Suometsien käsittelyn ja puunkorjuun uudet ratkaisut

Suometsien käsittelyn ja puunkorjuun uudet ratkaisut SUM ohjelman loppuseminaari 12.4.2011 Jori Uusitalo Jari Ala-ilomäki Marika Salomäki Pentti Niemistö Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi

Turvemaaharvennus sulan maan aikaan? TURVEMAAN KANTAVUUS UUDET METSÄNKÄSITTELYTAVAT PUUNKORJUUOPERAATIOIDEN TOTEUTTAMINEN 18.4.2011 2

Aineistot ja menetelmät KANTAVUUS Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi

Ensiharvennusleimikoiden karakterisointi metsiköiden sisäinen ja metsiköiden välinen vaihtelu

Ensiharvennusleimikoiden karakterisointi metsiköiden sisäinen ja metsiköiden välinen vaihtelu pääosin Etelä-Pohjanmaalla (VMI10:n ojitettujen turvemaiden kertakoealat, ehdotettu ensiharvennus 1-5 v.) 40 koealaa puustomittaukset 2007 kantavuusmittaukset touko-kesäkuu 2008 koealan ja mittauslinjojen sijoittuminen: 20 m 40 m ilmiön ymmärtäminen, kantavuuden ennustaminen 18.4.2011 5

Kattava otos

Turvenäytteen otto ja leikkauslujuus 18.4.2011 7

Ja lisää laitteita... 18.4.2011 8

Juuristonäytteiden käsittelyä 18.4.2011 9

18.4.2011 10

Pysyvät kantavuuskoealat 3 kpl Häädetjärvellä Parkanon lähellä (20*40 m) 2 männikköä (puusto n. 100 ja 170 m3/ha) 1 koivikko (n. 130 m3/ha) P K P P P K L K L L K L P K P P K P P = pohjavesi, K = kosteus (40 cm), L = lämpötila 18.4.2011 11

Ajourapainuman vaikutus puun kasvuun Mitattiin 8 leimikkoa, joissa metsäkeskusinventoinneissa 2000-2004 oli havaittu merkittävä määrä ajourapainumia Yhteistyökumppanit Tapio Metsäteho 18.4.2011 12

Mustakeitaan puunkorjuukoe 18.4.2011 13

Mustakeitaan puunkorjuukoe Koeala 10 m Kahden metrin välein -Kosteus -Leikkauslujuus (siipikaira) -Kimmomoduuli (levykuormituslaite) -Tunkeumavastus (penetrometri) 18.4.2011 14

Mittaradat Metsurikohteet H100 -rata 18.4.2011 15

Mittaradat H150 H150 18.4.2011 16

Mittaradat H200 H200 18.4.2011 17

Mittaukset Penetrometri Levykuormitus Kosteus Siipikaira + pohjaveden pinta 18.4.2011 18

Hakkuu John Deere 1270D 18.4.2011 19

Ajokokeet John Deere 1210 + täystelavarustus ProSilva tela-alustainen kuormatraktori 18.4.2011 20

Mittaukset Urapainumien mittaus Videointi Ultraäänilaitteisto Moottoritehon tallennus Stm-tallennuus 18.4.2011 21

Kestokoealat Mustakeidas (Jämin alue) 18.4.2011 22

Älykkäät teknologiat puunkorjuussa Maarit Haavisto Tomi Kaakkurivaara Jori Uusitalo Ilkka Korpela (HY) Ennakkotiedon hyödyntämismahdollisuudet turvemaiden ennakkosuunnittelussa Päädyttiin testaamaan laserkeilauksen käyttökelpoisuutta Vuorijärvensuo Pinta-ala: ~ 4 ha Yhteistyökumppanit Metsähallitus Helsingin yliopisto Puolukkaturvekangas Tilavuus: 138m3/ha Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi

Pintamalli Tilavuusestimaatit

Mittaukset Hakkuun päätyttyä sekä uudestaan ajon jälkeen painumamittaukset GPS-signaalin saaminen ei ollut helppoa, mikä oli nähtävissä myös huomattavissa eroissa ajourien eri mittauksissa

Aineistot ja menetelmät METSÄNKÄSITTELY Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi

Alikasvoskuusikon säilyttäminen uuden Menetelmä1: Kuusia ei varota puusukupolven perustana hieskoivikon päätehakkuun yhteydessä Niemistö, P., Korpunen, H., Lauren, A. and Salomäki, M. & Uusitalo, J. Menetelmä 2: Kuusia varotaan Yhteistyökumppanit Metsähallitus P-P Metsäkeskus UPM 18.4.2011 27

VMI- koealojen metsänkäsittely/kasvatussimulointi Koeala 1 Koeala 11 25 20 20 15 15 10 10 5 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Koeala 2 Koeala 23 25 25 20 20 15 15 10 10 5 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 18.4.2011 28

VMI- koealojen metsänkäsittely/kasvatussimulointi 4 3 2 2 1 Koealan puusto jaettiin ojan suuntaisesti 2 m levyisiin vyöhykkeisiin ja edelleen 2-4 osaan: 1. ajouralta poistettava puusto 2. muu harvennuskertymä 3. kasvamaan jätetty simuloitava puusto (ojan ja ajouran väli) 4. kasvamaan jätetty simuloitava puusto (ajouralta saralle päin) 18.4.2011 29

Motti -simulaattori 18.4.2011 30

VMI- koealojen metsänkäsittely/kasvatussimulointi Simul nro Selite Jäävä ppa 1 PH; ei ajouraa kuten lähtötil 2 motti EH, H+PH; ajoura 18 % nyk. 3 random EH, motti H+PH; ajoura 8-10, nyk. 4 random EH, motti H+PH; ajoura 8-12, nyk. 5 random EH, motti H+PH; ajoura 6-12 nyk. 6 voimakas random EH 0-8 m, kaikkialle motti H+PH; ajoura 8-12 nyk. 7 voimakas EH, motti PH, ajoura 8-12 alle nyk 8 random EH 0-8 m, motti H 12-20 m, PH, ajoura 8-12 nyk? 9 motti H+PH kaikkialle, ajoura 8-12 (= myöh EH?) kuten lähtötil Ajouran leveydet 2 m kaistale - vastaa 4 m levyistä ajouraa 4 m kaistale - vastaa 6 m 6 m kaistale vastaa 8 m Ajouran sijoittaminen suhteessa ojaan 18.4.2011 31

LOCKTRACK-simulaattori Simulaattori sijoittaa puutavaralajit kasoille ajourien varteen muodostaa mahdolliset ajoreitit käyttää nk. damage-kerrointa, jotta simulaattori valitsee aina järkevimmät reitit kuljettaa puutavarat varasto(i)lle Ratkaisusta tulostetaan kasojen sijainnit valitut ajoreitit rasitus kullekin ajourapisteelle kuljettu matka ja kuorman tilavuus työajanmenekit 18.4.2011 32

LOGTRACK-simulaattorin tietorakenteet Logtrail-file - ajourat Boundary-file - Leimikon rajat Ditch-file - ojaverkosto 18.4.2011 33

LOGTRACK-simulaattorin tietorakenteet Leimikon data-rakenteen muodostaminen(logtrail-, boundary- tai ditch-file) kävelemällä GPS:n kanssa jo hakatulla harvennushakkuulla Hienosäätö ArcGISin avulla Ajourille tai ojille leveys - luokka Konvertointi RASTER- ja ASCII-formattiin ArcGISin avulla (solu 1x1m) 18.4.2011 34

LOGTRACK-simulaattorin tietorakenteet Treelist-file: Jokaisesta yksittäisestä puusta Puulaji, D13, H, Puutavaralajien tilavuudet, (harvennus vai ei), x,y -koordinaatti 18.4.2011 35

