiomassasta ja alimmassa kuvaajassa kokonaisbiomassan vuotuinen nettokasvu. 10 PuMe II käyttöohje
PuMe II - käyttöohje Metsän kasvatus PuMe:lla Puun laatu Puun laatu -ikkunassa (kuva 7) voit tarkastella valta-, väli- ja alisteisten puiden rakennetta harvennusten ajankohdilla ja kasvatuksen lopussa. Puun rakenteeseen liittyvät käsitteet on selitetty ikkunan vasemmassa reunassa. Puun laatu runkomuoto rungon jakautuminen sydän- ja mantopuuhun oksaton vyöhyke, kuolleiden oksien vyöhyke, elävien oksien vyöhyke Kuva 7. Puun runkomuoto, sydänpuun raja ja oksavyöhykkeet. Puuaineen ominaisuudet tarkemmin Valitsemalla Puun laatu -ikkunassa kohdan Puuaineen ominaisuudet tarkemmin pääset tarkastelemaan lisää puuaineen ominaisuuksia (kuva 8). Vasemmanpuoleisessa kuvaajassa näkyy tarkasteltavan ominaisuuden vaihtelu rungon sisällä. Oikeanpuoleisessa kuvaajassa näkyy ominaisuuden jakauma eli kunkin luokan osuus (%) rungon tilavuudesta. Mukana olevat puuaineen ominaisuudet: vuosilustot kesäpuun osuus (%) puuaineen tiheys (kg/m 3 ) kuidun pituus (mm) kuidun paksuus (mm) Muut toiminnot Voit muuttaa puuaineen ominaisuuksien kuvaamiseen käytettävää väriluokitusta valitsemalla Väriasetukset ruudun yläreunasta Kuvaajien asetuksia voit muuttaa klikkaamalla kuvaajaa hiiren oikealla näppäimellä ja valitsemalla Set charts. Voit rajata rungosta haluamasi osan (vaaka- ja pystysuunnassa), jolloin voit tarkastella ominaisuuksien jakaumaa valitussa puun osassa. Rajattava alue määritetään ruudun alareunassa. Voit tallentaa kuvaajien arvot tekstitiedostoksi valitsemalla Tallenna. Voit kopioida kuvaajat leikepöydälle klikkaamalla kuvaajaa hiiren oikealla näppäimellä ja valitsemalla Copy to clipboard. PuMe II käyttöohje 11
PuMe II - käyttöohje Metsän kasvatus PuMe:lla Hiilitase Kuva 8. Puuaineen ominaisuudet tarkemmin: puuaineen tiheys. Hiilitase-ikkunassa (kuva 9) voit tarkastella metsikön hiilitaseen kehitystä sekä puiden veden käyttöä. Metsikön hiilen kokonaistuotos on jaettu kasvuun ja hengitykseen. Näistä kasvu vielä jakautuu nettokasvuun ja kariketuotokseen. Hiilitaseeseen liittyviä käsitteitä on selitetty ikkunan oikeassa reunassa. Mukana olevat tunnukset hiilen kokonaistuotos (kg hiiltä/ha/v) kokonaistuotos neulasyksikköä kohden (kg hiiltä/kg kuivapaino/v) kokonaiskasvu, nettokasvu ja kariketuotos (kg hiiltä/ha/v) kokonaishengitys, kasvuhengitys ja ylläpitohengitys (kg hiiltä/ha/v) puiden veden käyttö (litraa/ha/v) Muut toiminnot Voit tallentaa kuvaajan arvot tekstitiedostoksi klikkaamalla kuvaajaa hiiren oikealla näppäimellä ja valitsemalla Tallenna arvot tiedostoon. Voit kopioida kuvaajat leikepöydälle klikkaamalla kuvaajaa hiiren oikealla näppäimellä ja valitsemalla Kopioi. Kuva 9. Metsikön hiilitaseen kehitys. Ylemmässä kuvaajassa näkyy metsikön puiden hiilen vuotuinen kokonaistuotos ja alemmassa kuvaajassa kokonaistuotos neulasyksikköä kohden. 12 PuMe II käyttöohje
