MAANMUOKKAUSMENETELMÄN VALINTA MAAPERÄN OMINAISUUKSIEN PERUSTEELLA Kasvupaikan mukainen maanmuokkaus 1 Jan-Erik Lundmark NSFP-teemapäivä 23.3.2006 Tampere Käsittelen esitelmässäni metsämaan ominaisuuksia, jotka tulisi ottaa huomioon maanmuokkausmenetelmää valittaessa. Olen työskennellyt aikaisemmin Uppsalassa Ruotsin maatalousyliopiston metsämaatieteen laitoksella. Vuodesta 1987 lähtien toimin metsäekologina ensin valtion omistamassa Domänverketissa, joka vuonna 1994 puolitn yhtiöitettiin metsäyhtiö AssiDomäniksi, ja josta on taas uudelleen tullut valtion yhtiö Svea- Skog. Tehtävänäni AssiDomänissa oli edistää kasvupaikan mukaista metsänhoitoa eli oikeiden metsänhoitomenetelmien valintaa kasvupaikan asettamien vaatimusten perusteella. Maanmuokkaus on yksi vaihe ketjussa, joka koostuu useista tärkeistä uudistamistoimenpiteistä. Aluksi tarkastelen, missä järjestyksessä päätetään ja valitaan uudistamistoimenpiteet silloin, kun uudistamisessa tullaan käyttämään maanmuokkausta. On tärkeää valita aina ensin puulaji, minkä jälkeen tehdään päätös hakkuualan raivaustarpeesta. Seuraavaksi valitaan uudistamismenetelmä eli joko luonnen uudistaminen metsänviljely jokin yhdistelmä näistä kahdesta. Tämän päätöksen perusteella valitaan hakkuutapa samoin kuin maanmuokkausmenetelmä. 1 Eri uudistamistoimenpiteistä päättäminen 1. Puulajin valinta (mänty, kuusi, koivu, mänty+kuusi, kuusi+koivu, jne) 2. Hakkuualan raivaustarve (kyllä/ ei/ ositn) 3. Uudistamismenetelmän valinta (luonnen uudistaminen, metsänviljely näiden yhdistelmä) 4. Hakkuutavan valinta (päätehakkuu, siemenpuuhakkuu, suojuspuuhakkuu, jne) 5. Maanpinnan käsittelytavan valinta (maanmuokkaus, kulotus, vesitalousjärjestelyt) Ennen kuin menen maaperän ominaisuuksien tarkasteluun ja niille sopivien muokkausmenetelmien valintaan, esittelen miten muokkaus vaikuttaa men kasvuympäristöön ja men kasvuun. Göran Örlanderin esityksessä myöhemmin kuullaan yksityiskohsempia perusteluja sille, miksi maanmuokkausta on käytettävä.
2 Maanmuokkauksen vaikutukset mien kasvupaikkaan ja kasvuun 2 Maan lämpötila kohoaa (merkittävin tekijä Pohjoismaiden pohjoisimmissa osissa ja siellä erityisen viileissä ilmasto-olosuhteissa) Tukkimiehentäin tuhoriski pienenee (merkittävin tekijä varsinkin Pohjoismaiden eteläosissa) Juuriston kasvuolosuhteet muuttuvat edullisemmiksi tasaisemmin jakautuneen kosteuden, paremman maan happitilanteen ja ravinteiden nopeamman vapautumisen seurauksena Pintakasvillisuuden kilpailu vähenee (hakkuualojen heinettymisongelma suurin Pohjoismaiden eteläosissa Hallavioitusten riski pienenee maaperän luovuttaessa enemmän lämpöenergiaa heti maanpinnan yläpuoliseen ilmakerrokseen Roustevahinkojen määrä pienenee (rousteherkät kohteet otettava erityisesti huomioon) Jotta mien kasvua pystyttäisiin parantamaan toivotulla tavalla, on maanmuokkausmenetelmän valinnassa otettava erityisesti huomioon seuraavat maaperään liittyvät ominaisuudet: 3 Maanmuokkausmenetelmän valinnassa huomioitavia maaperätekijöitä Maan kosteus Maan rakenne (karkeat, keskikarkeat hienojakoiset maalajit) Humuskerroksen paksuus Ravinteisuus Maan topografia Tekniset vaikeudet: o Kivisyys (maan päälliset ja heti maan pinnan alla olevat) o Hakkuutähteen määrä (maan ravinteisuudesta riippuvainen) o Kantojen ja juurien määrä (ravinteisuudesta riippuvainen) o Jyrkänteet Muokkaus tulee luonnollisesti tehdä vain siinä tapauksessa, että se johtaa onnistuneeseen uudistamistulokseen eli istutusalalle saadaan riittävä määrä hyviä istutuskohtia vastaavasti luonsessa uudistamisessa siemenille syntyy riittävästi sopivaa itämispintaa. Toisin sanoen muokkausmenetelmällä on saavutettava teknisesti hyväksyttävä työtulos, jonka ympäristövaikutukset ovat myös hyväksyttäviä. Muokkauskohteet ovat usein teknisesti vaikeita, mikä vaikuttaa voimakkaasti, jopa ohjaa, muokkausmenetelmän valintaamme (halusimme sitä emme), sillä menetelmästä riippuen tekniset esteet ovat eri tavoin hallittavissa (ks. viimeinen kohta kalvolla 3). Tavallisimmin maanmuokkausta vaikeuttaa kivisyys samoin kuin hakkuutähteet, kannot ja isot juuret. Erland Charlesworth (ForeCare AB, Östersund; oletan, että Erland tunnetaan Suomessakin) on yhdessä AssiDomänin ja SCA:n kanssa kehittänyt maanmuokkausta varten
luokituksen, jolla voidaan määrittää metsämaan vaikeusaste viisiporsella asteikolla alkaen Erittäin helposta ja päätyen Erittäin vaikeaan (kalvo 4). 3 4 Kohteen vaikeusluokitus maanmuokkausta varten 5-asteinen luokitus: Erittäin helppo-helppo-normaali-vaikea-erittäin vaikea Miltä hakkuuala tulee näyttämään? Miten kohde tulee muokata? Luokituksen määrittäminen lähtee kohteen kivisyydestä, mitä arvioitaessa huomioidaan sekä maanpinnalla että maanpinnan alapuolella olevat kivet (kalvo 5). Kivien esiintymismäärä arvioidaan valitulta linjalta, jolla tehdään 20 kivirassin pistoa ja lasketaan kiviesiintymät maan pinnalta 20 cm:n syvyyteen asti. Tämän lisäksi määritetään muodostuvien ajateltavissa olevien kantojen ja isojen juurien määrä samoin kuin hakkuutähteen määrä, joka on johdettavissa puuston ja kasvupaikan ravinteisuuden perusteella. 5 Tärkeimmät maanmuokkausta vaikeuttavat tekijät Kivet maan pinnalla ja heti maan pinnan alapuolella => Vaikeusaste määritetään kivirassilla tehdyillä koepistoilla Kannot ja paksut juuret Hakkuutähteet => Määritetään puuston ominaisuuksien (puulajin) ja kasvupaikan ravinteisuuden perusteella. Kannoista ja juurista aiheutuva haitta pienenee, jos uudistamista viivästytetään. Hakkuutähteestä aiheutuvaa haittaa vähentää hakkuutähteiden keruu. Ajanpuutteen vuoksi en mene tarkemmin luokituksen toteutukseen ja viiden vaikeusasteen käyttämiseen. Esittelen diakuvin muutamia maaperän ominaisuuksien mukaan valitsemiani muokkausmenetelmiä, joista ensimmäiset kuvat edustavat ympäristön kannalta kevyimpiä menetelmiä ja viimeiset kaikkein voimakkaimpia menetelmiä. Useimmissa kuvissa esitellään muokkausta, joka edeltää istutusta. Kasvualustan maaperään vaikutetaan vähiten, jos ei muokata (kalvo 6). Tässä yhteydessä on erityisesti kiinnitettävä huomiota tiettyihin kasvupaikkoihin maalajeihin, joita edustavat hyvin viljavat kasvupaikat (viljavuusluokka >G30) Pohjoismaiden eteläosissa (n. 60 leveysasteen eteläpuolella). Kuvassa näkyvä hyvin viljava ruohomainen kasvupaikka on suunniteltu uudistettavaksi.
