Suomalainen ja ruotsalainen mänty rakennuspuusepän-, sisustus- ja huonekalutuotteiden raaka-aineena Tuloksia empiirisistä tutkimuksista viideltä maantieteelliseltä alueelta SPWT-konsortion loppuseminaari Lahti, 3.5.2007 Mika Grekin Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www,metla,fi
Empiirinen aineisto Viisi maantieteellistä aluetta, jotka edustavat tyypillisiä mäntyalueita Suomessa ja Ruotsissa Koealat uudistuskypsistä, mäntyvaltaisista metsiköistä kivennäismailta kasvupaikkatyypeittäin painottaen 12 koealaa/alue, yhteensä 60 koealaa Kahdeksan rinnankorkeusläpimitaltaan 14 cm mäntyä kaatokoepuina kultakin koealalta tukki- ja pikkutukkikokoiset rungot yhteensä 480 kaatokoepuuta Kuva: Metsätilastollinen vuosikirja 2003 4.5.2007 2
3 2 1 Empiirinen aineisto Kartta: Nivala, V. & Lukkarinen, A., Metla. 4.5.2007 3 10 m 6 m 2 m
Empiirinen aineisto Koealatiedot alueittain Korkeus merenpinnasta, m 300 Lämpösumma, dd 1400 Korkeus merenpinnasta, m 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 Lämpösumma, dd 1200 1000 800 600 1 2 3 4 5 Alue Alue 4.5.2007 4
Empiirinen aineisto Koepuutiedot alueittain Rinnankorkeusläpimitta, cm Pituus, m 35 Rinnankorkeuslpm, cm 40 30 20 Pituus, m 30 25 20 15 10 10 1 2 3 4 5 5 1 2 3 4 5 Alue Alue Latvusraja, m 25 20 Ikä, a 300 Latvusraja, m 15 10 5 Ikä, a 200 100 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 Alue Alue 4.5.2007 5
Koepuiden apteeraukset 300 Butt logs Other conventional saw logs Small logs Pulpwood Reject (quality) Reject (tops) 250 200 Volume, m³/ha 150 100 50 0 Finnish Lapland Inland Finland South-Eastern Finland South-Central Sweden Southern Sweden 4.5.2007 6
Koepuiden ulkoiset viat 100 Finnish Lapland Inland Finland South-Eastern Finland South-Central Sweden Southern Sweden 90 Proportion of sample trees, % 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Big Live sound branches knots Dead Big dead branches knots Stem form defects Surface defects Others 4.5.2007 7
Keskimääräinen lustonleveys 2 m:n korkeudella; lustojen lukumäärä ytimestä nuorpuu (15 ensimmäistä vuosilustoa) 4.5.2007 8
Keskimääräinen lustonleveys 2 m:n korkeudella; etäisyys ytimestä 4.5.2007 9
Kesäpuuosuus http://www.agriculture.purdue.edu/fnr/html/faculty/ Chaney/BeneathBark.html kesäpuu: 2*soluseinämän paksuus > soluontelon leveys (Mork 1928) 4.5.2007 10
Sydänpuun määrä Sydänpuun määrässä lustoina ilmaistuna (sydänpuun lusto-osuus) ei ole eroja alueiden välillä Tietyn kokoisessa poikkileikkauksessa sydänpuun pinta-alaosuus on selvästi suurin Pohjois-Suomessa sydänpuun pinta-alaosuus = sydänpuun ja kiekon poikkileikkauksen pintaalojen välinen suhde 4.5.2007 11
Sisäoksat Kiehkuravälit Northern Finland Inland Finland Central Sweden Southern Sweden South-Eastern Finland 0-board Subset 1 Subset 2 Subset 3 Northern Finland Central Sweden Inland Finland Southern Sweden South-Eastern Finland 1-board Subset 1 Subset 2 Subset 3 Northern Finland South-Eastern Finland Inland Finland Central Sweden Southern Sweden 2-board Subset 1 Subset 2 4.5.2007 12