PuMe II - käyttöohje Metsän kasvatus PuMe:lla 4.6 Uusi kasvatus Jos haluat tehdä uuden kasvatuksen, valitse Metsän kasvatus - Uusi kasvatus. Näytölle avautuu ikkuna, jossa kysytään haluatko tallentaa edellisen kasvatuksen tiedot. Huom! Voit tallentaa 1-2 edellisen kasvatuksen tiedot ja vertailla tuloksia uuden kasvatuksen tietoihin. Vertailtavana voi siis olla kerrallaan korkeintaan kolme erilaista kasvatusta. Viimeisin kasvatus näkyy kuvaajissa punaisella, sitä edellinen sinisellä ja vanhin vihreällä värillä. Edellisten kasvatuksen tiedoista tallentuvat keskitunnukset ja kokonaismäärät, eri puuluokkien ja ositteiden tiedot eivät tallennu. PuMe II käyttöohje 13
PuMe II - käyttöohje PuMe:n tietopaketit 5 PuMe:n tietopaketit PuMe sisältää tietopaketit (tekstiä, kuvia, videoita) seuraavista suomalaisiin metsiin liittyvistä aiheista: Puulajit Metsätyypit Tyypilliset metsänhoitotoimenpiteet talousmetsissä Luontoarvojen huomioiminen metsätaloudessa Luonnontilaisen metsän kehitys Luonnonsuojelu Suomessa Kun valitset simuloinnin tietoja, avautuu kyseiseen aiheeseen liittyvä tietopaketti automaattisesti ruudun oikeaan laitaan (kuva 10). Voit selata tietopaketteja myös suoraan ruudussa näkyvistä linkeistä. Kuva 10: Esimerkki: jos valitset harvennustavaksi Tapion ohjeen mukaiset harvennukset, ruudun oikeaan laitaan avautuu tietopaketti tyypillisistä metsänhoitotoimenpiteistä suomalaisessa talousmetsässä. Tietopakettien lähteet Hyvän metsänhoidon suositukset. 2001. Metsätalouden kehittämiskeskus Tapio, Helsinki. Kellomäki, S. 1991. Metsäekologia. Silva Carelica 7. Joensuun yliopisto. Metsätieteellinen tiedekunta. Kuusipalo, J. 1996. Suomen metsätyypit. Kirjayhtymä, Helsinki. Kärkkäinen, M. 2003. Puutieteen perusteet. Metsälehti kustannus, Helsinki. Lehto, J. 1978. Käytännön metsätyypit. Kirjayhtymä, Helsinki. Metsähallituksen www-sivut (http://www.metsa.fi) Mielikäinen, K. ja Riikilä, M. (toim.).1997. Kannattava puuntuotanto. Metsälehti kustannus, Helsinki. Mäkelä, A., Mäkinen, H., Vanninen, P., Hynynen, J., Kantola, A. ja Mielikäinen, K. 2000. Männiköiden tuotoksen ja laadun ennustaminen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 794. Nikinmaa, E., Kaipiainen, L., Mäkinen, M., Ross, J. ja Sasonova, T. 1996. Geographical variation in the regularities of woody structure and water transport. Acta Forestalia Fennica 254. Tapion taskukirja. 1997. Metsälehti Kustannus, Helsinki. 14 PuMe II käyttöohje
PuMe II - käyttöohje PipeQual - kasvumalli 6 PipeQual - kasvumalli PuMe -simulaattorin metsänkasvun mallina käytetään Helsingin yliopiston metsäekologian laitoksella kehitettyä PipeQual-mallia (kuva 11). PipeQual on puun elintoimintoihin perustuva kasvumalli, jossa metsikön kehitys lasketaan puittain siten, että kukin tarkasteltava puu edustaa kokoluokkansa keskipuuta. Mallissa ylimmän tason muodostaa koko puun malli, jossa puun tilaa kuvataan sen biomassoilla, pituudella, läpimitalla ja muilla puutason tunnuksilla. Kasvun laskenta tapahtuu puutasolla. Puutason malli käyttää rakenteellisia vakioita, jotka lasketaan kiehkuroittain. Kiehkurataso saa puutasolta kokonaiskasvun, joka jaetaan kiehkuroiden kesken puun koon ja rakenteen perusteella. Kiehkuratason malli päivittää vuosittain jokaiselle kiehkuralle