Laatua kuvaavien kasvumallien kehittäminen Annikki Mäkelä, Anu Kantola, Harri Mäkinen HY Metsäekologian laitos, Metla
Taustaa» Kasvumallit antavat puustoennusteen kiertoaikana, kun tunnetaan» kasvupaikkatiedot» sää- tai aluetiedot» käsittelyt Säätiedot» Empiiriset (Metla) ja elintoimintoihin perustuvat (HY) Puustoennuste Kasvupaikkatiedot Kasvumalli Metsän käsittelyt» Puustoennuste:» lpm, pituus, tilavuus kokoluokittain» metsikön H dom, PPA, V Käyttö Arvo» Puun laatu!
Tavoitteet» Runkojen ominaisuudet kasvumalleihin (PipeQual, Motti)» Oksikkuus, puuaineen ominaisuudet» Mänty ja kuusi» Tässä hankkeessa: pääpaino kuusen mallin kehittämisessä
Menetelmä: logiikka Kasvupaikkatekijät, käsittelyt Kasvu Laatu
Menetelmä: PipeQual-malli» Elintoimintoihin perustuva kasvun ja rakenteen malli» Peruslähtökohdat:» Kokonaiskasvu fotosynteesituotoksen perusteella» Kasvu lisätään vuosittain jokaiseen biomassaositteeseen» Karikesato vähennetään vuosittain» Kasvu jaetaan siten että puiden rakenteessa säilyy kokeellisesti havaittu säännöllisyys
Rakenteen säännöllisyys: putkimalli Mänty, Etelä-Suomi Stem Area cm 2 Foliage to Stem area ratio kg m -2 Foliage biomass kg Percent of trees Foliage biomass kg Branch Area cm 2 Foliage to Branch area ratio kg m -2 Branch Area cm 2 Stem Area cm 2 Branch area to Stem area ratio Berninger et al. 2005 Can. J. For. Res.
Rakenteen säännöllisyys: latvus mänty» Latvuksen allometria:»lehtimäärä on ennustettavissa latvuksen pituudesta kuusi Zeide and Pfeifer 1991, Mäkelä & Sievänen 1992, West et al. 1999 Valentine and Mäkelä 2005 Tree Phys Kantola and Mäkelä (2006) Trees koivu
PipeQual-malli» Kasvun ja rakenteen malli» Puutaso. Hiilitase, N kokoluokkaa, varjostus, rakenne putkimallista ja toiminnallisesta tasapainosta» Kiehkurataso: Kokonaiskasvu puutasolta, vertikaalinen rakenne putkimallista, lustojen ominaisuudet tilastollisista malleista» Oksataso: Kiehkuroiden oksien summa kiehkuratasolta, yksittäisten oksien ominaisuudet ja kokojakaumat tilastollisilla malleilla
Puutaso: Kasvu Fotosynteesi Ympäristötekijät Hengitys Kasvun jakautuminen Karike
Puutaso: Kasvun jakautuminen» Säännöllisyys asettaa ehdot puun rakenteelle» Yhteytetty hiili jakautuu siten että karikesadon jälkeen rakenne noudattaa säännöllisyyttä» Rakenteen parametrit kokeellisesti
Kuusen rakenteen parametreja Putkisuhde Oksien muotoluku 50 100 Lehtimassa (kg) 40 30 20 10 Oksamassa (kg) 80 60 40 20 0 0 200 400 600 800 Latvusraja-ppa (cm 2 ) 0 0 40 80 120 160 "Sylinterin" oksamassa (kg)
Puiden vuorovaikutus metsikössä» Metsikkö koostuu kokoluokista» Vuorovaikutukset: varjostus fotosynteesi kilpailu tila latvusrajan nousu kuolleisuus
Puu- ja metsikkötason tuloksia Valtapituus (m) 35 30 25 20 15 10 5 Pohjapinta-ala (m 2 ) 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 0 0 20 40 60 80 100 Ikä (vuotta) Ikä (vuotta) Heinolan koeala
Putkimalli: Kiehkurataso» Aktiiviset putket» yläpuolisen lehtimassan mukaan» Käytetyt putket» kun kiehkuran lehtimassa vähenee» kun ikä kasvaa Uusi pituus, latvusraja, lehtimassa ja lehtimassan korkeusjakauma joka vuosi kasvumallista
Kiehkuratason tuloksia Suhteellinen läpimitta Relative diameter 1.8 1.6 1.4 Heinola 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Relative height Relative diameter Suhteellinen läpimitta Relative diameter 1.8 1.6 1.4 Punkaharju 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Relative height Relative diameter 1.8 1.6 1.4 1.2 Parkano 1.8 1.6 1.4 1.2 Heinola 1 1.0 0.8 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Relative height Suhteellinen korkeus 0.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Relative height Suhteellinen korkeus
Oksataso Alkutila uusien oksien lkm latvassa uusien oksien kokojakauma ilmansuunta oksakulma Kehitys kokojakauman kehitys oksien kuolleisuus latvuksen sisällä oksakulman kehitys kuolleiden oksien karsiutuminen Menetelmä Tilastolliset mallit y ijk = f(x i,z j ) + ε ijk Puu- ja metsikkötaso Satunnaiskomponentti
Oksatason tuloksia Oksan keskiläpimitta Oksan suurin läpimitta Heinola 3 2.5 2 1.5 1 0.5 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 10 20 30 0 0 10 20 30 3 3.5 2.5 3 2 2.5 Parkano 1.5 1 0.5 2 1.5 1 0.5 0 0 10 20 30 Etäisyys latvasta 0 0 10 20 30 Etäisyys latvasta
Puuaineen ominaisuudet» Ominaisuudet riippuvat luston leveydestä ja puutason tunnuksista» Tilastolliset mallit kehitetty (Osatehtävä 1)» Mallit tuottavat:» puuaineen tiheys» kuidun pituus» kuidun leveys» kesäpuuosuus
Tuloksia puuaineen ominaisuuksista Kesäpuuosuus, kuusi 60v Optimiravinteisuus H 100 = 19m Korkeus Korkeus Säde Säde
Yhteenveto: mallin käyttöalue ja tulokset» Mänty ja kuusi yhden pääpuulajin metsiköissä, Etelä-Suomi» Kasvatustiheys, harvennus, kiertoaika (lannoitus)» Tuotos ja läpimittajakauma» Kokoluokittain:» Runkomuoto» Sisäinen oksikkuus» Puuaineen ominaisuudet» Sovellukset puunjalostukseen ja taloudelliseen analyysiin (Tapaukset, Motti)