Energiapuun korjuun vaikutus metsiin Bioenergiaa metsistä tutkimusohjelman loppuseminaari Torstai, 19. huhtikuuta 2012 Hannu Ilvesniemi Metla Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi
Tutkimukset toteuttanut työryhmä
Tutkijaryhmä Metlassa Hannu Fritze, Markus Hartman, Jyrki Hytönen, Hannu Ilvesniemi, Ari Lauren, Annu Kaila, Marjatta Kantola, Oili Kiikkilä, Jiri Kremsa, Eero Kubin, Mikko Kukkola, Antti-Jussi Lindroos, Martti Lindgren, Päivi Merilä, Mikko Moilanen, Tanja Murto, Mika Nieminen, Tiina Nieminen, Timo Penttilä, Juha Piispanen, Heidi Pyhtilä, Anna Saarsalmi, Aino Smolander, Pekka Tamminen, Marita Turunen, Liisa Ukonmaanaho
Miksi Bioenergiaa metsistä? Taustalla huoli globaalista ilmastonmuutoksesta Ilmaston arvioidaan lämpenevän lähitulevaisuudessa nopeasti hiilen, öljyn ja maakaasun poltossa vapautuvan hiilidioksidin aiheuttaman kasvihuoneilmiön voimistumisesta johtuen Puut ja muut kasvit sitovat kasvaessaan ilmakehän hiilidioksidia ja ovat pidemmän aikavälin yli tarkasteltuina hiilineutraaleja energianlähteitä Kansallisesti myös energian saannin huoltovarmuus
Globaalit biomassavarastot ja vuotuinen kasvu Ilmastovyöhyke Pinta-ala 10 6 km 2 Pinta-ala % Biomassa 10 9 to a -1 % NPP 10 9 to a -1 NPP % Arktinen 8 6,0 13,8 0,6 1,3 0,8 Boreaalinen 23 17,3 439,1 18,3 15,2 8,9 Subboreaalinen 22 16,5 278,7 11,5 18,0 10,5 Subtrooppinen 24 18,0 323,9 13,5 34,6 20,2 Trooppinen 56 42,1 1347,1 56,0 102,5 59,7 Yhteensä 133 100 2402,6 100 171,6 100 Kasvillisuuden yhteyttämän hiilen arvioitu kokonaisenergiasisältö on n. 500 000 TWh, globaali energian kulutus n. 150 000 TWh 20.4.2012
Suomen metsien kasvun viimeisten vuosikymmenien aikana
Puupolttoaineiden ja metsähakkeen osuudet energian käytöstä
Metsät ovat monenlaisia, siksi myös vaikutukset ovat eri paikoissa erilaisia
Energiapuun korjuu turvemailla Kokopuun korjuu, puun maanpäälliset osat - Kannonnosto Kannonnostokohde, kun kannot on viety pois
Korjuutapojen vaikutus kasvupaikalle jäävän hakkuutähteen määrään A = ainespuukorjuu, R = ainespuukorjuu ja ranka, K = kokopuukorjuu ja K- = kokopuukorjuu, jota on täydennetty käsin
HAKKUUTÄHTEIDEN KUIVAMASSA PÄÄTEHAKKUUSSA t/ha 60 40 20 0 Latvahukkapuu Oksat Neulaset Kuusi Mänty Levula, T. (2001) 20.4.2012
Hakkuutähteiden ravinnesisältö kg/ha 400 300 200 Ca Mg K P N 100 0 Kuusen Kuusen Männyn Männyn neulaset oksat neulaset oksat
Hakkuutähteiden mukana poistuvien ravinteiden suhde maaperän ravinnevarastojen kokoon
Kokopuun korjuun vaikutus jäljelle jäävän puuston kasvuun
Hakkuutähteiden korjuun vaikutus taimien kasvuun Kahdessa männyntaimikossa hakkuutähteiden korjuu ei vaikuttanut taimien kasvuun 22 vuoden aikana istutuksesta. Neljässä 10-vuotiaassa kuusentaimikossa suurimpien taimien keskipituus ja kolmen viimeisen vuoden pituuskasvu olivat hiukan suurempia runkopuun korjuun kuin kokopuun korjuun jälkeen.
