14 Kannonnostoalojen lehtipuun määrä ja sen vaihtelu

Bioenergiaa metsistä Tutkimus- ja kehittämisohjelman keskeiset tulokset Metlan työraportteja 289: 129 134 14 Kannonnostoalojen lehtipuun määrä ja sen vaihtelu Timo Saksa Tiivistelmä Laajamittainen kantojennosto alkoi Etelä-Suomessa 2000-luvun alussa. Tutkimuksessa selvitettiin uudistamistulosta ja erityisesti koivun luontaista taimettumista kannonostoaloilla verrattuna mätästäen muokattuihin aloihin. UPM-Kymmenen mailta mitattu tutkimusaineisto koostui 37:stä, 4 9 vuotta vanhasta kannonnostoalasta ja 10:stä vastaavan ikäisestä tavanomaisesti muokatusta uudistusalasta, joilta kantoja ei nostettu. Kannonostoaloilla rikkoutuneen maanpinnan osuus oli tavanomaisesti muokattuja aloja suurempi ja luontainen taimettuminen näytti jatkuvan kannonnoston jälkeen tavanomaista maanmuokkausta pidempään. Koivun taimettuminen oli kannonnoston jälkeen runsaampaa (keskimäärin 19 700 koivua hehtaarilla) kuin tavanomaisesti muokatuilla aloilla (keskimäärin 15 500 koivua hehtaarilla), mutta suuren hajonnan vuoksi keskiarvot eivät eronneet toisistaan. Aineistosta laaditun sekamallin mukaan koivun taimettuminen oli runsainta hienojakoisilla, kosteilla kivennäismailla sekä turvepintaisilla kohteilla. Kannonnoston/muokkauksen jälkeisen touko-kesäkuun lämpöisyys ja seuraavan kesän touko-kesäkuun sateisuus edistivät koivun taimettumista. Abstract In southern Finland, large-scale stump harvesting from regeneration areas began in the early 2000s. At that time, stump harvesting and additional soil scarification for planting was performed simultaneously. The aim of this study was to investigate the regeneration result, particularly the outcome of the natural regeneration of birch after stump harvesting, compared to the result achieved on a conventionally soil prepared area without stump lifting. The study material consisted of 37 stumpharvested areas 4 9 years old, and 10 conventionally soil prepared regeneration areas of a corresponding age. In stump-harvested areas, the share of disturbed soil surface seemed remarkably higher and the time for seedling emergence longer than in conventionally soil prepared areas without stump lifting. The number of birch seedlings was somewhat higher after stump lifting (mean 19 700 birch seedlings ha -1 ) than after conventional soil preparation (mean 15 500 birch seedlings ha -1 ), but there was huge variation between regeneration areas. Birch regeneration was most abundant on fine textured, moist mineral soils or peat layered spots. The mean temperature in June and July during the first summer, and rainfall in June and July during the second summer after the stump harvest, correlated positively with the abundance of birch seedlings. 129

14.1 Johdanto Kannonnostossa maanpintaa rikkoutuu laajemmalta pinta-alalta kuin ilman kantojen nostoa toteutetussa maanmuokkauksessa. Laikkumätästyksessä maanpintaa paljastuu 20 30 %, mutta kannonnostossa rikkoutuneen maanpinnasta osuuden voidaan arvioida olevan kaksinkertainen, 40 90 %. Kardellin (1992) 1970-luvun lopulla perustetuilla kannonnostokokeilla (Pallarin kantoharvesteri) vaurioituneen maapinnan osuus oli keskimäärin 67,5 %. Metsätehon pienehkön selvityksen mukaan maata muokkautui 65 90 % kannonnoston yhteydessä (Strandström 2007). Kardellin (1992) koekentillä (vastaavat keskiarvoltaan eteläisimmän Suomen olosuhteita) kasvipeitteettömän pinnan osuus pieneni kannonnoston jälkeen keskimäärin kymmenellä %-yksiköllä vuodessa ja hänen arvionsa mukaan kasvipeite