Bioenergiaa metsistä Tutkimus- ja kehittämisohjelman keskeiset tulokset http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/14/mwp289.htm Metlan työraportteja 289: 142 146 16 Hakkuutähteen korjuun vaikutuksista 10-vuotiaissa kuusen taimikoissa Timo Saksa Tiivistelmä Tutkimuksessa tarkasteltiin hakkuutähteen korjuun vaikutuksia istutuskuusikon varhaiskehitykseen järjestettyjen kenttäkokeiden avulla. Kymmenennen kasvukauden jälkeen lähes kaikilla kokeilla oli yli % istutustaimista elossa. Hakkuutähteen korjuulla ei ollut vaikutusta istutuskuusien menestymiseen tai istutustaimien pituus- tai läpimitankehitykseen. Nyt saatujen tulosten valossa kuusen istutustaimen ensimmäisen kymmenen kasvukauden kehitykseen vaikuttavat muut tekijät, kuten maanmuokkaus ym., ratkaisevammin kuin hakkuutähteistä taimien käyttöön vapautuvat ravinteet. Tutkimuksen kenttäkokeissa maanmuokkausmenetelmänä käytettiin pääsääntöisesti mätästys, jonka tiedetään kohentavan ja tasoittavan istutustaimen kasvuolosuhteiden vaihtelua huomattavasti. Lisäksi tämän tutkimuksen koekentillä hakkuutähteen korjuu tehtiin silloisen käytännön mukaan, jolloin hakkuutähteen korjuulohkoille jäi reilu kolmannes hakkuutähteestä. Abstract The effects of slash removal on the early development of spruce plantations was examined in this study. After 10 growing seasons more than % of planted seedlings were still alive. Slash removal had not any effect on survival, height or diameter development of planted spruce trees. According to the results of this study other factors (like soil preparation) have more determining effects on the early development spruce seedlings than slash removal. In field trials measured in this study the soil preparation method used was mainly mounding which is known to improve and even out circumstances for growth. Additionally, in these field trials slash removal was conducted with such a technique that more than one third of the slash was retained on site. 142
http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/14/mwp289.htm 16.1 Johdanto Hakkuutähteen korjuusta maan ravinnevaroihin ja puuston kehitykseen koituvia haittoja ja hyötyjä on tarkasteltu useissa tutkimuksissa viime vuosikymmeninä (Proe ym. 1996, Egnell & Lejon 1999, Kukkola & Mälkönen 1998, Jakobson ym. 00, Egnell & Valinger 03, Wall & Hytönen 10, Saarsalmi ym. 11, Smolander ym. 10, Helmisaari ym. 11). Kasvatusmetsässä harvennushakkuun yhteydessä tehtävän hakkuutähteen korjuun on todettu alentavan puuston tuotosta jatkossa. Harvennushakkuussa hakkuutähteestä vapautuvat ravinteet ovat jäävän puuston käytettävissä mutta avohakkuualalla hakkuutähteistä vapautuvia ravinteita hyödyntävä puusto puuttuu ensimmäisinä vuosina. Ruotsissa uudistushakkuun jälkeen hakkuutähteiden talteenoton on havaittu heikentävän kuusten pituuskehitystä (Egnell & Leijon 1999). Taimien pituuskasvu heikkeni vajaan kymmenen vuoden jälkeen koealoilla, joilta hakkuutähteet oli poistettu, verrattuna koealoihin, joille ne oli jätetty levälleen. Noin 15 vuoden ajan heikompi kasvu vastasi kahden vuoden pituuskasvua. Kun Suomessa vertailtiin 30 vuotta vanhojen kuusen taimikoiden kehitystä hakkuutähteellisillä ja hakkuutähteettömillä koeruuduilla (Wall & Hytönen 10), ei voitu yksiselitteisesti havaita hakkuutähteiden vaikuttaneen puustoon kehitykseen, vaan muiden kasvupaikka- ja olosuhdetekijöiden katsottiin olleen määräävinä tekijöinä havaittujen kehityserojen synnyssä. Hakkuutähteiden vaikutuksesta männyn taimikoiden kehitykseen on myös saatu ristiriitaisia tuloksia. Ruotsissa Egnell ja Valinger (03) totesivat männikön tilavuuskasvussa noin 3 vuoden taantuman hakkuutähteen korjuun johdosta puuston ollessa -vuotias. Suomessa sitä vastoin Saarsalmi ym. (10) eivät havainneet hakkuutähteen korjuulla olleen vaikutusta vastaavan ikäisen männikön kehitykseen. Ristiriitaisten tulosten vallitessa ongelmaa pyritään ratkaisemaan tuottamalla uutta tutkimustietoa. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan hakkuutähteiden korjuun vaikutusta 10 vuotta vanhojen, pääosin laikkumätästetyille uudistusaloille istutettujen kuusentaimikoiden kehitystä. 16.2 Aineisto ja menetelmät Tutkimuksen aineisto kerättiin Tekesin Puuenergian teknologiaohjelmaan kuuluneessa tutkimushankkeessa Hakkuutähteen korjuun vaikutukset metsänuudistamiseen perustetuilta viideltä koekentältä (Mikkeli, Pitkäniemi; Suonenjoki, Heinäselkä; Jämsänkoski, Salmijärvi; Pieksämäki, Kurkko ja Pieksämäki, Pöyhölänkangas). Koekentät perustettiin UPM-Kymmene Oyj:n, Mikkelin kaupungin ja Metsäntutkimuslaitoksen maille. Koekentät oli muokattu kesällä 00 tai keväällä 01 ja istutettu kesällä 01. Maanmuokkausmenetelmänä oli pääsääntöisesti laikkumätästys. Kurkon koekentällä laikkumätästyksen verrokkina oli myös äestys. Taimet istutettiin pääosin käsin, mutta Pöyhölänkankaan koekentällä käsin istutuksen lisäksi käytettiin myös koneistutusta. Useimmilla koekentillä kumpaakin koejäsentä (hakkuutähteellinen / hakkuutähteet korjattu) perustettiin yksi lohko (poikkeuksena Mikkeli, Pitkäniemi; kaksi toistoa ja Pieksämäki, Pöyhölänkangas; kaksi toistoa). Tarkempi koejärjestely on esitetty Hakkuutähteen korjuun vaikutukset metsänuudistamiseen hankkeen loppuraportissa (Saksa ym. 02). Kullekin lohkolle perustettiin taimien alkukehityksen seurantaa varten pysyvät seurantakoealat, joiden koko oli 50 m 2 (ympyräkoealan säde 3,99 metriä / 9 kullakin lohkolla). Istutustaimet kartoitettiin koealan keskipisteestä mitatun etäisyyden ja suunnan avulla. Taimikon tila (istutustaimien elossaolo, pituus) mitattiin syksyllä 01, 04 ja 10. Taimikoissa tehtiin varhaisperkaus 6 8 vuoden iässä maanomistajan toimesta. 143
http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/14/mwp289.htm Istutustaimien elossaoloa, pituutta ja rinnankorkeusläpimittaa analysoitiin koekentittäin. Pieksämäen Kurkon ja Pöyhölänkankaan koekentät jaettiin omiksi kokeikseen muokkaustavan ja istutusmenetelmän mukaan. Keskiarvojen välisiä eroja testattiin varianssianalyysillä koekentittäin. 16.3 Tulokset 16.3.1 Istutustaimien menestyminen Hakkutähteen korjuu lohkoilla istutustiheys (1 869±461 tainta/ha) oli ollut hieman suurempi kuin hakkuutähteellisillä lohkoilla (1 783±442 tainta/ha). Kymmenentenä kasvukautena istutustaimien vastaavat tiheydet olivat 1 548±454 ja 1 479±413 tainta/ha. Kuusen istutustaimien menestymisessä ei näin ollen ollut eroa hakkutähteiden korjuun suhteen (kuva 16.1). Kymmenentenä kasvukautena keskimäärin 83±16 % istutustaimista oli jäljellä. Kahdella koekentällä hakkuutähteellisen ja -tähteettömän lohkon välillä istutustaimien tiheyksien välillä oli tilastollisesti lähes merkitsevä ero; toisella hakkuutähteen korjuun jälkeen menestyminen parempaa ja toisella heikompaa kuin hakkuutähteellisellä alalla. Heinäselkä (KK1) Istutustiheydestä, % Pitkäniemi (KK2) Salmijärvi (KK3) Kurkko / laikkumätästys (KK4) Istutustiheydestä, % Istutustiheydestä, % Istutustiheydestä, % 04 10 04 10 04 10 04 10 Kurkko / äestys (KK5) Pöyhölänkangas / käsinistutus (KK6) Pöyhölänkangas / koneistutus (KK7) Istutustiheydestä, % Istutustiheydestä, % Istutustiheydestä, % Ei hakkuutähteiden korjuuta Hakkuutähteiden korjuu 04 10 04 10 04 10 Kuva 16.1. Elossa olleiden istutustaimien osuus vuonna 04 ja kasvatettavaan puuston kuuluneiden istutustaimin osuus vuonna 10 koekentittäin. Kuhunkin pylvääseen on merkitty mittauskoealojen välinen keskihajonta elossaolossa ja eri kirjaimilla merkityt keskiarvot eroavat toisistaan alle 5 % riskillä. 