Tuhkan ja typen vaikutus pohjapinta-alan kasvuun kuivan kankaan männikössä
Hakkuutähteiden määrän vaikutus maaveden ominaisuuksiin
Maan pinta (hakkutähdekasan alta) Maaperän syvyys 40 cm Hakkuutähteiden määrä vaikutus liuenneen orgaanisen hiilen määrään maan eri syvyyksillä Veden liukoinen orgaaninen hiili (DOC, mg/l) 0 100 200 300 400 500 600 Ei hakkuutähdettä Tuhkalannoitus 0,3 kg/m2 Hakkuutähdekasan alla 2008 2009 Hakkuutähdettä 10 kg/m2 Hakkuutähdettä 40 kg/m2 Ei hakkuutähdettä Tuhkalannoitus 0,3 kg/m2 Hakkuutähdettä 10 kg/m2 40 cm syvyydessä Hakkuutähdettä 40 kg/m2
Kokopuukorjuun aiheuttama huuhtouma turvemailta RKP= runkopuukorjuu KPK= kokopuukorjuu
Kokopuukorjuun aiheuttama huuhtouma turvemailta RKP= runkopuukorjuu KPK= kokopuukorjuu
Rapautumisen merkitys hakkuutähteiden korjuun vaikutusten kompensoijana Mg, kg/ha Utti - MgO, % E B BC 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 60 Mg kg ha -1 50 40 30 20 10 Laskeuma Rapautuminen C 0 Rap+lask (70 v) Puusto/Runkopuu (Ukonmaanaho et al. 2008) Puusto/Totaali (Ukonmaanaho et al. 2008)
YEAR g CO2 h-1 0 1 2 7 8 9 0 1 2 7 8 9 0 1 2 7 8 9 CO2GH CO2GH CO2GH CO2GH CO2GH Kokopuun korjuun vaikutus metsämaan hengitykseen 2 007 2 008 2 009 2 010 1 KOE Anjalankoski Längelmäki Paltamo 2 3 3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 1 = Hakkaamaton metsä 3 = Avohakkuu + laikkumätästys + kuusen istutus 4 = Avohakkuu + hakkuutähteestä kerätään 70 % + laikkumätästys + kuusen istutus 5 = Avohakkuu + hakkuutähteestä kerätään 70 % + kannonnosto, jää 25 kantoa/ha + laikkumätästys + kuusen istutus 6 = Avohakkuu + hakkuutähteestä kerätään 100 % + kannonnosto, 100 % + laikkumätästys + kuusen istutus 0 3 2 2 011 1 1 3 4 5 6 1 3 4 5 6 0 3 4 5 6 KOEJASEN 3 4 5 6 KOEJASEN 3 4 5 6 KOEJASEN
Maanpinnan käsittelyn vaikutus maahengitykseen 1,0 CO 2 0,1 0 10 20 30 Maan lämpötila Häiriintymätön Häiriintynyt Käännetty Kontrollimetsä
Johtopäätökset 1) Biomassoihin perustuvien tuotantoratkaisujen täytyy pohjautua luotettavaan informaatioon biomassavaroista 2) Energiapuun korjuun seurausvaikutukset on tunnettava ja tämä tieto on otettava huomioon toimintatapoja valittaessa 3) Uusien toimintatapojen kehittäminen ja käyttöön otto on pitkä prosessi 4) Tieteellisen, objektiivisen tiedon tuottaminen vaatii pitkäaikaisten maastokokeiden seurantaa 5) Empiiristä, tieteellistä tietoa voivat hyödyntää malleja rakentavat tutkijat, käytännön ohjeita laativat metsäammattilaiset, energiapuuta myyvät metsänomistajat ja asiasta kiinnostuneet kansalaiset