saavutti maksiminsa yhdeksäntenä kasvukautena. Etelä-Suomen olosuhteissa kasvillisuus valtaa aurausjäljen 5 6 vuoden kuluessa (Kellomäki 1972, Palviainen ym. 2007), mikä vastannee myös mätästysjäljessä tapahtuvaa kasvillisuuden invaasiota. Näin ollen kannonnostojäljessä rikkoutuvan maanpinnan osuus on suurempi ja se pysyy huomattavasti pidemmän ajan osittain kasvipeitteettömänä kuin tavanomaisessa muokkauksessa. Runsas kivennäismaapinnan paljastuminen ja humuskerroksen rikkoontuminen parantaa luontaisen taimettumisen edellytyksiä (esim. Raulo ja Mälkönen 1976, Kotisaari 1982, Saksa 1992). Kardellin (1992) mukaan kannonnostoaloille syntyi 7 8 vuoden kuluessa 1,5 -kertainen määrä luontaisia taimia laikutus- ja äestysaloihin verrattuna. Valtaosa luontaisista taimista oli lehtipuita (keskimäärin 77 %), mutta kannonnosto paransi myös havupuiden taimettumista, joiden osuus nousi kannonnostoaloilla kaksinkertaiseksi (25 %:iin) laikutus- ja äestysaloihin verrattuna (Kardell 1992). Tunnetusti luontainen taimettuminen vaihtelee suuresti kohteiden välillä ja yksittäiselläkin uudistusalalla luontaisen taimettumisen tulos on yleensä tilajärjestykseltään hyvin ryhmittäinen. Maaperän kosteuden sekä siemennyskykyisen reunametsän läheisyyden tiedetään vaikuttavan positiivisesti luontaiseen taimettumiseen (esim. Kardell 1992). Lisäksi siemenen itämisajankohdan ja sirkkataimien alkukehityksen aikaiset sääolosuhteet vaikuttavat oleellisesti luontaiseen taimettumiseen. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää miten kantojen korjuu vaikuttaa hakkuualan luontaiseen taimettumiseen. Kannonnostoalojen luontaisen taimettumisen arvioimiseksi ja sen vaihteluiden selvittämiseksi mitattiin taimettumistulos 4 9 vuotta sitten tehdyiltä kannonnostoaloilta. Vertailuksi mitattiin samalta maantieteelliseltä alueelta tavanomaisilta, mätästäen muokatuilta aloilta luontaisen uudistamisen tulos. 14.2 Aineisto ja menetelmät 14.2.1 Aineiston yleiskuvaus Tutkimuksen aineistoksi pyrittiin saamaan edustava otos 2000-luvun alun kannonnostoaloja. UPM-Kymmenen Metsän uudistamisinventoinnin rekisteristä pyrittiin etsimään uudistusalat, joilta kannot oli nostettu vuosien 2001 2005 aikana. Kannonnostoa ei kuitenkaan oltu rekisteröity systemaattisesti uudistamisinventointiaineistoon (tai muuhunkaan rekisteriin) ja näin suunnatun otoksen tekeminen kaikista UPM-Kymmene Metsän kannonnostokohteista ei onnistunut. Sen sijaan mitattavat kannonnostokohteet määritettiin metsänhoitoesimiesten toimesta vuosien 2001 2005 kuusen istutusaloista UPM-Kymmenen Metsän kuuden eteläisen piirin alueelta. Mitatut kohteet sijaitsivat Etelä-Karjalan (Suomenniemi), Kymenlaakson (Anjalankoski, Jaala, Iitti, Kotka), Etelä-Savon (Mäntyharju, Hirvensalmi), Pirkanmaan (Juupajoki, Kuhmalahti, Orivesi) ja Keski-Suomen (Joutsa, 130

Jämsä, Keuruu, Kuhmoinen, Multia) maakunnissa (kuva 14.1). Kaikkiaan syksyllä 2008 ja 2009 mitattiin 37 kannonnostoalaa sekä 10 verrokkialaa kohteista, joista kantoja ei ollut nostettu. Kannonnostot oli tehty vuosina 2001 2005. Pääosa niistä oli tehty joko kesällä tai syksyllä. Vain neljässä kohteessa nosto oli tehty ennen kesäkuun alkua. Verrokkialoilla maanmuokkaus oli tehty vuosina 2000 2004 ja pääosa näistä oli syksyllä muokattuja. Kannonnostoaloista pääosa oli istutettu joko kesällä (21 kohdetta) tai syksyllä (10 kohdetta). Verrokkialoista valtaosa oli istutettu keväällä tai aivan alku kesästä (8 kohdetta). Kannonnostokohteista yhdeksän oli istutettu koneella. 