LOGTRACK-proseduuri Simulaattori hakkaa puun ja sijoittaa puutavaran ajoureitistön varteen sopiviksi kourakasoiksi 18.4.2011 36

LOGTRACK-proseduuri Simulaattori generoi kaikki mahdolliset ajoreitit varastopaikoille Simulaattori valitsee optimaalisen joukon reittejä, millä kaikki puut tulee kerättyä mutta aiheuttaen mahdollisimman vähän maastovaurioita 18.4.2011 37

LOGTRACK-proseduuri Simulaattori visualisoi kaikki kuormatraktorin yksittäiset ajoreitit Tuottavuusluvut ja ajanmenekit jokaiselle työvaiheelle sekä kuljettu matka jokaiselle yksittäiselle kuormalle että koko puutavaralajille yhteensä 18.4.2011 38

LOGTRACK-proseduuri Suhteellinen vaurio, jonka hakkuuoperaatio aiheuttaa Raportointi visuaalisesti väriluokituksen avulla tai tarkka taulukointi (excel-file) 18.4.2011 39

Optio: Pri-tiedosto hakkuukoneelta jo hakatuista puista Simulaatori kykenee lukemaan puuston myös pri-formaatissa (StandForD-standard) Hakkuukonee taltio hakatusta puusta myös GPS-tiedon ja tallennetaan pritiedostoon Mahdollisuus testata ajoreittin optimointia tai jopa on-line ohjausta 18.4.2011 40

LOGTRACK-simuloinnit Voidaanko ajokertojen määrää lisätä, jos ajouran leveyttä nostetaan? Simulointivaihtoehdot Kaikki urat 4 m Pääajourat 6 m ja muut 4 m Kaikki urat 6 m 18.4.2011 41

Turvemaaleimikkoaineistot a. 2,1 ha b. 4,9 ha c. 4,3 ha d. 10,6 ha

Tulokset KANTAVUUS Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi

Turvemaan kantavuuden ennustaminen Turvemaan kantavuuskomponentti jakautuu karkeasti kahteen osaan Puiden, aluskasvillisuuden ja kenttäkerroksen muodostama juuristoverkko Varsinainen turvekerros Kummankin komponentin ominaisuuksilla on merkitystä turvemaan kokonaiskantavuuden muodostamisessa 18.4.2011 44

Juuristokerroksen määrä Turvemaiden puut tarvitsevat kivennäismaita enemmän juuristoa puuston kokonaistilavuutta kohden (Laiho & Finer 1996) Mitä karumpi kasvupaikka, sitä suuremman määrän puu tarvitsee ravinteiden ottoa varten (ja uloimmat juuret ulottuvat pitemmälle puusta)- (Finer & Laine 1998, 2000). Empiiriset tuloksemme ( 26 VMI rämettä, 2007 aineisto) vahvistavat tämän teorian Kasvupaikka N Mänty % D1.3 cm M3/ha Turpeen paksuus cm Juurten määrä g/näyte Tiheys g/cm3 Ptkg I 9 83 15,4 151 61 4,6 0,127 Ptkg II 10 76 14,2 143 80 4,8 0,126 Vatkg 7 96 13,8 100 100 4,9 0,116 Yht. 26 84 14,5 134 79 4,8 0,124 18.4.2011 45

Juuristokerroksen määrän arviointi Juuristokerroksen määrää voidaan arvioida siipikairan (tai levykuormituslaitteen ) avulla Juurten määrällä ja leikkauslujuudella, jota voidaan mitata siipikairan avulla, on selkeä positiivinen korrelaatio (0.599, N=17, p=0,011) VMI-aineistossa 18.4.2011 46

