Kantojen noston ja hakkuutähteiden keruun ekologiset ja metsänhoidolliset vaikutukset Hanke 3475 työraportti Reijo Seppänen, Tanja Murto, Jorma Pasanen & Eero Kubin
Sisällysluettelo 1. Johdanto... 3 1.1 Tutkimuksen tavoitteet ja tausta... 4 2. Koejärjestelyt... 5 4. Koealojen puustotiedot... 6 5. Toimenpiteet koealoilla... 8 5.1 Hakkuu ja hakkuuolosuhteet... 8 5.2 Latvusmassan keruu... 8 5.3 Latvusmassanäytteiden ottaminen... 9 6. Tulokset... 10 6.1 Aineiston käsittely... 10 6.2 Latvusmassan määrä... 11 6.3 Latvusmassan koostumus... 13 6.4 Latvusmassan koneellinen punnitus Längelmäellä... 14 6.5 Latvusmassan määrä Paltamossa - vertailu kirjallisuuteen... 15 7. Johtopäätökset... 16 Lähteet:... 18
3 1. Johdanto Uusiutuvan energian tuotannon lisääminen on tärkeää EU:n ilmasto- ja energiapoliittisten tavoitteiden ja energiaomavaraisuuden saavuttamisen kannalta. Komission Suomelle esittämän velvoitteen mukaan tavoitteena on nostaa uusiutuvan energian osuus vuoteen 2020 mennessä 38 %:iin. Jotta Suomelle asetettu tavoite saavutettaisiin, on metsähakkeen käyttöä lisättävä yhä merkittävästi. Vuonna 2008 julkaistussa Kansallisessa metsäohjelmassa on metsähakkeelle asetettu tavoitteeksi 8 12 milj. m³ vuotuinen käyttö vuoteen 2015 mennessä. Kansallisessa ilmasto- ja energiastrategiassa tavoite on 12 milj. m³ vuoteen 2020 mennessä. Metsähakkeen teknis-taloudelliseksi tuotantomahdollisuudeksi on arvioitu jopa noin 12-15 miljoonaa kuutiometriä vuodessa (Kansallinen metsäohjelma 2015). Lämpö- ja voimalaitokset hyödynsivät metsähaketta vuonna 2008 kaikkiaan 4,0 milj. m³, joka oli 1,4 milj. m³ eli yli 50 prosenttia enemmän kuin vuotta aiemmin. Lämpö- ja voimalaitosten lisäksi metsähaketta käytetään lämmitykseen myös pientaloissa, lähinnä maatiloilla. Lämmityskauteen 2007/2008 kohdistuneen pientalojen polttopuun käyttötutkimuksen ennakkotulosten mukaan pientalot polttavat nykyisin metsähaketta 0,6 milj. m³ vuodessa. Edelliseen tutkimukseen (2000/2001) verrattuna määrä kasvoi puolitoistakertaiseksi. Yhdessä lämpö- ja voimalaitosten käyttämän metsähakkeen kanssa metsähakkeen kokonaiskäyttö ylsi vuonna 2008 kaikkiaan 4,6 milj. m³:iin (Metsätilastotiedote 15/2009). Puun energiakäyttö ei saa kuitenkaan johtaa metsäteollisuuden raaka-ainepohjan kaventumiseen. Siksi merkittävin puuperäisen energian reservi muodostuu sellaisesta metsäbiomassasta, joka ei puu- tai korjuuteknisten ominaisuuksiensa puolesta ole kelvollista teollisuuden raaka-aineeksi. Tällaista reserviä edustaa osaltaan päätehakkuualoille jäävä latvusmassa (MMM työryhmämuistio 8/2006). Latvusmassan potentiaalinen raaka-ainelisä on männyllä noin 21 %, kuusella 54 % ja koivulla 16 % rungon kuorelliseen massaan verrattuna (Hakkila 1991). Metsäbiomassaa ei tule enää nykyään mieltää ainespuuta korjattaessa syntyväksi hakkuutähteeksi, vaan pikemminkin siitä on tullut tukki- ja kuitupuuhun rinnastettava uusi puutavaralaji, jota kutsutaan energiapuuksi. Hakkuutähdehake -nimityksen käyttö ei ole enää suositeltavaa, vaan tuotettua polttoainetta kutsutaan latvusmassahakkeeksi (MMM työryhmämuistio 8/2006). Latvusmassan korjuun vaikutukset metsään ja metsätalouteen ovat moninaiset, eikä kaikkia vaikutuksia ympäristöön ja uuden puusukupolven kasvuun vielä edes tunneta. Kokeiden perusteella on todettu, että mikäli latvusmassa kerätään hyvin tarkkaan pois, siitä voi aiheutua kahden vuoden kasvua vastaava taimikon pituuskasvun taantuma (Harstela 2006). Mahdollisia kasvutappioita kompensoi kuitenkin metsän uudistamisketjun nopeutuminen. Saksan (2001) mukaan latvusmassan talteenotto voi nopeuttaa metsänuudistamisketjua jopa kaksi vuotta, koska parhaimmillaan päätehakkuu, maanmuokkaus ja metsänviljely saadaan tehtyä saman kasvukauden aikana. Latvusmassan korjuun on myös todettu nopeuttavan maanmuokkausta, parantavan maanmuokkauksen laatua ja edistävän luontaista taimettumista (Saksa ym. 2002). Latvusmassan korjuun avulla voidaan myös vähentää valumia vesistöihin, koska kestää useita vuosia ennen kuin uusi puusukupolvi alkaa tehokkaasti käyttää hyödykseen vapautuvia ravinteita (Harstela 2006).