16.3.2 Istutustaimien keskipituus ja keskiläpimitta Istutustaimet olivat savuttaneet keskimäärin 3 metrin pituuden ensimmäisen 10 kasvukauden aikana (kuva 16.2). Koekentittäin keskipituus vaihteli 2,5 metristä 3,8 metriin. Kolmella koekentällä istutuskuusien pituuskehitys oli ollut nopeampaa hakkuutähteen korjuun jälkeen ja yhdellä tilanne oli 144
http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/14/mwp289.htm 450 0 350 300 250 0 150 50 Keskipituus (h), cm Ei hakkuutähteiden korjuuta Hakkuutähteiden korjuu 50 30 10 Keskiläpimitta(d 1.3 ), cm KK1 KK2 KK3 KK4 KK5 KK6 KK7 Koekenttä KK1 KK2 KK3 KK4 KK5 KK6 KK7 Koekenttä Kuva 16.2. Istutustaimien keskipituus (h) ja keskiläpimittä (d 1,3 ) koekentittäin syksyllä 10. Kuhunkin pylvääseen on merkitty mittauskoealojen välinen keskihajonta keskipituudessa ja eri kirjaimilla merkityt keskiarvot eroavat toisistaan alle 5 % riskillä. päinvastainen. Kahdella koekentällä pituuskehityseroa ei ollut hakkuutähteellisen hakkuutähteettömän lohkon välillä. Istutustaimien pituusjakaumat olivat myös hyvin samankaltaiset hakkuutähteellisillä ja hakkuutähteettömillä lohkoilla. Pituusjakauman alakvartiilin arvo oli hakkuutähteellisillä keskimäärin hieman pienempi (230 cm) kuin hakkutähteettömillä lohkoilla (255 cm), mutta yläkvarttiilin arvot olivat hyvin lähellä toisiaan (355 cm / 3 cm). Molemmat pituusjakaumat noudattivat melko hyvin normaalijakaumaa (vinous 0,130 / 0,190 ja huipukkuus -0,314 / -0,004). Lähes kaikki kasvatettavaan puustoon kuuluneet istutustaimet olivat ylittäneet rinnankorkeuden viimeistään kymmenetenä kasvukautena. Hakkuutähteellisillä lohkoilla rinnankorkeusläpimitta oli keskimäärin 3,3 cm ja hakkuutähteettömillä 3,5 cm. Kahdella koekentällä läpimittaero oli lähes merkitsevä hakkuutähteettömän hyväksi ja yhdellä hakkuutähteellisen hyväksi (kuva 16.2). 16.4 Tulosten tarkastelu Kuusen istutustaimien olivat menestyneet kohtalaisen hyvin. Kymmenennen kasvukauden jälkeen lähes kaikilla koekentillä ja lohkoilla, äestettyä lohkoa lukuun ottamatta, oli yli % istutustaimista elossa. Parhailla lohkoilla yli 90 % istutetuista taimista näyttäisi selviytyvän taimikkovaiheesta eteenpäin. Hakkuutähteen korjuulla ei ollut vaikutusta istutuskuusien menestymiseen. Samaan johtopäätökseen päätyivät myös Egnell & Leijon (1999) 15 vuotta vanhoissa kuusen taimikoissa. Kymmenentenä kasvukautena istutuskuuset olivat ehtineet jo keskimäärin 3 metrin keskipituuteen ja olivat rinnankorkeudeltaan hieman yli 3 cm läpimitaltaan. Nyt analysoiduissa kokeissa hakkuutähteen korjuulla ei ollut vaikutusta istutustaimien pituus- tai läpimitankehitykseen ensimmäisen kymmenen vuoden aikana. Osalla koekentistä kuusten keskipituudet/keskiläpimitat erosivat hakkuutähteellisten ja hakkuutähteettömien lohkojen välillä, mutta erot eivät olleet yhdensuuntaisia ja johtuivat todennäköisimmin muista tekijöistä kuin hakkuutähteen korjuusta. Nyt saatu tulos tukee Wallin ja Hytösen (11) tekemiä johtopäätöksiä. Ruotsissa Egnell ja Leijon (1999) sen sijaan havaitsivat kuusen istutustaimissa kasvun taantuman 10 15 vuoden ikävaiheessa hakkuutähteen korjuun jälkeen. Heidän kokeissaan maanmuokkaus tehtiin käsin kuokalla. Nyt analysoiduissa kenttäkokeissa maanmuokkausmenetelmänä oli pääsääntöisesti mätästys, joka muuttaa istutustaimen kasvuolosuhteita huomattavasti enemmän kuin 145
