ERI METSÄNKÄSITTELY- MENETELMIEN HIILITASE Timo Pukkala
Sisältö Eri metsänkäsittelymenetelmät Huomioita hiilitaseesta Hiilitaseen laskenta Tuloksia hiilitaseesta Päätelmiä
Tasaikäismetsätalous Uudistusalan ennakkoraivaus Avohakkuu Maanpinnan käsittely Istutus Varhaisperkaus Taimikonhoito Ensiharvennus Harvennus Avohakkuu
Tasaikäismetsätalous
Eri-ikäismetsätalous Yläharvennus Yläharvennus Yläharvennus Yläharvennus Yläharvennus Yläharvennus Yläharvennus
Eri-ikäismetsätalous
Muu jatkuva kasvatus
Jaksollinen jatkuva: Kannattavuus Jatkuva kannattaa kun: (1) suuri korko, (2) huono kasvu(paikka), (3) suuret kustannukset, (4) huono hinta
Huomioita hiilestä Sademetsä ei yleensä sido (enää) hiiltä Hiilitase = 0! Hiiltä sitoutuu niin kauan kuin biomassa lisääntyy Metsän hiilitase on aina lopulta nolla Sademetsän hakkuu ei aina merkitse hiilipäästöjä Sademetsän hävitys aiheuttaa hiilipäästöjä Hakkuun vaikutus riippuu tuotteista ja korjuuteknologiasta Pitkäikäisiin tuotteisiin voidaan sitoa hiiltä Hakkuun jälkeen biomassa kasvaa -> hiiltä sitoutuu Kokonaisvaikutus voi olla positiivinen tai negatiivinen
Hiilitaseen laskenta Käytetty kahta tunnusta: Biomassaan sitoutuneen hiilen määrä (Carbon Stock) CS = 0.5 x Biomassa Hiilitase tiettynä aikana (Carbon Balance): Sidottu hiili Vapautunut hiili Laskennassa tarvitaan: Biomassamalleja (tai kertoimia) Runko (tilavuus x kuivatiheys) Oksat, lehdet = f(d,(h)) Juuret = f(d,(h)) Lahoamisen simulointia Kuolleet puut Hakkuutähteet Tuotteet: Elinikä -> lahoaminen
Hiilitaseen laskenta Elävän puuston biomassan muutos (B, +/-) Hakattujen puiden biomassa (H, +) Kuolleiden puiden biomassa (K, +) Metsässä olevan kuolleen puuaineksen hajoaminen (P, -) Metsässä vanhastaan olevan kuolleen puuaineksen hajoaminen Tarkastelukauden aikana kuolevan puuaineksen hajoaminen Lisäksi voidaan ottaa huomioon: Metsästä hakattujen ja pois vietyjen puiden hajoaminen (T, -) Ennen laskentakauden alkua valmistettujen tuotteiden hajoaminen Laskentakauden aikana valmistettujen tuotteiden hajoaminen Korjuun, kuljetuksen ja valmistuksen hiilipäästöt (V, -) Korvausvaikutukset (S, +) C t1,t2 =a(b t2 B t1 +H+K) a(p+t) V+S a = hiilen osuus biomassasta
Kuolleen aineksen hajoaminen 1. B t = B 0 exp -kt (k = vuodessa hajoava osuus biomassasta) k riippuu puulajista, ositteesta, rungon koosta, lämpötilasta 2. Mäkisen ym. empiiriset mallit On vain rungoille 3. Yasso Aines jaetaan kemiallisiin komponentteihin Niillä eri hajoamisnopeus (eri k) Siirtymiä komponenttien välillä simuloidaan Tämän esityksen tulokset perustuvat menetelmään 1
Kuolleen aineksen hajoaminen Mänty maarunko, läpimitta 20 cm Jäljellä oleva massa 1 0.8 0.6 0.4 0.2 k (Pukkala) Mäkinen Yasso K-S Yasso E-S 0 0 20 40 60 80 100 Aika, v
Kuolleen aineksen hajoaminen 1 Residues Remaining C 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Branches Needles Stump+Roots All residues 0 20 40 60 80 100 Time, years
Tuotteiden hajoaminen Pois vietävä puu jaetaan: Tukkiosa Kuituosa Energiaranka Oksa- ja kantobiopolttoaine (2/3 massasta, jos korjataan) Tukkiosa jaetaan edelleen Pitkäkestoinen (sahatavara ja vaneri), puoliintumisaika 50 v Mekaaninen massa Kemiallinen massa Polttoaine Kuituosa jaetaan edelleen Mekaaninen massa Kemiallinen massa Polttoaine Eri ositteilla eri k Ositteiden hajoamista simuloidaan kaavalla B t = B 0 exp -kt