esimerkiksi kiehkuran oksamäärän, neulasmassan ja rungon läpimitan kiehkuran alapuolella. Kiehkuratasolle asti malli perustuu yksinomaan puiden elintoimintoihin. Alimmalla hierarkiatasolla kiehkuran oksien kokonaiskasvu jaetaan yksittäisten oksien kesken ja oksille ennustetaan erilaisia ominaisuuksia, kuten oksakulma ja oksan suunta. Oksatason laskenta perustuu tilastollisiin malleihin. Rakenneparametrit Kasvun jakauma kiehkuroissa Alkutila Koko puu Kiehkura Oksa Biomassat Pituus Latvusraja Läpimitta Oksien lkm Oksien koko Kuva 11. PipeQual-mallin rakenne PipeQual-mallissa puiden ja metsikön kasvu johdetaan fotosynteesissä tuotetun hiilen määrästä. Vuotuiseen kasvuun käytetään se hiilimäärä, joka fotosynteesistä jää jäljelle, kun kasvu- ja ylläpitohengitys ovat kuluttaneet osansa. Koska kasvua mitataan hiiliyksiköissä, myös puun tila esitetään eri osien hiilivarastoina. Hiilen osuus kuiva-aineesta on likimain vakio, n. 48 %, joten hiilivarastoista päästään suoraan puun biomassan määrään. Ennuste seuraavan vuoden biomassoille saadaan, kun biomassoihin lisätään vuosittain niiden kasvu ja vähennetään tuotetun karikkeen määrä. Kasvua ennustettaessa täytyy tietää puun vuotuisen kokonaistuotoksen lisäksi sen jakautuminen puun eri osiin. Kasvun jakautuminen muovaa puun rakennetta ja vaikuttaa tulevaan kasvuun. Tulevan kasvun ennustamiseksi on tiedettävä, miten kasvu jakautuu tuottavien (neulaset ja hienojuuret) sekä tukevien ja kuluttavien (runko, oksat ja paksut juuret) rakenteiden välille. Syntyvä rakenne vaikuttaa myös puun asemaan muihin puihin nähden. Kasvun jakautuminen johdetaan mallissa oletuksesta, että puut ovat evoluutiossa kehittyneet hyödyntämään käytettävissä olevia resursseja mahdollisimman tehokkaasti. Sen takia kasvussa ei tehdä hukkasijoituksia, vaan eri osia kasvatetaan vain tarpeellinen määrä. Tämän takia tietyllä kasvupaikkatyypillä neulaston ja hienojuuriston suhteet pysyvät vakaina. Tällaisia aineenvaihdunnan tehokkuudesta johtuvia rakenteellisia säännönmukaisuuksia kutsutaan toiminnalliseksi tasapainoksi. Niitä käytetään mallissa hyödyksi laskettaessa kasvun jakautumista rakenteiden välille. Hiilitaseen laskenta Hiilitase lasketaan mallissa vuosittain, ja arviot vuotuisista prosessien nopeuksista perustuvat tutkimustuloksiin, joissa mittauksia on tehty kasvukauden kuluessa versoista ja puun osista. Mallissa vuodet on oletettu keskenään samankaltaisiksi keskiarvovuosiksi. Ympäristötekijöiden vaikutukset sisältyvät mallissa käytettyihin aineenvaihduntanopeuksia kuvaaviin parametreihin, esimerkiksi fotosynteesituotokseen neulasyksikköä kohti täydessä valossa tai mantopuun hengitysnopeuteen massayksikköä kohti. PuMe II käyttöohje 15