4 1.1 Tutkimuksen tavoitteet ja tausta Hyvän metsänhoidon suositusten mukaan latvusmassan korjuun yhteydessä päätehakkuualoille pitäisi jättää 30 % latvusmassasta. Korjaamatta jääneen latvusmassan määrän arvioiminen on osoittautunut kuitenkin vaikeaksi. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on antaa tietoa päätehakkuualoille korjuun yhteydessä jäävästä latvusmassan määrästä ja laadusta. Raportti on osa Kantojen noston ja hakkuutähteiden keruun ekologisia ja metsänhoidollisia vaikutuksia tutkivaa hanketta 3475, joka kuuluu Bioenergiaa metsistä tutkimus- ja kehittämisohjelmaan. Hankkeen tavoite on tuottaa mahdollisimman nopeasti käytäntöön sovellettavaa tietoa kangasmailla uudistushakkuun yhteydessä tapahtuvan metsäenergian hyödyntämisen vaikutuksista kasvupaikkatekijöihin, ympäristöön ja taimettumiseen. Hanke toteutetaan intensiivitutkimuksena kolmella maantieteellisellä alueella: Etelä-, Keski- ja Pohjois-Suomessa (kuva 1). Koealueiden sijoittelulla eri vyöhykkeille pyritään saamaan selville, esiintyykö kantojen noston ja latvusmassan vaikutuksissa eroja eri maantieteellisillä alueilla. Tutkimuksen kohteena on kantojen noston ja latvusmassan keruun vaikutus ravinnekiertoon, taimettumiseen ja kasvillisuuden sukkessioon. Kuva 1. Koekenttien maantieteellinen sijainti sekä Oijusluoman ja Katajavaaran valuma-alueet, joiden tietoa tutkimuksessa hyödynnetään. Koealueet valittiin UPM-Kymmenen esittämien metsiköiden joukosta, ja koealueita valittaessa oli tärkeää, että koealueet täyttivät UPM:n kantojen nostolle asettamat kriteerit. Kriteerien mukaan latvusmassan korjuu ja kantojen nosto voidaan toteuttaa kuusivaltaisilla päätehakkuualoilla. Lisäksi alueilla tuli olla virtaavaa pohjavettä ja kalteva maastonmuoto ravinnetutkimuksia varten. Hankkeen vastuututkijana toimii Eero Kubin Metlan Muhoksen toimintayksiköstä. Hanke toteutetaan yhteistyössä UPM-Kymmene Oyj:n, Metsähallituksen ja Kemiran kanssa.
5 2. Koejärjestelyt Koealat sijaitsevat Paltamossa, Längelmäellä ja Anjalankoskella. Jokaisella koealueella on kolme lohkoa, joilla kullakin on kuusi erilaista käsittelyä eli koejäsenet 1, 2, 3, 4, 5 ja 6 (kuva 2). Anjalankosken koealueella on lisäksi neljäs lohko, jolla on koejäsenet 1, 2, 5 ja 6. Koejäsenille tehdyt käsittelyt ovat seuraavat: 1. Hakkaamaton metsä (kontrolli) 2. Avohakkuu, ei muokkausta eikä istutusta 3. Avohakkuu + laikkumätästys + kuusen istutus 4. Avohakkuu + latvusmassasta kerätään 70 % + laikkumätästys + kuusen istutus 5. Avohakkuu + latvusmassasta kerätään 70 % + kannonnosto, jää 25 kantoa/ha + laikkumätästys + kuusen istutus 6. Avohakkuu + latvusmassasta kerätään 100 % + kannonnosto, 100 % + laikkumätästys + kuusen istutus Koejäsenen sijainti lohkolla arvottiin. Yhden koejäsenen eli koeruudun mitat ovat 40 m x 50 m, lukuun ottamatta Längelmäkeä, jossa koeruutujen koko on 30 m x 50 m. Koejäsen 1 Koejäsen 2 Koejäsen 3 Koejäsen 4 Koejäsen 5 Koejäsen 6 Kuva 2. Esimerkki lohkojen ja käsittelyiden sijoittelusta koealueelle. Anjalankosken koealueen lohkot 1 ja 2.