Sisäoksat 45 90 Oksien koko tyypeittäin Oksakulma 50 90 40 Region 80 30 Northern Finland 70 Knot diameter, mm 20 10 0 Sound knots Dry/dead knots Decayed knots Inland Finland S-E Finland Central Sweden Southern Sweden Knot angle, degrees 60 50 Northern Finland S-E Finland Southern Sweden Inland Finland Central Sweden 4.5.2007 13
Kuiva-tuoretiheys; etäisyys ytimestä Kuiva-tuoretiheys alueittain, näytteenottokorkeus 2 m Pohjois-Suomi Suomenselkä Saimaa Skinnskatteberg Vimmerby 0,55 Kuiva-tuoretiheys, g/cm³ 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0 20 40 60 80 100 120 140 Etäisyys ytimestä, mm 4.5.2007 14
Poikkileikkauksen kuiva-tuoretiheys 4.5.2007 15
Poikkileikkauksen kuiva-tuoretiheys Tapaus 1: tiheyden vaihtelua selittivät + alue korkeus R²=52 % Satunnaisvaihtelu 2 m 6 m 10 m puiden välinen 48 % 52 % 26 % puiden sisäinen 52 % 48 % 74 % Tapaus 2: tiheyden vaihtelua selittävät + lämpösumma korkeus suhteellinen korkeus kasvunopeus + kesäpuuosuus R²=64 % Satunnaisvaihtelu 2 m 6 m 10 m puiden välinen 46 % 52 % 34 % puiden sisäinen 54 % 48 % 66 % 4.5.2007 16
Kutistuminen; etäisyys ytimestä Wood shrinkage vs. DFP by region, height 2 m Northern Finland Inland Finland South-Eastern Finland South-Central Sweden Southern Sweden 0,16 volumetric shrinkage 0,14 0,12 0,1 tangential shrinkage Shrinkage 0,08 0,06 0,04 radial shrinkage 0,02 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Distance from the pith, mm 4.5.2007 17
Kutistumisen anisotropia; etäisyys ytimestä Kutistumisen anisotropia alueittain, korkeus 2 m Pohjois-Suomi Suomenselkä Saimaa Skinnskatteberg Vimmerby 3,5 Tangentin-/säteensuuntainen kutistuminen 3 2,5 2 1,5 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Etäisyys ytimestä, mm 4.5.2007 18
Leikkauslujuus Leikkauslujuus on mitattu pienistä virheettömistä koekappaleista 4.5.2007 19
Leikkauslujuus Shear strength, N/mm² Basic density, kg/m³ Average ring width, mm N 2m height Northern Finland 8.6 (1.17) 415 (43) 1.17 (0.87) 69 Inland Finland 8.8 (1.18) 432 (53) 1.64 (1.06) 70 S-E Finland 8.8 (1.28) 432 (53) 2.12 (1.41) 88 S-C Sweden 9.1 (1.20) 447 (54) 1.85 (1.32) 85 Southern sweden 9.6 (1.24) 462 (49) 1.62 (1.04) 85 6m height Northern Finland 7.8 (0.84) 378 (27) 1.30 (0.94) 64 Inland Finland 8.0 (0.85) 393 (37) 2.03 (1.38) 73 S-E Finland 8.4 (1.01) 405 (41) 2.40 (1.42) 79 S-C Sweden 8.6 (1.02) 411 (35) 1.99 (1.11) 80 Southern sweden 8.9 (1.08) 428 (43) 1.79 (1.12) 82 10m height Northern Finland 7.8 (0.72) 377 (27) 1.20 (0.73) 45 Inland Finland 8.0 (0.90) 391 (29) 1.78 (0.97) 54 S-E Finland 8.1 (0.81) 397 (32) 2.35 (1.22) 66 S-C Sweden 8.3 (0.86) 396 (31) 2.12 (1.20) 66 Southern sweden 8.5 (0.84) 405 (28) 2.02 (1.49) 77 4.5.2007 20
Leikkauslujuus Tapaus 1: leikkauslujuuden vaihtelua selittivät + alue korkeus + etäisyys ytimestä rinnankorkeuslpm R²=35 % Satunnaisvaihtelu koealojen välinen 4 % puiden välinen 22 % puiden sisäinen 75 % Tapaus 2: leikkauslujuuden vaihtelua selittävät + kuiva-tuoretiheys + alue + etäisyys ytimestä rinnankorkeuslpm R²=64 % Satunnaisvaihtelu koealojen välinen 4 % puiden välinen 4 % puiden sisäinen 92 % 4.5.2007 21