PuMe II - käyttöohje PipeQual - kasvumalli Fotosynteesi lasketaan mallissa puun neulasmassan, valoaseman ja latvuksen pituuden perusteella. Las- otetaan huomioon sekä muiden puiden varjostus että itsevarjostus. kennassa Hengitys jaetaan kasvu- ja ylläpitohengitykseen. Kasvuhengitys on suoraan verrannollinen kokonaiskasvuun. Ylläpitohengitys taas on suhteessa hengittävän, elävän aineen massaan. Hengittävää solukkoa puissa on neulasissa ja hienojuurissa sekä oksien, juurten ja rungon mantopuussa. Lisätietoa PipeQual-mallista: Mäkelä, A. 1997. A carbon balance model of growth and self-pruning in trees based on structural relationships. For. Sci. 43: 7-24. Mäkelä, A. 2002. Derivation of stem taper from the pipe theory in a carbon balance framework. Tree phy- 22, 891-905. siology Mäkelä, A., Mäkinen, H., Vanninen, P., Hynynen, J., Kantola, A. & Mielikäinen, K. 2000. Männiköiden tuotok- ja laadun ennustaminen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja sen 79 16 PuMe II käyttöohje
Liite 1 Harjoitustyö PuMe-simulaattorilla (Kasvu- ja tuotosoppi 2006) Sanna Härkönen (sanna.harkonen@joensuu.fi) PuMe II -projekti, Joensuun yliopisto, Metsätieteellinen tiedekunta Sisältö Johdanto o PuMe-simulaattori ja sen taustalla oleva PipeQual -kasvumalli Simulointiharjoitus yksin/parityönä o Simuloinnit PuMella o Raportti Power point esityksen laatiminen ryhmätyönä o Esityksen laatiminen simulointien ja kirjallisuuden perusteella Esitykset ja keskustelu (2 h) o Esitykset (n. 20 min/ryhmä) + keskustelu (10 min/aihe) Tehtävä 1: simulointiharjoitus Toimit metsänhoidon neuvojana ja saat asiakkaaksesi kaupunkilaismetsänomistajan, jolla on hyvin hatarat tiedot metsän kasvusta. Metsänomistaja ei ole varma tavoitteistaan, vaan miettii metsänsä hoitoa hakkuutulojen lisäksi myös energiapuun tuotannon, puun laadun parantamisen, biodiversiteetin ja virkistyskäytön kannalta. Metsänomistaja haluaa perustellut vastaukset seuraaviin kysymyksiin: 1. Miten kuusen ja männyn kasvutavat eroavat toisistaan ja miten kasvupaikkatyyppi vaikuttaa metsän kehitykseen? Perustelut? (tarkasteltavat tunnukset: pituus, latvusraja, läpimitta, tilavuus) 2. Mitä vaikutusta erilaisilla harvennustavoilla (ylä/ala) ja harvennusvoimakkuuksilla (voimakas/lievä) on puuston kehitykseen? Perustelut? (tarkasteltavat tunnukset: pituus, latvusraja, pohjapinta-ala, runkoluku, metsän tilavuus, harvennettu vs. harventamaton metsä) 3. Miten metsänhoito vaikuttaa tukki- ja kuitupuun hakkuutuloihin? Perustelut? (tarkastel- tunnukset: keskimääräiset hakkuutulot/vuosi, korkokannan ja hintojen vaikutus, hoi- tavat dettu metsä vs. hoitamaton metsä) 4. Miten metsänhoito vaikuttaa saatavaan energiapuun määrään? Perustelut? (tarkastelta- tunnukset: keskimääräinen energiapuun tuotos/vuosi, koko puuston käyttäminen vat energiapuuna vs. hukkapuun, oksien ja juurten hyödyntäminen) 5. Miten metsänhoito vaikuttaa puuaineen laatuun (tukkipuu)? Perustelut? (tarkasteltavat tunnukset: puuaineen tiheys, kuivaoksaraja, latvusraja, hoidettu metsä vs. hoitamaton metsä, nopea vs. hidas kasvu) 6. Miten metsänhoito vaikuttaa metsän biodiversiteettiin ja virkistyskäyttömahdollisuuk- Perustelut? (tarkasteltavat tunnukset: keskimääräinen luonnonpoistuma/vuosi, siin? puuston kokojakauma, runkoluvun kehitys, hoidettu metsä vs. hoitamaton metsä) Tee erilaisia simulointeja PuMella. Kokoa simulointien perusteella raportti, jossa selität perus- vastauksesi metsänomistajan tellusti kysymyksiin.