6 4. Koealojen puustotiedot Koealojen puusto mitattiin kasvukauden jälkeen vuonna 2006. Puustotunnuksista laskettiin mm. runkotilavuus, runkoluku ja valtapituus puulajeittain. Valtapuuston biologinen ikä selvitettiin kairaamalla koekenttien kaikilta koejäseniltä kuusen valtapuuston koepuita ja lisäämällä niiden rinnankorkeusikään 10 vuotta. Paltamon koealueella puuston määrä oli koealueen pohjoiseen sijaintiin nähden suuri. Keskimäärin puustoa oli Paltamon koealueen lohkoilla 277,2 kuutiota hehtaarilla. Runsaspuustoisimmalla koejäsenellä puuta oli jopa 396,9 m3/ha (kuva 3). Puuston valtapituus oli Paltamossa keskimäärin 23,4 m. Längelmäen koealueella puustoa oli keskimäärin 286,3 kuutiota hehtaarilla. Runsaspuustoisimmalla koejäsenellä puuta oli 369 m3/ha (kuva 4) ja valtapituus oli keskimäärin 24,8 m. Anjalankosken koealue oli koealueista runsaspuustoisin. Puustoa oli keskimäärin 379,9 kuutiota hehtaarilla ja runsaspuustoisimmalla koejäsenellä puuta oli 451,7 m3/ha (kuva 5). Anjalankosken koealueen lohkoilla oli muihin koealueisiin verrattuna huomattavan runsaasti mäntyä, keskimäärin 26 % puuston tilavuudesta. Puuston valtapituus oli keskimäärin 26,9 m. Hehtaarikohtainen runkoluku vaihteli Paltamon koejäsenillä välillä 535 1203 kpl/ha. Längelmäellä runkoluku oli 460 1393 kpl/ha ja Anjalankoskella 430 1245 kpl/ha (kuvat 6-8). 500 400 300 m 3 /ha Muu Koivu Mänty Kuusi Paltamossa puuston biologinen ikä oli 158 vuotta, Längelmäellä 78 vuotta ja Anjalankoskella 92 vuotta (kuva 9). 200 100 0 11 12 13 14 15 16 21 22 23 24 25 26 31 32 33 34 35 36 Lohko-koejäsen Kuva 3. Koe 751, Paltamo. Runkotilavuus puulajeittain Paltamon koealueella. 500 400 m 3 /ha Muu Koivu Mänty Kuusi 300 200 100 0 11 12 13 14 15 16 21 22 23 24 25 26 31 32 33 34 35 36 Lohko-koejäsen Kuva 4. Koe 752, Längelmäki. Runkotilavuus puulajeittain Längelmäen koealueella. Kuva 5. Koe 753, Anjalankoski. Runkotilavuus puulajeittain Anjalankosken koealueella.
7 1400 1200 1000 800 600 400 200 kpl/ha Muu Koivu Mänty Kuusi 0 11 12 13 14 15 16 21 22 23 24 25 26 31 32 33 34 35 36 Lohko-koejäsen Kuva 6. Koe 751, Paltamo. Runkoluku puulajeittain Paltamon koealueella. Kuva 7. Koe 752, Längelmäki. Runkoluku puulajeittain Längelmäen koealueella. 1400 1200 1000 800 600 kpl/ha Muu Koivu Mänty Kuusi Lohko 1 Lohko 2 Lohko 3 Lohko 4 vuotta 200 150 100 400 200 0 11 12 13 14 15 16 21 22 23 24 25 26 31 32 33 34 35 36 41 42 45 46 Lohko-koejäsen Kuva 8. Koe 753, Anjalankoski. Runkoluku puulajeittain Anjalankosken koealueella. Paltamo Längelmäki Anjalankoski Kuva 9. Koekenttien puuston biologinen ikä lohkoittain 50 0
8 5. Toimenpiteet koealoilla 5.1 Hakkuu ja hakkuuolosuhteet Koekenttien puuston hakkuut tehtiin sulan puun aikana motolla vuoden 2007 lopulla. Paltamossa hakkuuajankohta oli 8. 19.10.2007, Längelmäellä 30.10 9.11.2007 ja Anjalankoskella 13.11. 3.12.2007. Paltamon ja Längelmäen hakkuiden aikana oli lauha ja räntäsateinen sää. Anjalankoskella oli hakkuun aikana hieman pakkasta. 5.2 Latvusmassan keruu Latvusmassa kerättiin koealoilta syksyllä 2007 heti hakkuun jälkeen. Koejäsenillä 2 ja 3, joilla latvusmassaa ei kerätty, puitiin latvusmassa motolla mahdollisimman hajalle puiden kaadon yhteydessä (kuva 10). Koejäsenillä 4 ja 5 kerättiin 70 % latvusmassasta ja loput levitettiin ajokoneella tasaiseksi matoksi koealalle. Jätettävän 30 %:n määrittämiseksi laskettiin ensin koekohtaisesti kaikkien koealojen kuusipuuston keskitilavuus. Sen jälkeen koejäsenillä 4 ja 5 koealalta leimattiin koekohtaista kuusien keskitilavuuden 25 %:a vastaava määrä kuusia, joiden latvusmassa puitiin erillisiin kasoihin. Kasat merkittiin kepeillä ja lopuksi kasat levitettiin ajokoneella tasaisesti koealoille, sen jälkeen kun kerättävä latvusmassa oli ensin ajettu pois. Kuva 10. Latvusmassa puitiin levälleen koejäsenillä 2 ja 3. Kuva: Reijo Seppänen. Käytännön oletuksen mukaan latvusmassan koneellisessa korjuussa avohakkuualueelle jää latvusmassaa noin 5 % sen kokonaismäärästä. Näin koejäsenille 4 ja 5 jäi latvusmassaa 30 % (25 % + 5 %) ja laskennallisesti sama kg-määrä. Koejäsenillä 6 puitiin motolla kaikki latvusmassa kasoihin (kuva 11), joista se ajettiin tienvarsivarastoon heti ainespuun lähikuljetuksen jälkeen. Kuva 11. Koejäsenillä 5 ja 6 latvusmassa puitiin kasoihin. Kuva: Reijo Seppänen.