Brinell-kovuus 4.5.2007 22
Brinell-kovuus 50.00 50.00 40.00 40.00 30.00 30.00 20.00 20.00 10.00 10.00 Brinell hardness (N/mm²), avg. ± Brinell hardness 2*stdev. (N/mm²), avg. ± Brinell hardness 2*stdev. (N/mm²), avg. ± 2*stdev..00.00.00 0 0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 Region Region 50.00 50.00 40.00 40.00 30.00 30.00 20.00 20.00 10.00 10.00 Brinell hardness (N/mm²), avg. ± Brinell hardness 2*stdev. (N/mm²), avg. ± Brinell hardness 2*stdev. (N/mm²), avg. ± 2*stdev. 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 1-sahe 2-sahe 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 Region 0.00 0.00 0.00 N F I F S-E F S-C S S S N F I F S-E F S-C S S S 3-sahe = korkeus 2 m = korkeus 6 m = korkeus 10 m 0 0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 Region Region Brinell hardness (N/mm²), avg. ± Brinell hardness 2*stdev. (N/mm²), avg. ± 2*stdev. N F I F S-E F S-C S S S 4.5.2007 23
Vetolujuus 4.5.2007 24
Vetolujuus 4.5.2007 25
Vetolujuus Tapaus 1: vetolujuuden vaihtelua selittivät alue sahe rinnankorkeuslpm R²=25 % Tapaus 2: vetolujuuden vaihtelua selittivät alue sahe lustonleveys R²=26 % Satunnaisvaihtelu puiden välinen 3 % puiden sisäinen 97 % Satunnaisvaihtelu puiden välinen 1 % puiden sisäinen 99 % 4.5.2007 26
Lahonkestävyys EN 113 pikalahotuskokeet, Coniophora puteana, näytteet 15 x 25 x 50 mm Suomen Lappi, Keski- ja Kaakkois-Suomi, Keski- ja Etelä-Ruotsi 78 koealaa, 392 koepuuta Näytteet kahden metrin korkeudelta, ulompi sydänpuu ja pintapuu Vertailuna puhtaat näytteet kasvuliuoksessa ja A-luokan painekyllästetty puutavara (15 kpl) 4.5.2007 27
Lahonkestävyys Taulukko 1. Näytteiden massahäviö EN 113 lahotuskokeissa, Coniophora puteana, kokeen kesto 16 viikkoa. Class A = A-luokan painekyllästetty puutavara. Weight loss (mean ± s.d.) at the sampling height of two metres Sample % of dry weight absolute mass loss mg mg/cm 3 of wood (volume of fresh wood) Heartwood 19.53 ± 12.7 1391.93 ± 900.80 74.30 ± 48.09 Sapwood 23.54 ± 8.52 1941.03 ± 641.85 103.55 ± 34.19 Class A 7.05 ± 4.54 865.18 ± 560.93 46.14 ± 29.92 4.5.2007 28
Lahonkestävyys 4.5.2007 29
Lahonkestävyys Kuva1. Pinta- ja sydänpuunäytteiden massahäviö (mg/cm 3 ) metsiköittäin eri osaalueilla. Keskiarvot ja keskihajonnat. Näytteet kahden metrin korkeudelta. 4.5.2007 30
Lahonkestävyys Kuva 2. Sydänpuunäytteiden massahäviö (mg/cm 3 ) rungon eri korkeuksilla. 4.5.2007 31
Lahonkestävyys Sydänpuun lahonkestävyys oli sitä parempi mitä pitempi ja lämpimämpi kasvukausi (suurempi paikallinen lämpösumma) vanhempi puu pienikokoisempi puu korkeampi puuaineen tiheys Sydänpuun massahäviön vaihtelun rakenne 52 % runkojen sisäistä vaihtelua 29 % runkojen välistä vaihtelua 19 % metsiköiden välistä vaihtelua Huom! Alueiden välinen vaihtelu kuvautuu metsiköiden kautta 4.5.2007 32
Lisätietoja Mika Grekin mika.grekin@metla.fi 010 211 3064, 050 391 3064 4.5.2007 33