http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/14/mwp289.htm laikutus. Mättään sisällä olevasta humuksesta vapautuvien ravinteiden ansiosta kuusen taimien pituuskehitysedellytykset voivat tasoittua hakkuutähteellisten ja hakkuutähteettömien lohkojen välillä. Samansuuntaiseen johtopäätökseen ovat päätyneet Helmisaari ym. (09) tutkiessaan männyn taimien pituuskehitystä hakkuutähteen korjuun jälkeen auratulla uudistusalalla. Aiemmissa tutkimuksissa hakkuutähteiden korjuu on tehty totaalisena, mutta tämän tutkimuksen koekentillä hakkuutähteen korjuu tehtiin silloisen käytännön mukaan, jolloin hakkuutähteen korjuulohkoille jäi keskimäärin 38 % hakkuutähteestä (Saksa ym. 02). Kun hakkuutähteen korjuussa uudistusalalle jäävä hakkuutähde koostuu pääosin katkenneista pienemmistä oksista ja neulasista eli kaikkein ravinteikkaimmista hakkuutähteen komponenteista, kompensoi tämä edelleen ravinnetilannetta hakkuutähteellisten ja tähteettömien lohkojen välillä. Nyt saatujen tulosten valossa kuusen istutustaimen ensimmäisen kymmenen kasvukauden pituuskehitykseen vaikuttavat muut tekijät, kuten maanmuokkaus ym., ratkaisevammin kuin hakkuutähteistä taimien käyttöön vapautuvat ravinteet. Kirjallisuus Egnell, G. & Leijon, B. 1999. Survival and growth of planted seedlings of Pinus sylvestris and Picea abies after different levels of biomass removal in clear-felling. Scandinavian Journal of Forest Research 14:303-311. Egnell, G. & Valinger, E. 03. Survival, growth, and growth allocation of planted Scots pine trees after different levels of biomass removal in clear-felling. Forest Ecology and Management 177:65-74. Helmisaari, H.-S., Kukkola, M., Luiro, J., Saarsalmi, A., Smolander, A. & Tamminen, P. 09. Hakkuutähteiden korjuu - muuttuuko typen saatavuus? Metsätieteen aikakauskirja 1/09: 57-62. Helmisaari, H.-S., Holt Hanssen, K., Jacobson, S., Kukkola, M., Luiro, J., Saarsalmi, A., Tamminen, P. & Tveite, B. 11. Logging residue removal after thinning in Nordic boreal forests: Long-term impact on tree growth. Forest Ecology and Management 261: 1919-1927. Jakobson, S., Kukkola, M., Mälkönen, E. & Tveite, B. 00. Impact of whole-tree harvesting and compensatory fertilization on growth of coniferous thinning stands. Forest Ecology and Management 129:41-51. Kukkola, M. & Mälkönen, E. 1998. Puunkorjuun vaikutus maan viljavuuteen. Julkaisussa: Mälkönen, E. (toim.). Ympäristömuutos ja metsien kunto. Metsien terveydentilan tutkimusohjelman loppuraportti. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja - The Finnish Forest Research Institute, Research Papers 691: 221-224. Proe, M.F., Cameron, A.D., Dutch, J.Christodoulou, X.C. 1996. The effect of whole-tree harvesting on the growth of second rotation Sitka spruce. Forestry 69(4):389-1 Saarsalmi, A., Tamminen, P., Kukkola, M. & Hautajärvi, R. 10. Whole-tree harvesting at clear-felling: impact on soil chemistry, needle nutrient concentrations and growth of Scots pine. Scandinavian Journal of Forest Research 25(2): 148-156. Saksa, T., Tervo, L. & Kautto, K. 02. Hakkuutähde ja metsänuudistaminen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 851. ISBN 951--1831-1. ISSN 0358-4283. Smolander, A., Kitunen, V., Tamminen, P. & Kukkola, M. 10. Removal of logging residue in Norway spruce thinning thinning stands: Long-term changes in organic layer properties. Soil Biology & Biochemistry 42:1222-1228. Wall, A. & Hytönen, J. 11. The long-term effects of logging residue removal on forest floor nutrient capital, foliar chemistry and growth of a Norway spruce stand. Biomass & Bioenergy 35: 3328-3334. 146