Liite 1 Simuloinnit Kokeile simulointeja o Erilaisilla alkutiheyksillä o Erilaisilla metsänhoitovaihtoehdoilla (Tapion ohjeen mukaiset käsittelyt/oma harvennusohjelma (ylä/alaharvennukset)/ei harvennuksia jne.) Tee simulointeja sekä kuusella että männyllä ja eri metsätyypeillä. Raportti Esitä vastaukset kysymyksiin 1-6 biologisine perusteluineen, liitä mukaan havainnollistavia kuvaajia simuloinneista Liitä mukaan lista siitä, millaisia simulointeja teit Tehtävä 2: Power point esityksen laatiminen ryhmätyönä Jokainen ryhmä valitsee yhden edellisen tehtävän aiheista (kohdat 3-6): - hakkuutulojen maksimointi - energiapuun määrän maksimointi - tukkipuun laadun parantaminen - metsän biodiversiteetin ja virkistyskäyttömahdollisuuksien parantaminen Aiheesta laaditaan simulointiharjoituksen ja mahdollisten lisäsimulointien perusteella Power point -esitys. Liittäkää esitykseen havainnollistavia kuvaajia simuloinneista. Esityksen sisältö: Lyhyt johdanto aiheeseen Millainen oli paras simulointi tavoitteenne kannalta? Entä huonoin? Miten erilaiset metsänkäsittelyt (alkutiheys, harvennukset) vaikuttivat tavoitteenne saavut- Vertailkaa tuloksianne kirjallisuuteen (ainakin 2 lähdettä) tamiseen? Mitkä ovat tärkeimmät biologiset perusteet päätelmienne taustalla? Millaista metsänkäsittelystrategiaa suosittelette tavoitteenne saavuttamiseksi? Mitä vaikuvaikutusta tällä voi olla tavoitteenne tuksia sillä on muihin tavoitteisiin? Tänä vuonna julkaistaan uudistetut Tapion metsänhoito-ohjeet, joissa aiotaan alentaa minimihakkuuikää ja -läpimittaa. Mitä kannalta? Keskustelu esityksen jälkeen: Mitä eroja simuloitujen tulosten ja todellisuuden välillä mahdollisesti on? Mitä muita tekijöitä todellisuudessa pitäisi ottaa huomioon pyrittäessä tähän tavoittee- seen? Muutamia lähdevinkkejä: Hakkuutulot: Mielikäinen, K. ja Riikilä, M. (toim.).1997. Kannattava puuntuotanto. Energiapuu: http://www.finbioenergy.fi/ Puun laatu: Kärkkäinen, M. 2003. Puutieteen perusteet Biodiversiteetti ja virkistyskäyttö: http://www.wwf.fi/wwf/www/uploads/pdf/metsasoikoon100dpi.pdf
Liite 2 Harjoitukset PuMe-simulaattorilla Esimerkki harjoitustehtävistä ammattiopetuksessa: Olli Sairanen, Savonlinnan ammatti- ja aikuis- opisto, Varpala Opiskele metsänkasvatusta, -tuottoa ja metsäluontoa seuraavien tehtävien avulla. Vastaa seuraaviin kysymyksiin tutki- malla PuMen tietopaketteja. 1. Mitä tarkoitetaan metsätyypillä? 2. Minkä metsätyypin metsikkö on kyseessä, jos siellä kasvaa esim. metsäkortetta, metsämansikkaa ja vadelmaa? 3. Mitä luontaisen uudistamisen menetelmiä männyllä käytetään? 4. Kummalle seuraavista metsätyypeistä, kuivalle kankaalle vai tuoreelle kankaalle, luontainen uudistaminen sopii paremmin? 