Juuristokerroksen määrän arviointi 18.4.2011 47

Perinteinen siipikaira Maatuneen turpeen leikkauslujuuden mittaukseen t t t Leikkautuva näyte sylinterin muotoinen Pintakerroksesta mitattaessa levyt katkaisevat kantavuutta ajatellen oleelliset juuret 18.4.2011 48

Uudentyyppinen piikkisiipikaira Uusi kenttätyökalu nimen omaan tärkeän pintakerroksen lujuuden mittaamiseen Levyjen tilalla alapäästä suippenevat piikit, jotka on ylhäältä kiinnitetty pyöreään levyyn Toimii kuten levymallinen siipikaira Kaira asetetaan turvemaahan niin, että yläosan levy puristaa löyhän pintakerroksen kasaan Piikit asettuvat juurten lomaan ja vahingoittavat niitä ennen mittausta mahdollisimman vähän 18.4.2011 49

t t Mahdollisuus mitata perinteiseen tapaan leikkauslujuus kiertämällä kairaa 360 astetta leikkausmoduuli kiertämällä kairaa rikkomatta turpeen pintaa noin 15...25 astetta Leikkausmoduuli kuvaa jännityksen ja sen aiheuttaman muodonmuutoksen suhdetta: kiertokulma ja vastaava vääntömomentti rekisteröidään Etuja helppo mitata: ei tulkintaa mittaustilanteessa, kiertokulma ei kriittinen, hyvä toistettavuus, edelleen käsityökalu nopea mitata: näyte ei tartu kairaan 18.4.2011 50

Piikkisiipikaira 18.4.2011 51

Kantavuuden ennustaminen Turpeen kantavuutta voidaan ennustaa luotettavimmin puuston tilavuuden ja leikkauslujuuden avulla Fixed Dependent variable/ Model parameter 18.4.2011 52 Painuma hakkuukoneen jälkeen, cm Painuma hakkuukoneen ja kahden ajokerran jälkeen, cm b 0 68,7 (0,000) 124 (0,000) Ln_SiipikairaG_koealan_keskiarvo -6,93 (0.009) -15,4 (0,000) Ln_m3ha -6,97 (0.014) -10,3 (0,003) [Havut=0] 7,51 (0,000) [Havut=1] 0 [Havut=0]* [Ajokone=Deere] 6,80 (0,003) [Havut=0]* [Ajokone=ProSilva] -0,987 (0,566) [Havut=1]* [Ajokone=Deere] -0,269 (0,916) [Havut=1]* [Ajokone=ProSilva] 0 Random var(u l ) 0.00 var(e jkl ) 43.1

Kantavuuden ennustaminen Turpeen kantavuutta voidaan ennustaa luotettavimmin puuston tilavuuden ja leikkauslujuuden avulla Kuormatraktorin painuma kahden ajokerran jälkeen Prosilva (havut) eri leikkausmoduuleilla (G, kpa) Prosilva/Deere, leikkausmoduuli G= 40 kpa 18.4.2011 53

Kantavuuden vuodenaikainen vaihtelu 18.4.2011 54

Kantavuuden vuodenaikainen vaihtelu Vedenpinnan syvyys mittausajankohdan ja etäisyyden ojasta mukaan 18.4.2011 59

Malli ajouran kasvuvaikutukselle P. Niemistö kasvu 2 Mallin muoto: kasvu = a - b*ln(urasyvyys)/etäisyys**2 - c*etäisyys 1,5 1 Urapainuma, cm 1 5 10 20 30 50 0,5 0 0 2 4 6 8 10 12 Etäisyys ajourasta, m 18.4.2011 62

Tulokset METSÄNKÄSITTELY Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi

18.4.2011 64

Hankkeen päätuloksia Ajourien leventäminen ainakin osalla ajouraverkostoa on hyvin lupaava apukeino korjuuoperaation toteuttamiseksi sulan maan aikana 18.4.2011 65