Tuotteiden hajoaminen 1 0.8 Sawlog Sawn wood Mass Remaining C 0.6 0.4 Biofuel Whole sawlog 0.2 0 1 Pulp wood 0 20 40 60 80 100 Time, years Remaining C 0.8 0.6 0.4 0.2 Mass Biofuel Whole pulp log 0 0 5 10 15 20 Time, years
Tuloksia 1 Mänty, tasaikäismetsätalous Accumulated carbon, t/ha Kolme aiempaa kiertoaikaa nykyohjeiden mukaisia Tuleva käsittely optimoitu eri tavoitteilla Hiilen kertyminen 3 seuraavan kiertoajan aikana Korvausvaikutukset: ½ biopolttoaineelle, 1/3 sahatavaralle 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Pine 0 100 200 300 400 Time, years Current Pulp Log Profit Carbon Hyviä - Max hiilensidonta - Max kannattavuus - Max tukki Huonoja - Nykysuositukset - Max kuitupuun tuotos
Tuloksia 2 Kuusi, tasaikäismetsätalous Accumulated carbon, t/ha 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Spruce 0 100 200 300 400 Time, years Current Pulp Sawlog Profit Carbon Hyviä - Max hiilensidonta Keskinkertaisia - Max tukkituotos - Max kannattavuus Huonoja - Nykysuositukset - Max kuitupuun tuotos Millainen on Max hiilensidonta vaihtoehto? -Hyvin pitkä kiertoaika -Erittäin myöhäinen ensimmäinen harvennus -Korjataan vain suuria tukkipuita, joissa kuituosuus on hyvin pieni
Tuloksia 3, biopolttoaine 250 Pine Accumulated carbon, t/ha 200 150 100 50 0 0 100 200 300 Time, years Hiilitaseen kannalta parasta olisi korjata vain tukkia ja biopolttoainetta No biofuel Branches Branches & stumps No pulpwood Accumulated carbon, t/ha 300 250 200 150 100 50 0 No pulpwood tarkoittaa, että kuitupuu poltetaan Spruce 0 100 200 300 No biofuel Branches Branches & stumps No pulpwood Time, years
Tuloksia 4, korvausvaikutukset Accumulated carbon, t/ha 150 100 50 0-50 -100-150 -200 Spruce 0 100 200 300 Time, years No substitution Low substitution High substitution Ilman korvausvaikutuksia metsätalouden hiilitase on aina lopulta negatiivinen
Tuloksia 5, jälleenmetsitys Accumulated carbon, t/ha 250 200 150 100 50 0-50 Pine No initial decay Initial decay 0 100 200 300-100 Time, years Jälleenmetsityksessä hiilitase on aluksi paljon parempi (ei hajoavaa massaa varhemmilta kiertoajoilta)
Tuloksia 6, eri-ikäismetsätalous Mänty Kuusi TasaOpti: maksimoidaan puuntuotannosta, hiilensidonnasta ja mustikan keruusta koituvaa kokonaishyötyä Eri-ikäismetsätalouden hiilitase on vähän parempi Syy: korjataan lähes pelkästään tukkipuita Ero olisi isompi, jos avohakkuu lisäisi maahengitystä
Päätelmiä 1 Kuinka metsätalouden hiilipäästöjä voidaan vähentää Pidentämällä kiertoaikaa Lykkäämällä ensiharvennusta Käyttämällä yläharvennusta Käyttämällä eri-ikäismetsätaloutta Kasvattamalla mäntyä (ja koivua) Polttamalla kuusikuitupuu
Päätelmiä 2 Kuinka metsätalouden avulla voidaan sitoa hiiltä Suurentamalla biomassaa Tuottamalla pitkäikäisten tuotteiden raaka-aineita Vähentämällä hoidon, korjuun, kuljetuksen ja valmistuksen päästöjä Korvaamalla puulla öljyä, terästä ja betonia Metsittämällä puuttomia alueita Käsittelemällä metsää niin, ettei maan hiilivarasto rupea pienenemään