65 N 60 N 21 E 30 E Kuva 14.1. Kohteiden sijainti Etelä-Suomessa (kannonnostoala = vihreä ympyrä, verrokkiala = ruskea ympyrä). Kannonnosto- ja verrokkialojen välillä ei ollut eroa hakkuun ja istutuksen välillä kuluneessa ajassa (keskimäärin 17 kuukautta), mutta kannonnostoaloilta löytyi pisin (35 kk) hakkuun ja viljelyn välinen aika. Hakkuun jälkeen kantojen nosto oli tehty keskimäärin 10 kuukauden kuluttua. Kannonnostosta / maanmuokkauksesta (verrokkialat) kuluneiden kasvukausien määrä vaihteli neljästä yhdeksään (taulukko 14.1). Valtaosalla mittauskohteista oli kulunut 5 7 kasvukautta kannonnostosta / muokkauksesta uudistamistuloksen mittaukseen (34 alaa). Taulukko 14.1. Aineiston jakautuminen kannonnostosta/muokkauksesta kuluneiden kasvukausien mukaan. Kasvukausia Kannonnostoalat Verrokkialat 4 4 0 5 10 2 6 8 2 7 10 2 8 3 2 9 2 2 Yhteensä 37 10 14.2.2 Inventointimenetelmä ja aineiston analysointi Tutkimuskohteilta taimikon tila mitattiin metsänuudistamisen laadun seurannassa käytetyllä inventointimenetelmällä (Saksa & Kankaanhuhta 2007). Inventoinnissa käytettiin linjoittaista tasavälistä ympyräkoealaotantaa, jossa koealan koko oli 20 m 2 (säde 2,52 m). Mitattujen koealojen lukumäärä vaihteli uudistusaloittain 13:sta 21:een. Kultakin koealalta määritettiin koealan edustaman alan kasvupaikkaluokka (lehto, lehtomainen, tuore, kuivahko, kuiva / vastaava turvemaiden luokitus), maalaji (karkea, keskikarkea, hieno, turve), muokkaustapa (laikutus, mätästys, kannonnosto) sekä arvioitiin oliko kivisyys tai märkyys alentaneet uudistamistulosta. Koealoilta laskettiin kasvatettavien, taimikonhoidossa jäävien istutustaimien sekä kasvatettavien luontaisten taimien lukumäärä puulajeittain sekä taimien kokonaismäärä puulajeittain (mänty, kuusi, koivu, muut) eritellen. 131

Havupuutaimikon kehitystä haittaavan lehtipuuston määrän tarkemmaksi arvioimiseksi mitattiin kaksi metrin säteistä ympyräkoealaa, jotka sijoitettiin inventointilinjalle 2 metrin päähän varsinaisen inventointikoealan keskipisteestä. Näiltä vesakkokoealoilta määritettiin maalaji (kuten koko koealalta), mitattiin humuksen paksuus (cm) sekä määritetään pohjakerroksen laji sekä laskettiin erikseen koivujen, leppien ja muiden lehtipuiden versojen ja perkauskantojen lukumäärät. Aineiston analysointivaiheessa liitettiin kannonnostoa / maanmuokkausta seuranneiden kolmen kasvukauden touko-, kesä-, heinä- ja elokuun sademäärät ja keskilämpötilat (Ilmatieteen-laitos; Venäläinen ym. 2005) kunkin uudistusalan sijainnin perusteella. Aineiston perusanalysoinnissa käytettiin SPAW ohjelmistoa ja koivun tiheyttä selitettiin MLWin-ohjelmistolla laaditulla sekamallilla, jossa voitiin ottaa huomioon aineiston hierarkkinen rakenne (vesakkokoeala taimikoeala taimikko). 14.3 Tulokset 14.3.1 Uudistamistulos Kasvatuskelpoisten istutustaimien keskitiheys oli 1 520 kappaletta hehtaarilla sekä kannonnostoaloilla että verrokkialoilla (vaihteluväli 820 1 590, kuva 14.2). Kasvatettavan puuston kokonaistiheyteenkään kantojen nosto ei aiheuttanut eroa. Lehtomaisen kankaan kohteilla taimikoiden keskimääräinen tiheys oli 1 675 tainta hehtaarilla (vaihteluväli 1 285 1 920) ja tuoreen kankaan kohteilla 2 260 tainta hehtaarilla (vaihteluväli 1 370 3 470). Ainoa ero kasvatettavan puuston tiheydessä oli luontaisen kuusen taimien vähäisempi määrä (112±134) tuoreen kankaan kannonnostoaloilla verrattuna verrokkialoihin (241±143; F=6,289, p=0,017). Istutuksesta kuluneen ajan suhteen taimikoiden tiheyden vaihtelu oli vähäistä. 