LOGTRACK-Tuloksia/ Jokihaara Kuitupuukertymäkertymä 116 m 3 Hehtaarikohtainen kertymä 26,1 m 3. 18.4.2011 66 Jokihaara2 norm. ajourat Jokihaara2 2x ajorajoitteet Jokihaara muokatut ajouraluokat 1/2 Puusto Täydet Puolikkaat Tyhjät Konetyyppi m 3 /ha kuormat kuormat kuormat TELA_H + TELA_K <120 4 8 8 ei onnistu onnistuu onnistuu TELA_H + TELA_K 120-170 6 12 12 onnistuu onnistuu onnistuu TELA_H + TELA_K 170-200 6 12 12 onnistuu onnistuu onnistuu TELA_H + TELA_K >200 6 12 12 onnistuu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + TELA_K <120 2 4 4 ei onnistu ei onnistu ei onnistu PYÖRÄ_H + TELA_K 120-170 3 6 6 ei onnistu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + TELA_K 170-200 3 6 6 ei onnistu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + TELA_K >200 3 6 6 ei onnistu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + PYÖRÄ_K <120 1 3 3 ei onnistu ei onnistu ei onnistu PYÖRÄ_H + PYÖRÄ_K 120-170 2 4 4 ei onnistu ei onnistu ei onnistu PYÖRÄ_H + PYÖRÄ_K 170-200 2 6 6 ei onnistu onnistuu onnistuu PYÖRÄ_H + PYÖRÄ_K >200 2 6 6 ei onnistu onnistuu onnistuu

Ennakkosuunnittelun merkitys! Laserkeilauksessa on potentiaalia korjuun ennakkosuunnittelussa Puuston määrä (PPA parempi kuin m3) Muu kasvillisuus? Ojien tarkka sijainti Ojapenkat ja kivennäismaasaarekkeet Erityisen tärkeää ajourareitistön ennakkosuunnittelu Ajokertojen määrä/varasto Varastouran ja kokoojauran sijoittaminen 18.4.2011 67

Johtopäätökset SOVELTAMINEN KÄYTÄNTÖÖN Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi

Kriteerit sulanmaanaikaiselle puunkorjuulle Yleisiä ohjeita: Edullisin korjuuajankohta kesäkuu elokuu Maksimi kuorman koko 10 m 3 ylisuuri hetkellinen pintapaine rikkoo juuristokerroksen Vajaakuormilla voidaan estää pintakerroksen rikkoutuminen Havutus on käytettävä maksimimääräisesti hyväksi Mutkat rakennettava loiviksi, alle 45 astetta Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi

Hakkuukertymä (m 3 ), joka voidaan tuoda yhdelle varastouralle Kenttäkerros/ Aluskasvillisuusluokka/ Leikkausmoduuli m 3 /ha 1 2 3 Niukasti tai ei ollenkaan varpukasvillisuutta tai alikasvosta/ leikkausmoduuli 20-30 kpa Kohtalaisesti varpukasvillisuutta ja/tai alikasvosta/ leikkausmoduuli 30-40 kpa Normaali kalusto varustettuna suoajovarustuksella Runsaasti varpukasvillisuutta ja/tai alikasvosta/ leikkausmoduuli 50-60 kpa 1 120-150 20 30 40 2 150-180 30 40 50 3 180-220 40 50 60 Täystela-erikoiskonehakkuussa ja lähikuljetuksessa 1 120-150 40 60 80 2 150-180 60 80 100 3 180-220 80 100 120 = vaatii sekä kokooja- että varastourien leventämisen

Tuloksista käytäntöön Turvemaan uusi korjuujälkikriteeristö Keskimääräinen ajouraleveys 40-50 dm Ajourapainuman vaikutus puun kasvuun kriteeriksi asetettiin max. 10 % leikkaantunutta väh. 10 cm syvyistä ajouraa Ajourien sijoittelu - > kaikkiin puihin ei välttämättä ole tarpeen yltää harvennuksessa 18.4.2011 71