9 5.3 Latvusmassanäytteiden ottaminen Jääneen latvusmassan määrän laskemiseksi jokaisen koekentän jokaisen lohkon koejäsen 6:sta otettiin keväällä 2008 seitsemän latvusmassanäytettä systemaattisesti sijoitetuista pisteistä (kuva 13). Anjalankoskelta näytteet kerättiin huhtikuun alussa, kun lunta oli paikoin vielä maassa ja Längelmäeltä heti lumen lähdön jälkeen. Paltamossa näytteet kerättiin kesäkuun alussa, noin kolme viikkoa lumen sulamisen jälkeen. Näytteiden otossa käytettiin apuna ympyrän muotoista kehikkoa, jonka pinta-ala oli 0,5 m 2. Kehikko sijoitettiin näytteenottopisteen päälle ja tähteet leikattiin pystysuunnassa oksasaksilla poikki kehän ulkoreunaa myöten kiertäen. Näytepussiin laitettiin kaikki materiaali, joka oli kehikon sisäpuolella ja peräisin kaadetuista puista. (kuva 12). Näytteet kuivattiin Muhoksen toimintayksikön laboratoriossa ja Paljakan ympäristönäytepankissa. Lämpötila kuivauksessa oli 60 o C ja näytteitä kuivattiin noin 5-10 päivää. Kuivauksen jälkeen näytteistä määritettiin kuivapaino. Kuivapainon perusteella laskettiin koko koejäsenen keskimääräinen hakkuutähdemäärä. Kivesvaaran koealueelta kerättiin hakkuutähdenäytteet samalla periaatteella myös koejäseniltä 2, 3, 4 ja 5. Näytteiden tuorepainot punnittiin maastossa heti keräämisen jälkeen ja näytteistä otetut osanäytteet vietiin Paljakkaan kosteusprosentin ja kuivapainon määritystä varten. Kuva 12. Latvusmassanäytteiden keruu Kuva: Reijo Seppänen. näytteenottopisteet pohjavesikaivot Kuva 13. Kaavio latvusmassan näytteenottopisteiden sijainnista koealalla
10 6. Tulokset 6.1 Aineiston käsittely Koealueiden jokaiselta koejäseneltä otettujen seitsemän pisteen punnitustulokset muutettiin hehtaarikohtaiseksi. Hehtaarikohtaisista mittauspisteiden painoista laskettiin lohko/koejäsenkohtainen keskiarvo, josta vähennettiin kontrollialueilta mitattu (54 mittauspistettä), normaali maassa oleva hehtaarikohtainen karikemäärä, 1000 kg/ha. Uudistusaloille jäänyttä latvusmassan määrää vertailtiin kirjallisuudessa esitettyihin latvusmassamääriin. Kokonaislatvusmassan laskennassa käytettiin Pentti Hakkilan Folia Forestalia 773:ssa esittämiä kertoimia. Kertoimet perustuvat Metsäntutkimuslaitoksen harvennus- ja päätehakkuuleimikoista keräämään aineistoon (Hakkila 1991), ja ne on esitetty taulukossa 1. Koejäsenien latvusmassan määrä kuivapainona laskettiin kertoimien avulla hyödyntämällä kunkin koejäsenen mitattuja puulajikohtaisia kuorellisia runkotilavuuksia. Eri puulajien latvusmassamäärät yhdistämällä saatiin koejäsenen kokonaislatvusmassamäärä. Hakkilan kertoimissa latvusmassaan ei ole sisällytetty rungon markkinakelvotonta latvakappaletta eli hukkarunkopuuta, vaan ainoastaan puun elävien ja kuolleiden oksien massa kaikkine komponentteineen. Hukkarunkopuun osuus kaikesta tähteestä on uudistushakkuissa yleensä 4-8 %. Määrä vaihtelee metsikön kehityshistoriasta ja terveydentilasta, aikaisemmista harvennuskäsittelyistä, puuston järeydestä, puutavaran laatuvaatimuksista ja korjuun huolellisuudesta riippuen (Hakkila ym. 1998). Laskelmissa ei ole huomioitu latvakappaleiden osuutta, koska tiedossa ei ole niiden tarkkaa määrää koealueilla. Latvusmassan määrän laskentakertoimet on määritetty erikseen Pohjois- ja Etelä-Suomen alueelle. Tässä tapauksessa laskennassa käytettiin kuitenkin kaikkien koealueiden osalta Etelä-Suomen kertoimia. Paltamon koealue sijaitsee maantieteellisesti Pohjois-Suomessa, mutta koealueen metsä ei ollut tyypillistä pohjois-suomalaista metsää. Alueella on nähtävissä Oulujärven ilmastolle suotuisa vaikutus, ja alueen puusto oli normaalia päätehakkuuikää huomattavasti vanhempaa, jo 158 - vuotiasta. Koealueen puuston keskimääräiset kuutiomäärät ja puuston koko olivat isompia kuin normaalisti Pohjois-Suomessa. Joillakin lohkoilla puuston tilavuus oli jopa huomattavasti isompi kuin Etelä-Suomeen sijoittuvilla Längelmäen koealueen lohkoilla. Koejäseniä 2 ja 3 esitellään jatkossa yhtenä käsittelynä, koska kummaltakaan koejäseneltä latvusmassaa ei kerätty. Myös koejäsenet 4 ja 5 katsotaan samaksi käsittelyksi, koska kummaltakin kerättiin 70 % latvusmassasta. Taulukko 1. Laskennassa käytetyt kertoimet. Latvuksen kuivamassa kiloina rungon kuorellista kuutiometriä kohti leimikkoluokittain (Hakkila 1991). Latvusmassa kg/m3 runkopuuta Hakkila Kuusi 164,4 Mänty 82,1 Lehtipuu 82,8