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 Taimia/ha Kannonnostoalat Verrokkialat Koivu Kuusi Mänty Istutetut Kuva 14.2. Kasvatuskelpoisten istutustaimien sekä luontaisen männyn, kuusen ja koivun taimien määrä kannonnosto- ja verrokkialoilla keskimäärin. Janalla on kuvattu kasvatuskelpoisten taimien kokonaismäärän vaihtelua (keskihajonta) taimikoiden välillä. Tuoreen kankaan kannonnostoaloilla istutustaimien osuus taimikonhoidon jälkeisestä runkoluvusta oli 69 % kun se verrokkialoilla oli 72 %. Vastaavasti kokonaan istutustaimettomien koealojen osuus oli 3,7 % kun se verrokkialoilla jäi 2,5 %:iin. Koivun osuus taimikonharvennuksen jälkeisestä puustosta oli kannonnostoalan taimikossa keskimäärin 5,5 % (vaihteluväli 0 24 %), kun se verrokkialoilla oli 2,6 % (vaihteluväli 0 10 %). Puhtaiden havupuutaimikoiden osuus oli kannonnostoaloilla 30 % kun se verrokkialoilla oli 50 %. Kuusen taimikoiden keskipituuden kehityksessä ei havaittu eroa kannonnoston ja tavanomaisen mätästyksen välillä. Mitattujen taimikoiden keskipituudet noudattelivat melko hyvin aiemmin laikkumätästysaloille laskettu pituuskehitysmallia (Saksa ym. 2005). 132

14.3.2 Lehtipuiden taimettuminen Lehtipuiden tiheys oli suurempi kannonnostoaloilla (keskimäärin 27 000 /ha, vaihteluväli 4 400 88 500 /ha) kuin verrokkialoilla (20 500 /ha, 4 000 54 500 /ha), mutta vaihtelu oli niin suurta, ettei ero muodostunut tilastollisesti merkitseväksi (kuva 14.3). Kannonnostokohteilla koivun määrä näyttää kasvavan pidempään kuin tavanomaisesti muokatuilla uudistusaloilla. 60 000 40 000 20 000 Koivun tiheys, taimia/ha Koivun tiheyttä selittävän sekamallin mukaan kasvupaikan kosteus (maan hienojakoisuus, turvepeitteisyys ja rahkasammalten esiintyminen) lisäsi koivun tiheyttä. Samoin ensimmäisen kasvukauden touko-kesäkuun lämpötila ja toisen kasvukauden alun sateisuus johti korkeaan koivun tiheyteen. 0 4 5 6 7 8 9 Kasvukausia kannonnostosta/muokkauksesta Kuva 14.3. Koivun taimien määrä kannonnosto- (oranssi) ja verrokkialoilla (vihreä). Puolet kunkin luokan havainnosta on kuvaan piirretyn laatikon sisällä ja mediaaniarvo on merkitty poikkiviivalla. Taulukko 14.2. Koivun taimien määrää selittävä sekamalli. Analyysissä ovat mukana yli 4 vuotta vanhat kohteet (n=43). Kiinteä selittäjä / parametri Estimaatti (keskivirhe) χ 2 -arvo p-arvo Vakio, β 0-2,100 (1,383) 2,305 0,129 Maalaji (ref. keskikarkea) 11,926 <0,001 Maalaji hieno, β 1 0,216 (0,118) Maalaji turve, β 2 0,656 (0,206) Pohjakerroksen laatu (ref. karike) 25,544 <0,001 Pohjakerroksen laatu rahkasammal, β 3 0,471 (0,154) Pohjakerroksen laatu muu sammal, β 4 0,415 (0,093) Pohjakerroksen laatu muu, β 5 0,050 (0,129) Ens. kasvuk. lämpötila (touko-kesä), β 6 0,221 (0,102) 4,743 0,029 Toisen kasvuk. sademäärä (touko-kesä), β 7 0,008 (0,004) 4,138 0,042 Satunnaisosa Uudistusalavarianssi, σ 2 u 0,344 (0,093) Koealavarianssi, σ 2 v 0,747 (0,082) Havaintomäärät Uudistusalataso, N k 43 Koealataso, N jk 683 Vesakoealataso, N ijk 1 361 14.4 Tulosten tarkastelu Kannonnoston jälkeen syntyi runsaammin mäntyä ja lehtipuuta (koivua) kuin tavanomaiselle laikkumätästetylle kuusen uudistusalalle. Lehtipuun määrä oli keskimäärin 1,3 -kertainen kannonnostoaloilla verrattuna tavanomaisesti muokattuun alaan. Uudistusalojen välinen vaihtelu (4 000 88 500 koivua /ha) oli kuitenkin niin suurta, ettei tämä ero osoittautunut tilastollisesti merkitseväksi. Kannonnoston luontaista taimettumista edistävä vaikutus jäi tässä aineistossa Kardellin (1992) 133