5. Valitse harvennustavaksi ei harvennuksia. Täältä pääset opiskelemaan luonnontilaisen metsikön kehitystä. Tutustu aiheeseen katsomalla lyhyet videomateriaalit ja lukemalla tekstit. (Mikäli ohjelmassa on oletuksena jo kohta ei harvennuksia, klikkaa ensin esim. Tapion ohjeella -kohtaa, jonka jälkeen palaa kohtaan ei harvennuksia.) 6. Kuvaile lyhyesti luontaisen metsikön kehityskaarta. Aloita nyt varsinainen metsikön kasvatus ja simuloi ohjelman avulla metsikön kehitystä. Aluksi ohjelmalle täytyy ker- toa millaista metsää halutaan kasvattaa, mitä metsänhoitotoimenpiteitä tehdään, ja kuinka monta vuotta metsää kasvatetaan (PuMe:n aloitussivu, kohdat 1-5): Valitse puulajiksi mänty Valitse metsätyypiksi puolukkatyyppi (kuivahko kangas) Taimikon perustamistavaksi luontainen Taimien lukumäärä kasvatuksen alussa 6000 kpl/ ha Metsänhoitotoimenpiteet kohtaan taimikonhoito tehty, jäävä puusto 2200 kpl/ha Harvennukset kohtaan valitaan Ei harvennuksia Muita kasvuun vaikuttavia tekijöitä ei valita Metsikön ikä kasvatuksen lopussa 120 Päätehakkuu tehdään kasvatuksen lopussa Säästöpuita ei jätetä Lopuksi valitse Kasvata metsä. 7. Metsän kasvatuksen jälkeen saat kasvatuksen tulokset kohdasta perinteiset metsikkötunnukset. Kuinka pitkiksi metsäsi puut kasvoivat (puiden pituus 120 vuoden iässä)? 8. Mitä tarkoitetaan runkoluvulla? 9. Mitä runkoluvulle tapahtui kasvatuksen (120 v.) aikana ja mikä aiheutti siinä muutoksia? 10. Kuinka paljon metsäsi kasvoi puuta kaikkiaan (m 3 / ha)? 11. Kuinka paljon metsääsi kertyi luonnonpoistumaa (m 3 / ha)? 12. Metsänkasvattajaa kiinnostaa rahallinen tuotto. Mikä on hakatun puuston kokonaismäärä ja arvo?
Liite 2 13. Mitä tarkoitetaan biomassalla? 14. Kuinka paljon (kg/ha) metsässäsi on biomassaa 120 vuoden iässä? 15. Järjestä seuraavat puun osat suuruusjärjestykseen pienimmästä suurimpaan biomassan mukaan. a. Neulaset b. Oksat c. Runko d. Juuret Nyt olet kasvattanut yhden puusukupolven ja tarkastellut puiden kasvua tuloksien perusteella. Aloitetaan seuraavaksi uusi kasvatus. Valitse ruudun yläreunassa METSÄN KASVATUS UUSI KASVATUS. Käytä muuten samoja tietoja kuin ensimmäisessä kasvatuksessa, mutta tee uuden kasvatuksen alkutietoihin kolme muutosta: valitse puulajiksi kuusi, metsätyypiksi tuore kangas ja kohtaan harvennukset Tapion ohjeella. Opiskele tässä vaiheessa metsänkasvatuksen työvaiheita videoaineiston avulla. Videot löydät uuden kasvatuksen valit- tuasi kohdasta harvennukset Tapion ohjeella. Lopuksi kasvata metsä. 16. Mikä on puiden läpimitta kasvatuksen lopussa? 17. Mikä on metsikön puuston tilavuus (m 3 / ha) kasvatuksen lopussa? 18. Mitä tarkoitetaan hiilitaseella? 19. Kuinka paljon tällä kertaa on luonnonpoistumaa? 20. Miksi luonnonpoistumaa on nyt näin vähän? 21. Kun tarkastelet metsikön tilavuuden kehittymistä, huomaat kuinka metsikkösi puusto on aina välillä vähentynyt. Mistä tämä johtuu? 22. Mitä tarkoitetaan hiilen tuotoksella? 23. Mitä tarkoitetaan mantopuulla ja sydänpuulla? 24. Kuinka paljon 100-vuotias kuusimetsä kuluttaa vettä vuodessa?