11 6.2 Latvusmassan määrä Latvusmassan määrä mitattiin Paltamon kaikilta koejäseniltä, sekä Längelmäen ja Anjalankosken koejäseniltä 6. Mitattujen latvusmassan määrien tunnusluvut alueittain ja käsittelyittäin esitettynä ovat taulukossa 2. Latvusmassan määrä vaihteli mittauspisteittäin paljon, koska latvusmassa oli jakautunut epätasaisesti uudistusaloille. Mittauspisteet oli sijoitettu systemaattisesti (kuva 13), joten osa mittauspisteistä sattui paikkoihin joissa latvusmassaa oli enemmän ja osa paikkoihin joissa sitä oli hyvin vähän. Runsaimmin latvusmassaa oli esimerkiksi kantojen lähettyvillä ja painaumissa. Kuvissa 14 18 on esitetty kunkin käsittelyn jälkeisten mittaustulosten hajonta. Koejäsenillä, joista latvusmassaa ei kerätty, oli latvusmassaa kuiva-aineena keskimäärin noin 45 tonnia hehtaarilla (kuva 19). Latvusmassan määrän mediaani oli 34 tn ha -1. Pienin mitattu latvusmassan määrä oli alle 3 tn ha -1 ja suurin yli 170 tn ha -1. Mittauspisteitä oli yhteensä 42 kpl. Koejäsenillä, joista kerättiin 70 % latvusmassasta, jäi keskimäärin noin 26 tonnia kuiva-ainetta hehtaarille (kuva 19). Jääneen latvusmassan määrän mediaani oli noin 16,5 tn ha -1. Joissakin mittauspisteissä ei ollut lainkaan latvusmassaa ja suurin mitattu määrä oli yli 210 tn ha -1. Mittauspisteitä oli yhteensä 42 kpl. Koejäsenillä, joilta pyrittiin keräämään kaikki latvusmassa pois, jääneen latvusmassan määrä vaihteli välillä 12,1 25,2 tn ha -1 (kuva 20). Paltamossa latvusmassaa jäi kuiva-aineena hehtaarille keskimäärin 12,8 tn ja mediaani oli noin 10,6 tn ha -1. Längelmäellä koejäsenelle 6 jäi latvusmassaa lähes sama määrä kuin Paltamossa. Siellä keskiarvo oli noin 12,1 tn ha -1 ja mediaani noin 10 tn ha -1. Anjalankoskella koejäsenelle 6 jäänyt latvusmassan määrä oli huomattavasti suurempi kuin muilla alueilla. Siellä latvusmassaa jäi keskimäärin 25,2 tn ha -1 ja mediaani oli noin 18,5 tn ha -1. Mittauspisteitä koejäsenillä 6 oli Paltamossa ja Längelmäellä 21 kpl ja Anjalankoskella 26 kpl. Taulukko 2. Latvusmassan määrä (keskiarvo, mediaani, pienin ja suurin arvo, kg ha -1 kuivaainetta) alueittain ja koejäsenittäin jaoteltuna. Käsittely Alue Mittauspisteitä Hakkuutähteen määrä, kg ha -1 Keskiarvo Mediaani kg/ha kg/ha Minimi kg/ha Maksimi kg/ha Latvusmassaa ei kerätty, kj2 & 3 751 42 45273 34035 2744 170072 Latvusmassasta kerätty 70 %, kj4 & 5 751 42 26225 16570 0 210623 Kaikki latvusmassa kerätty, kj6 751 21 12769 10560 0 49278 Kaikki latvusmassa kerätty, kj6 752 21 12099 9960 0 34600 Kaikki latvusmassa kerätty, kj6 753 26 25199 18530 279 101040
12 Kuva 14. Latvusmassan määrän jakauma mittauspisteittäin Paltamossa alueilla, joilta latvusmassaa ei kerätty Kuva 15. Latvusmassan määrän jakauma mittauspisteittäin Paltamossa alueilla, joilta oli kerätty 70% latvusmassasta Kuva 16. Latvusmassan määrän jakauma mittauspisteittäin Paltamossa alueilla, joilta oli kerätty kaikki latvusmassa Kuva 17. Latvusmassan määrän jakauma mittauspisteittäin Längelmäellä alueilla, joilta oli kerätty kaikki latvusmassa Kuva 18. Latvusmassan määrän jakauma mittauspisteittäin Anjalankoskella alueilla, joilta oli kerätty kaikki latvusmassa
13 Kuva 19. Latvusmassan määrä kuivapainona Paltamossa koejäsenillä, joilta latvusmassaa ei kerätty, sekä koejäsenillä joilta kerättiin 70 % latvusmassasta. Kuva 20. Latvusmassan määrä kuivapainona koejäsenillä, joilta kerättiin kaikki latvusmassa pois. 6.3 Latvusmassan koostumus Latvusmassan koostumusta tutkittiin sekä Paltamon, Längelmäen että Anjalankosken koejäseniltä 6. Latvusmassan mittauspisteitä oli koejäsenillä 6 kaikkiaan 68 kappaletta, ja niistä 38 pisteestä kerättyä latvusmassaa tarkasteltiin tarkemmin. Kuivattu latvusmassa eroteltiin ositteisiin, joita olivat neulaset, alle sentin paksuiset oksat ja yli sentin paksuiset oksat. Neulasten osuus latvusmassasta on Hakkilan (1998) mukaan kuusella 25-35 % ja männyllä 20-25 %. Latvusmassanäytteet kerättiin koealoilta hakkuuta seuraavana keväänä. Keruuaikojen vaihtelusta johtuen voi olla mahdollista että Paltamon neulaset olisivat hieman ehtineet kuivahtaa ennen näytteiden keruuta. Eri koealueiden latvusmassan koostumuksien välillä oli eroja. Kaikilla alueilla alle sentin paksuisia oksia oli kuitenkin latvusmassassa eniten. Paltamossa ja Anjalankoskella yli sentin paksuisia oksia oli vähiten, kun taas Längelmäellä neulasten osuus näytteessä oli pienin (kuva 21). Kaikkien alueiden keskiarvosta alle sentin paksuisia oksia oli keskimäärin 48,2 % kuivapainosta. Neulasia oli 28,4 % ja yli sentin paksuisia oksia 23,4 % kuivapainosta. Paltamossa alle sentin paksuisten oksien osuus oli 61,7 %. Neulasia oli vain 20 % ja yli sentin paksuisia oksia 18,3 %. Längelmäellä eri ositteiden jakauma oli tasaisempi. Alle sentin paksuisten oksien osuus oli 37,3 %, neulasten 27,5 %, ja yli sentin paksuisten oksien osuus 35,2 %. Anjalankoskella alle sentin paksuisia oksia oli 42,4 %, neulasia 37,6 %, ja yli sentin paksuisia oksia 20,0 %.