Puusto on ensimmäisen sukupolven viljelykuusikko, joka on perustettu aikaisemmalle pellolle. Kuvassa näkyy vielä jäänteitä pellon ruokamultakerroksesta. Kokemuksesta tiedämme, että jo muutaman vuoden kuluttua hakkuusta kohteelle syntyy tiheä ja korkea aluskasvillisuus, joka muodostuu pääasiassa leveälehtisistä ruohoista ja lehtipuuvesakosta. Tällaisella kohteella maanmuokkaus pikemminkin lisää kuin vähentää aluskasvillisuuden määrää, koska maassa on runsaasti lepotilassa olevia siemeniä, joista osa tarvitsee itääkseen lyhykaista valoa (sekunnin murtoosia). Riski näiden lajien siementen itämiseen on suuri, sillä maanmuokkaus tapahtuu tavallisesti työaikana eli päivänvalossa. Tällaiset kohteet tulee istuttaa isoilla kuusen milla heti hakkuun jälkeen. Uudistamistoimenpiteisiin kuuluu tavallisesti myös hakkuutähteiden keräys ja mien käsittely ennalta tukkimiehentäin torjunta-aineella. Erityisen kiviset kohteet ja jyrkät rinteet on istutettava tavallisesti muokkaamatta, ellei luonsta uudistamista voida käyttää. Tässä kuvassa myrsky on kaatanut suurimman osan siemenpuista vain muutama viikko hakkuun jälkeen. Lisäksi on tiettyjä luonsesti, siemen- suojuspuilla uudistettavia kasvupaikkoja, joita ei tarvitse muokata. Tavallisimmin kyseeseen tulevat kuivien jäkäläkankaiden siemenpuuhakkuut vastaavasti suojuspuuhakkuut viljavilla, vedenvaivaamilla ja usein hallanaroilla kohteilla, missä on riittävästi luonsta oikean puulajin miainesta (usein kuusi+koivu). 6 Uudistaminen ilman maanmuokkausta ISTUTUS Erityisen viljavat kohteet Pohjoismaiden eteläosissa (60 leveysasteen eteläpuoliset alueet), joille kokemuksesta tiedetään muutaman vuoden kuluttua muodostuvan tiheä ja korkea pintakasvillisuus. Nämä kohteet istutetaan isoilla kuusen milla mahdollisimman pian hakkuun jälkeen Erityisen kiviset kohteet ja jyrkät rinteet on tavallisesti istutettava ilman muokkausta, mikäli luonsen uudistamisen ei katsota johtavan kelvolliseen uudistamistulokseen LUONTAINEN UUDISTAMINEN SIEMENPUUASENNOLLA TAI SUOJUSPUUSTOLLA Siemenpuuhakkuu jäkälätyypillä. Siemenpuuhakkuun lisäksi kuivilla mailla, joilla kokemuksesta tiedetään maanmuokkaus tarpeettomaksi riittävän uudistamistuloksen saamiseksi Suojuspuuhakkuu viljavilla, vedenvaivaamilla ja usein hallanaroilla mailla, missä on riittävästi luonsta täydentävää oikean puulajin miainesta (usein kuusi+koivu) 4 Kun päätös muokkauksesta on tehty, on valittavana kolme päämenetelmää: Katkonaista, kivennäismaan pintaa paljastavaa muokkausjälkeä tekevä menetelmä, yhtenäistä muokkausjälkeä tekevä jatkuvatoiminen muokkausmenetelmä ja menetelmä, jossa muokkaaja valitsee kunkin muokkauskohteen erikseen, esim. kaivurimätästys (kalvo 7). on oikein tehtynä on kaikkein kevyin menetelmä (kalvo 7). Jos viljely tehdään istuttamalla, sopii laikutus kuiville kankaille ja ositn jopa tuoreille