saamaa tulosta pienemmäksi. Eroa voivat selittää kannonnostolaitteissa ja -jäljessä tapahtuneet muutokset sitten 1970-luvun sekä aineistojen väliset kasvupaikkaerot (tämän tutkimuksen aineistot Kardellin (1992) aineistoa viljavimmilla mailla). Kannonnostoaloilla lehtipuun taimettuminen näyttäisi jatkuvan pidempään kuin tavanomaisessa muokkausjäljessä. Tavanomaisen laikkumätästyksen jälkeen lehtipuun määrä saavuttanee maksiminsa 5 6 ensimmäisen vuoden aikana (Lehtosalo ym. 2010), mutta kannonnostoaloilla suurimmat lehtipuun tiheydet löytyivät tätä vanhemmilta kohteilta. Kannonnostossa avataan pintaalaltaan enemmän kivennäismaata kuin laikkumätästyksessä, mikä selittää osaltaan pitkää koivun taimettumisaikaa. Kuusen istutustulokseen ei kannonnostolla ollut vaikutusta tässä aineistossa. Taimikonhoidon jälkeisen kasvatettavan puuston arvioitiin olevan hieman koivuvaltaisempi kannonnostoaloilla kuin tavanomaisesti laikkumätästetyllä kohteella. Lehtipuun osuuden kasvatettavassa puustossa arvioitiin nousevan 2,5 %:sta 5,5 %:iin kannonnostosta johtuen. Kasvatettavan puuston lehtipuuosuuteen vaikuttaa suuresti taimikonhoidon ajoitus. Jos taimikonhoito myöhästyy, nousee lehtipuun osuus kasvatettavassa puustossa merkittävästi. Kannonnostoaloilla lehtipuun osuuden kasvu taimikonhoidon viivästyessä tulee runsaammasta lehtipuun määrästä johtuen olemaan nopeampaa kuin tavanomaisesti muokatuilla aloilla. Kirjallisuus Kardell, L. 1992. Vegetationsförändringar, plantetablering samt bärproduktion efter stubb- och ristäkt. Institutionen för skoglig landskapsvård. Rapport 50. 79 s. Kellomäki, S. 1972. Maanpinnan reliefin ja kasvillisuuden kehityksestä aurauksen jälkeisinä vuosina Perä-Pohjolan metsänuudistusaloilla. Helsingin yliopiston metsänhoitotieteen laitos. Tiedonantoja 8. 56 s. Kotisaari, A. 1982. Metsän luontaisen uudistamisen tutkiminen. Esitutkimusraportti. Helsingin yliopisto. Metsänhoitotieteen laitos. Tiedonantoja 38. 132 s. Lehtosalo, M., Mäkelä, A. & Valkonen, S. 2010. Regeneration and tree growth dynamics of Picea abies, Betula pendula and Betula pubescens in regeneration areas treated with spot mounding in southern Finland. Scandinavian Journal of Forest Research 25(3): 213-223. Palviainen, M., Finér, L., Laurén, A., Mannerkoski, H., Piirainen, S. & Starr, M. 2007. Development of ground vegetation biomass and nutrient pools in a clear-cut disc-plowed boreal forest. Plant Soil 297:43-52. Raulo, J. & Mälkönen, E. 1976. Koivun luontainen uudistaminen muokatulla kangasmaalla. Folia forestalia 252. 15 s. Saksa, T. 1992. Männyn istutustaimikoiden kehitys muokatuilla uudistusaloilla. Abstract: Development of Scots pine plantations in prepared reforestation areas. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja - The Finnish Forest Research Institute, Research Papers 418. 48 s. Saksa, T., Heiskanen, J., Miina, J., Tuomola, J. & Kolström, T. 2005. Multilevel modelling of height growth in young Norway spruce plantations in southern Finland. Silva Fennica 39(1): 143-153. Saksa, T. & Kankaanhuhta, V. 2007. Metsänuudistamisen laatu ja keskeisimmät kehittämiskohteet Etelä- Suomessa. Metsäntutkimuslaitos, Suonenjoen yksikkö. Gummerus kirjapaino Oy, Jyväskylä. 90 s. Strandström, M. 2007. Kannonnoston vaikutus uudistusalan vesakoitumiseen. Metsänuudistaminen ja bioenergian korjuu. Pohjoismaisen metsätalouden siemen- ja taimineuvoston (NSFP) teemapäivä. Moniste 6 s. Venäläinen, A., Tuomenvirta, H., Pirinen, P. & Drebs, A. 2005. A basic Finnish climate data set 1961-2000 description and illustrations. Finnish Meteorological Institute, Reports 2005:5. 27 s. 134