14 Kuva 21. Latvusmassan koostumus koealueittain 6.4 Latvusmassan koneellinen punnitus Längelmäellä Längelmäen lohkoilla 2 ja 3 latvusmassan määrä määritettiin myös ajokoneeseen asennetun vaa an avulla (kuva 22.). Punnitustulokset saatiin koneelta tuoremassana ja ne muunnettiin kuivamassaksi. Kosteusprosenttina muuntamisessa käytettiin 50 %. Lohkoille 2 ja 3 laskettiin teoreettinen latvusmassan määrä Hakkilan esittämien kertoimien avulla hyödyntämällä kunkin koejäsenen puulajikohtaisia kuorellisia runkotilavuuksia. Käytetyt kertoimet löytyvät taulukosta 3 (Hakkila 1991). Laskennallisessa latvusmassan määrässä ei ole huomioitu latvakappaleiden osuutta tähteessä, koska tiedossa ei ole niiden tarkkaa osuutta koealueilla. Mikäli latvakappaleet olisi huomioitu, lisäisi se tähteen laskennallista määrää 4-8 %, jolloin punnitsematta jäänyt määräkin olisi vastaavasti suurempi. Lohkon 2 koejäsenten latvusmassan kuivapaino oli keskimäärin 44 453 kg ha -1 Hakkilan kertoimien ja lähtöpuuston kuorellisen runkotilavuuden perusteella laskettuna. Ajokoneeseen asennetun vaa an mittaustulosten mukaan lohkon 2 koejäsenten latvusmassan määrä oli keskimäärin 27 553 kg ha -1, eli lohkon 2 hakkuutähteistä keskimäärin 16 901 kg ha - 1 jäi käymättä koneen vaa alla. Punnitsematta jäänyt määrä on 38 % laskennallisesta latvusmassan määrästä. Lohkon 3 koejäsenten latvusmassan kuivapaino oli laskennallisesti keskimäärin 41 634 kg ha -1. Vaa an mittaustulosten mukaan lohkon 3 koejäsenten latvusmassan määrä oli keskimäärin 30 103 kg ha -1. Lohkon 3 latvusmassasta siis tämän mukaan keskimäärin 11 532 kg ha -1 ei käynyt vaa alla. Punnitsematta jäänyt määrä on 28 % laskennallisesta latvusmassan määrästä. Kuva 22. Latvusmassan koneellinen punnitus 7.11.2007 Längelmäellä
15 6.5 Latvusmassan määrä Paltamossa - vertailu kirjallisuuteen Koejäsenillä joista latvusmassaa ei kerätty, oli Hakkilan kertoimien ja lähtöpuuston kuorellisen runkotilavuuden perusteella laskettu latvusmassan kuivapaino 41 446 kg ha -1. Mitattu latvusmassan määrä (42 mittauspisteen keskiarvo) oli 45 273 kg ha -1 (kuva 25). Laskennallinen latvusmassan määrä jäi pienemmäksi kuin mitattu määrä, koska käytetyissä laskentakertoimissa ei huomioida rungon markkinakelvotonta latvakappaletta eli hukkarunkopuuta. Hukkarunkopuun osuus kaikesta tähteestä on uudistushakkuissa yleensä 4-8 % (Hakkila ym. 1998). Koejäsenillä, joista 70 % latvusmassasta kerättiin pois, oli laskennallisesti 43 804 kg latvusmassaa hehtaarilla. Keruun jälkeen jäljelle jäänyt, mitattu latvusmassan määrä (42 mittauspisteen keskiarvo) oli 26 225 kg ha -1. Jäljelle jäänyt latvusmassan määrä oli noin 60 % laskennallisesta määrästä kokonaismäärästä. Koejäsenille, joista tavoite oli kerätä 70 % latvusmassasta pois, jäi sitä siis 30 % tavoitetta enemmän (kuva 23). Koejäsenillä, joista pyrittiin keräämään kaikki latvusmassa pois, oli laskennallisesti 46 165 kg latvusmassaa hehtaarilla. Mitattu, jäljelle jäänyt latvusmassan määrä (21 mittauspisteen keskiarvo) oli 12 769 kg ha -1. Jäljelle jäi vielä noin 28 % latvusmassasta, vaikka tavoite oli kerätä kaikki pois (kuva 23). Mikäli oletetaan, että latvakappaleita olisi ollut noin 8 %, tarkoittaisi se sitä, että koejäsenillä, joista pyrittiin keräämään 70 % latvusmassasta pois, olisi maastoon jäänyt noin 55 % latvusmassasta, eli yhä 25 % tavoitetta enemmän. Koejäsenillä, joista pyrittiin keräämään kaikki latvusmassa pois, olisi 8 % latvakappalemäärän lisäys laskennalliseen latvusmassamäärään tarkoittanut sitä, että maastoon jäi 25,6 % latvusmassasta. Kuva 23. Laskennalliset ja punnitut latvusmassan määrät Paltamon eri koejäsenillä.