maille, joiden vaikeusluokitus on Erittäin helppo Helppo. Menetelmä sopii erityisesti karkeille suhteellisen ohuthumuksisille maille. Tosin tällaisia kohteita istutetaan vain harvoin poikkeustapauksissa, sillä ne soveltuvat parhaiten luonseen uudistamiseen, missä myös laikutusta käytetään. Keskikarkeat kuivat ja erityisesti tuoreet kankaat istutetaan usein, ja tällöin käytetään mätästystä, josta kuva vaikeusasteeltaan Helpoksi määritetyltä kohteelta Norrbottenin pohjoisosasta Arjeplogista. soveltuu myös vaikeusasteeltaan Normaaliksi määritellyille kohteille. Tuoreiden kankaiden maanmuokkausta varten vaikeusasteeltaan Normaaliksi luokitellut kohteet muodostavat hyvin suuren kokonaisuuden, joka käsittää mm. mustikkatyypin (MT) hieset hiekkamoreenimaat. Kuten aina tärkeintä on valita oikea istutuskohta, mikä mätästyksessä tarkoittaa mättään päällystä, jossa kivennäismaa on käännetty kaksinkersen humuskerroksen päälle (kalvo 8). Hienojakoisille ja kaikille vedenvaivaamille maille, joiden vaikeusluokitus vaihtelee Erittäin helposta Normaaliin, soveltuu mätästys (kalvo 7). Hienojakoiset maat ovat usein vähäkivisiä ja kuuluvat siksi vaikeusluokkaan Helppo (diakuvasarja rousteherkästä kohteesta: kaksi vuotta istutuksen jälkeen ja viisi vuotta myöhemmin). Vedenvaivaamilla mailla voi katkonaista muokkausjälkeä tekevää ja kivennäismaan paljastavaa mätästystä käyttää jopa Vaikeaksi luokitelluilla kohteilla, jos laitteisto varsinaiseen kaivurimätästykseen puuttuu sen käyttö tulisi liian kalliiksi. Tavallisesti juuri vedenvaivaamilla mailla löytyy mättäiden välistäkin hyviä hyväksyttäviä muokkaamattomia istutuskohtia, joista saadaan täydennystä tavoitetiheyteen pääsemiseksi. Kuivilla ja tuoreilla mailla, joiden vaikeusluokitus on Normaali Vaikea, käytetään äestystä. Kuvassa nähtävällä kohteella on paljon peitossa olevia kiviä, jotka sijaitsevat heti maanpinnan alla. Kohde kuuluu vaikeusluokkaan Vaikea. Äestyskohteellakin on tärkeää valita oikea istutuskohta. Oikea kohta on äestysjäljen reunassa, missä käännetyn humuskerroksen päällä on muutama senttimetri kivennäismaata. Äestysvaon pohjalla puhtaalla kivennäismaalla voi rousteriski olla suuri jopa hiesilla hiekkamoreenimailla, joilla hieta-aineksen osuus voi usein olla suhteellisen suuri. Roustevaara on erityisen suuri, mikäli käytetään paakkumia. On huomattava, että äestys ei sovellu tuoreille maille, missä käytetään mätästystä. Äestystä ei FSC-vaatimusten mukaan voi myöskään käyttää, jos kohteen kaltevuus on enemmän kuin 15 %. Kun vaikeusluokitus on Vaikea Erittäin vaikea on käytettävä kaivurimätästystä. Muokkaus tapahtuu kaivinkoneen kauhalla kohteilla, jotka ovat erityisen kivisiä. 5
Maanmuokkausmenetelmän valinta kohteen vaikeusluokituksen ja maan vesitalouden mukaan Katkonaista kivennäismaan pintaa paljastava muokkaus: laikutus mätästys Jatkuvatoiminen muokkaus: äestys auraus Kuljettaja valitsee muokkauskohdat: kaivurimätästys esim. kaivinkoneen kauhalla 7 1. Maanmuokkaus istutusta varten 6 MAAN VESITALOUSLUOKITUS KUIVA TUORE VEDENVAIVAAMA V A I K E U S A S T E Erittäin helppo Helppo Normaali Äestys Vaikea Äestys Äestys Erittäin vaikea Äestys 2. Maanmuokkaus kylvöä luonsta uudistamista varten* MAAN VESITALOUSLUOKITUS KUIVA TUORE VEDENVAIVAAMA V A I K E U S A S T E Erittäin helppo Helppo Normaali Vaikea Erittäin vaikea Kevyt äestys Kevyt äestys Tavallinen äestys Kevyt äestys Kevyt äestys Tavallinen äestys *) HUOM! Luonsessa uudistamisessa humuskerroksen paksuus korkeintaan 10 cm (pohjoisosien sisämaassa korkeintaan 6 cm). Paksummat humuskerrokset vaativat istutuksen (= maanmuokkaus ennen istutusta).