16 7. Johtopäätökset Nykykäytännön mukaan on latvusmassan suurimpana mahdollisena talteenottomääränä pidetty 70 %, eli hakkuualueelle on suositeltu jätettäväksi 30 % latvusmassasta (Hyvän metsänhoidon suositukset 2006). Tämän kokeen tulokset kuitenkin osoittivat, että vaikka tavoite olisi jättää hakkuualueelle 30 % latvusmassasta, niin sinne kuitenkin käytännössä jää hyvin paljon enemmän. Jo aiemmin on tiedostettu, että kaikkea latvusmassaa ei saada kerättyä talteen. Metsähakkeen saatavuuden tarkastelulaskelmissa on oletettu, että latvusmassan tekninen korjuupotentiaali on 70 % (Laitila ym. 2008). Myös Hakkila ym. (1998) on todennut, että käytännön oloissa 30 % latvusmassasta jää teknisistä syistä keräämättä. Lähes samaan oletukseen on päätynyt Hynynen (2001), jonka mukaan korjuuhävikki päätehakkuulla on 32 %. Nurmen (1997) mukaan talteen saadaan 67 79 % biomassasta mikäli hakkuukone pui tähteet kasoihin talteenottoa varten. Myös Saksan ym. (2002) tutkimuksessa todettiin, että korjuussa saatiin keskimäärin kaksi kolmasosaa latvusmassasta talteen, ja korjuun jälkeen koekentille jäi keskimäärin 16 tn ha -1 latvusmassaa kuiva-aineena mitattuna. Tässä tutkimuksessa Paltamon uudistusaloille jäänyttä latvusmassan määrää vertailtiin kirjallisuudessa esitettyihin latvusmassamääriin. Kokonaislatvusmassan laskennassa käytettiin Pentti Hakkilan Folia Forestalia 773:ssa esittämiä kertoimia (Hakkila 1991). Koealueilla, joilta latvusmassaa ei kerätty, mitattu latvusmassan määrä oli 9 % suurempi kuin laskennallinen määrä. Laskennallinen latvusmassan määrä jäi pienemmäksi kuin mitattu määrä, koska käytetyissä laskentakertoimissa ei huomioida rungon markkinakelvotonta latvakappaletta eli hukkarunkopuuta. Hukkarunkopuun osuus kaikesta tähteestä on uudistushakkuissa yleensä 4-8 % (Hakkila ym. 1998). Alueilla, joilla tavoitteena oli kerätä 70 % latvusmassasta, saatiin mittausten mukaan talteen keskimäärin vain noin 40 %. Kun tavoitteena oli kerätä kaikki latvusmassa pois, talteen saatiin noin 72 %, eli hakkuualueelle jäi vielä lähes 30 % latvusmassasta. Mikäli oletetaan että latvakappaleiden osuus olisi ollut 8 % ja lisätään se laskennalliseen määrään, talteen saatiin 70 % -keruualoilla 45 %, ja aloilla, joilla tavoitteena oli kerätä kaikki pois 74,4 %. Paltamon, Längelmäen ja Anjalankosken koealueilla oli yhteensä 68 mittauspistettä sellaisilla koejäsenillä, joilta pyrittiin keräämään kaikki latvusmassa pois. Mittauksissa havaittiin, että maastoon jäi keruun jälkeen näillä alueilla keskimäärin 17,3 tn ha -1 latvusmassaa kuiva-aineena mitattuna. Määrä oli noin 34 % latvusmassan laskennallisesta kokonaismäärästä. Samansuuntaisia tuloksia osoitti myös ajokoneeseen asennetun vaa an avulla suoritettu punnitus. Puulajikohtaisten kuorellisien runkotilavuuksien perusteella lasketut kokonaislatvusmassamäärät erosivat huomattavasti vaa alla mitatuista määristä. Vertailussa ero koneen punnitseman ja Hakkilan kertoimilla lasketun latvusmassamäärän välillä oli keskimäärin 33 %. Latvusmassa punnittiin vain viikko hakkuun jälkeen, joten eroavaisuudet punnitun ja laskennallisen latvusmassan määrissä eivät voi johtua latvusmassan kuivumisesta ja neulasten sekä ohuiden oksankärkien varisemisesta. Ero punnitun ja laskennallisen määrän välillä johtuu suurelta osin siitä, että kaikkea latvusmassaa ei ole mahdollista saada kuormaimella kyytiin. Ajokoneen vaa alla tehtävää punnitusta voidaan kuitenkin jatkossakin hyödyntää latvusmassan keruussa. Latvusmassan ja ainespuun määrien välillä vallitsee riippuvuussuhde, joten latvusmassan kokonaismäärä saattaisi olla johdettavissa tyydyttävällä tarkkuudella hakkuukoneen puulajeittaisesta mittaustuloksesta (MMM työryhmämuistio 8/2006).