7 Kylvö- ja luonsen uudistamisen kohteille soveltuvista maanmuokkausmenetelmistä seuraavassa vain lyhyesti. Näissä tapauksissa käytetään pääsääntöisesti äestystä, joka soveltuu kohteille Erittäin helpoista Vaikeisiin. Vaikeusluokituksen helpommassa päässä voidaan käyttää kevyttä äestystä, missä vain kuoritaan humuskerrosta niin, että pintamaata paljastuu. Kylvön ja luonsen uudistamisen yhteydessä voidaan toimia kahdella tavalla väärin, joista kuvaesimerkit. Ensinnäkin siemenpuuasentoon jätetyn kohteen äestysjälki on liian syvää ja toisessa kuvassa on käytetty luonsta uudistamista hienojakoisella maapohjalla. Lopuksi haluaisin osoittaa, kuinka suuri muutos on tapahtunut 1990-luvun alun jälkeen maanmuokkausmenetelmien valinnassa verrattuna siihen, miten toimittiin aikaisemmin kaavamaisen metsänhoidon aikana (kalvo 8). Aineisto on AssiDomänissa tehdystä ekologisesta tilinpäätöksestä. Valittujen maanmuokkausmenetelmien näkyvät vaikutukset kohteessa on jaettu kolmeen luokkaan: 1) vähäisiä vaikutuksia (laikutus, mätästys ja kevyt äestys = säästäviä menetelmiä 2) kohtalaisia vaikutuksia (kaivurimätästys ja tavallinen äestys) 3) voimakkaita vaikutuksia (syvä-äestys ja auraus) Muokkaamatta jätettyjen uudistusalojen yhteensä laskettu pinta-ala oli suunnilleen sama (13 %) hakkuukaudella 1981-1983 kuin vuosina 1991-1999. Säästäviä menetelmiä käytettiin vain 12 %:lla uudistusaloista hakkuukaudella 1981-1983, kun vastaava luku oli 50 % kaudella 1991-1999. Vastaavasti vuosina 1981-1983 menetelmiä, joilla oli kohtalaisia vaikutuksia uudistuskohteeseen käytettiin 55 %:ssa uudistusaloista, kun 1990-luvulla samojen menetelmien osuus oli enää vain 35 %. Lopulta voimakkaiden menetelmien (syvä-äestys ja auraus) osuus oli v. 18 % uudistusaloista kaavamaisen metsänhoidon aikana, kun nämä menetelmät 1990-luvulla lähes hävisivät käytöstä. Oma henkilökohnen käsitykseni on, että uudistusalan kohtuullisen syvä auraus on tuotosekologian kannalta hyvä maanmuokkausmenetelmä kohteilla, joissa on paksu humuskerros ja joiden ilmasto-olosuhteet ovat ankarat, toisin sanoen kohteilla, jotka aikaisemmin oli kulotettava. Mutta tilanne kehittyi siihen pisteeseen, että ainakin Ruotsissa aurattiin lähes kaikilla kasvupaikoilla, jopa kuivilla jäkäläkankailla. Seurauksista saa syyttää vain itseään. Ennemmin myöhemmin kyseiset menetelmät tullaan kieltämään, mikä tapahtuikin Ruotsissa vuoden 1993 metsänhoitolaissa. Nyt käyttämättömät aurat makaavat museoesineinä eri puolilla pohjoisia metsiä.
8 8 Hela landet MARKBEREDNINGSMETODENS EFFEKTER PÅ MARKEN 100 90 80 70 Markberedningsmetodens effekter på marken Kraftiga effekter 60 50 40 Måttliga effekter Små effekter 30 20 Ingen markberedning 10 0 1981-1983 1991-1993 1994-1995 1996-1997 1998-1999 Totalt 1991-1999 Avverkningsår Kuva. Maanmuokkausmenetelmien vaikutukset maapohjaan. Vaikutukset on luokiteltu kolmeen ryhmään (vähäiset, kohtalaiset, voimakkaat). Luvut osoittavat muokkausmenetelmien prosenttiosuudet laskettuna AssiDomän/ SveaSkog yhtiön koko uudistuspinta-alasta. Vaikutukset maapohjaan Muokkausmenetelmä Vähäiset vaikutukset, mätästys ja kevyt äestys=säästävät menetelmät Kohtalaiset vaikutukset, äestys Voimakkaat vaikutukset Syvä-äestys ja auraus