17 Tietoa voitaisiin hyödyntää kerättäessä latvusmassaa ajokoneen vaa an avulla hakkuualueilta. Latvusmassan kokonaismäärän perusteella saadaan laskettua tarkka määrä, joka voidaan kuljettaa leimikolta vaa an kautta pois. Nykykäytännön mukaan hakkuualueelle jätettävä latvusmassan määrä määritellään prosentteina hakkuuhetkellä alueella olevan puuston latvusmassasta. Käytäntö ei ole hyvä, koska puuston määrä voi vaihdella suuresti riippuen esimerkiksi kasvupaikasta ja aiemmin tehdyistä metsänkäsittelyistä. Jos puustoa on vähän, on 30 % latvusmassasta hyvin pieni määrä. Jos taas lähtöpuustoa on paljon, on myös latvusmassaa runsaasti, jolloin jätettävä 30 % voi olla hyvinkin iso määrä. Esimerkiksi Paltamon vähäpuustoisimmalla koejäsenellä kokonaisrunkotilavuus oli 166 m3 ha -1 ja latvusmassan kuivapaino oli laskennallisesti 26 tn ha -1. Runsaspuustoisimmalla koejäsenellä lähtöpuustoa oli 397 m3 ha -1 ja latvusmassan kuivapaino oli laskennallisesti lähes 65 tn ha -1. Toisella koejäsenellä jätettävä 30 % olisi siis ollut vain 7,8 tn ha -1 ja toisella 19,5 tn ha -1. Selkeämpi käytäntö jatkossa olisi määritellä jätettävälle latvusmassalle prosenttien sijasta tietty minimimäärä kiloina, joka jätettäisiin keräämättä joka paikassa riippumatta lähtöpuuston määrästä. Siten hakkuualoille saataisiin jätettyä sekä ravinnetalouden että ympäristövaikutusten näkökulmasta juuri optimaalinen määrä latvusmassaa. Päätehakkuualoille jätettävän latvusmassan määrän suosituksia voitaneen tarkentaa tulevaisuudessa, kun saadaan tarkempaa tietoa tietyn latvusmassamäärän keräämisen tai keräämättä jättämisen ympäristövaikutuksista sekä vaikutuksista uuden puusukupolven kasvuun. Asiaa tutkitaan parhaillaan meneillään olevassa Kantojen noston ja hakkuutähteiden keruun ekologiset ja metsänhoidolliset vaikutukset -hankkeessa. Latvusmassan keruun vaikutusta selvitetään ravinnekierron, maaeläinten ja maamikrobien toiminnan, taimettumisen, kasvillisuuden sukkession ja hiilitaseen näkökulmasta.
18 Lähteet: Hakkila Pentti. Hakkuupoistuman latvusmassa. 1991. Folia Forestalia 773. 24 s. Hakkila, P. ja Fredriksson T. 1996. Metsämme bioenergian lähteenä. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 613. 92 s. Hakkila P., Nurmi J. ja Kalaja H. 1998. Metsänuudistamisalojen hakkuutähde energianlähteenä. 68 s. Harstela, P. 2006. Kustannustehokas metsänhoito. 128 s. Hynynen, J. Energiapuuvarat. 2001. Ss. 9-16 julkaisussa: Nurmi, J. ja Kokko A. (toim.). 2001. Biomassan tehostetun talteenoton seurannaisvaikutukset metsässä. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 816. 80 s. Hyvän metsänhoidon suositukset. 2006. Metsätalouden kehittämiskeskus Tapio [Verkkodokumentti]. Saatavissa: http://www.metsavastaa.net/files/metsavastaa/pdf/15fhyvan205fmetsanhoidon5fsuo situkset2epdf.pdf Kansallinen metsäohjelma 2015. 2008. Saatavissa: http://www.mmm.fi/attachments/metsat/kmo/5ywg0t9jr/3_2008fi_netti.pdf Laitila, J., Asikainen, A. & Anttila, P. 2008. 1. Energiapuuvarat. Ss. 6-12 julkaisussa: Kuusinen, M. ja Ilvesniemi, H. (toim.) 2008. Energiapuun korjuun ympäristövaikutukset, tutkimusraportti. Tapion ja Metlan julkaisuja. 74 s [Verkkodokumentti]. Saatavissa: www.metsavastaa.net/energiapuu/raportti Metsätilastotiedote 15/2009. Saatavissa: http://www.metla.fi/tiedotteet/metsatilastotiedotteet/2009/puupolttoaine2008.htm Miljöeffekter av skogsbränsleuttag och askåterföring i Sverige. En syntes av Energimyndighetens forskningsprogram 1997 till 2004. Energimyndigheten Rapport ER 2006:44. 211 s. MMM työryhmämuistio 8/2006. Selvitys energiapuun mittauksen järjestämisestä ja kehittämisestä. Selvitysmies Pentti Hakkila. [Verkkodokumentti]. Saatavissa: http://wwwb.mmm.fi/julkaisut/tyoryhmamuistiot/2006/trm2006_8.pdf Nurmi, J. Hakkuutähteen korjuu päätehakkuukuusikoista. 1997. Työtehoseuran metsätiedote 569. 4 s. Raportti koekenttien perustamisvaiheista 2005 2008. Pasanen Jorma, Seppänen Reijo ja Keskitalo Anna. 2009. 44 s. Saksa, T. 2001. Hakkuutähteen vaikutus metsänuudistamiseen. Ss.53-58 julkaisussa: Nurmi, J. ja Kokko A. (toim.). 2001. Biomassan tehostetun talteenoton seurannaisvaikutukset metsässä. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 816. 80 s.
19 Saksa, T., Tervo, L. & Kautto, K. 2002. Hakkuutähde ja metsänuudistaminen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 851. 41 s.