Metsänkasvatusketjut puuntuotannon, hiilitaseen ja monimuotoisuuden näkökulmasta muuttuvassa ilmastossa Raisa Mäkipää 1, Tapio Linkosalo 1, Alexander Komarov 2, Vladimir Shanin 2, Markku Larjavaara 1, Mikko Peltoniemi 1 ja Annikki Mäkelä 3 1 Metsäntutkimuslaitos, 2 Venäjän tiedeakatemia, ja 3 Helsingin yliopisto Metsätieteenpäivä 31.10.2012, Tieteentalo, Helsinki Ilmasto on jo muuttunut ja muutosnopeus kiihtyy 70-vuotisen mittausjakson aikana keskilämpötila kasvanut 0.78 o C (IPCC 4AR 2006). Suomessa 100 vuoden jaksolla kevät aikaistunut 10 päivää.
Ilman hiilinieluja ilmakehän hiilidioksidipitoisuus olisi selvästi nykyistä korkeampi Päästöjen CO2 määrää vastaava pitoisuus ilmakehässä Mitattu Source: www.globalcarbonproject.org and IPCC 4thAR 2006 Suomen metsien hiilinielu Sources: Liski et al. 2006. Ann. For. Sci. 63(7): 687-697 and Monni et al. 2003. Env. Managem. 31: 401-411, NIR Finland 2011, Sievänen et al. 2012. Metla WP.
Metsät muuttuvassa ilmastossa In general, increase in biomass production. Accelerated rate of decomposition, and uncertainty of the soil carbon balance. Are different forest management practices (e.g. WTH for bioenergy) sustainable in the future climate? How different ecosystem services are maintained in the changing conditions? What is optimalmanagement chain in changing climate? Results from our most recent projects
Kasvua lisäävät sekä lämpötilan että CO 2 pitoisuuden kohoaminen Potentiaalinen runkopuun kasvu, OMT, E-S. Source: Linkosalo et al. manuscript in prepa Kasvupaikka ja puulajisuhteet vaikuttavat hiilivarastoon Puuston hiilivarasto on suurin kuusivaltaisissa metsissä. Maaperän hiilivarasto kasvaa havupuiden (erityisesti) männyn osuuden kasvaessa. Suurin hiilivarasto ravinteisilla kasvupaikoilla Koivu (B) Mänty (P) Koivu (B) - Kuusi (S) Mänty (P) - Kuusi (S) Kaikki 3 Lähde: Shanin, Mäkipää ym. 2012. ms in revision.
Koivuvaltaisuus pienentää keskimääräistä hiilivarastoa Increasing proportionof birch in mixed spruce-birch stands Source: Shanin, Mäkipää et al. 2012. Ilmastonmuutoksen vaikutus puustoon ja maaperään Lisää puuston määrää puulajisuhteista riippumatta Vähentää maaperän hiilivarastoa Humuskerroksen hiilivarasto yleensä pienenee ja vaikutus voimakkain koivuvaltaisissa metsissä.
Päätehakkuun jälkeen metsät ovat hiilen lähde, mutta 20 vuoden jälkeen hiiltä sitoutuu Ei metsänhoitotoimia Nykyisten metsänhoitosuositusten mukaiset hakkuut Puuston ja maaperän hiilivaraston kehitys talousmetsissä ja käsittelemättömissä metsissä. Lähde: Mäkipää ym. 2011. J. For. Planning 16: 107-120. Muutuvassa ilmastossa hakkuukertymä kasvaa ja aikaistuu Puuston ja maaperän hiilivarasto tavanomaisia hakkuita ja kokopuukorjuuta käytettäessä. Vaaleat viivat kuvaavat tilannetta muutuneessa ilmastossa. Lähde: Mäkipää ym. ms in preparation.
Energiapuunkorjuu heikentää kasvua ja pienentää metsien hiilivarastoa Puuston ja maaperän hiilivarasto tavanomaisia hakkuita ja kokopuukorjuuta käytettäessä. Vaaleat viivat kuvaavat tilannetta muutuneessa ilmastossa. Lähde: Mäkipää ym. ms in preparation. Amount of biomass harvested for bioenergy
Fossil fuel emissions compensated by bioenergy 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Mg C/ha Current Climate Final harvest 2nd thinning 1st thinning Changing Climate Hakkuutähteiden bioenergiakäyttö ei ole ilmaston kannalta hiilineutraalia 9 MgC/ha 3.5 MgC/ha Effect of whole-tree harvest on vegetation and soil carbon stock in an 80-year spruce stand. Lähde: Mäkipää ym. ms in preparation.
Kokopuukorjuun vaikutusta ohjaa neulasten kohtalo Puuston (vasen) ja maaperän (oik.) orgaanisen aineen määrä Puiden kasvua ja kuolemista erilaisin metsänkäsittelyketjuin voidaan simuloida mallein (esim. MOTTI/MELA, PipeQual, EFIMOD, FinFor) Miten lajidiversiteetin voisi liittää metsän kehityksen kuvaamiseen?
Lahopuudynamiikan ennustaminen Hakkuissa metsään jäävät latvat ja kannot Luontaisesti kuolevat ja kaatuvat puut Peltoniemi et al. manuscript in preparation Puun hajoaminen lahoasteittain Peltoniemi et al. manuscript in preparation
Maapuudynamiikka ja kääpälajien esiintymisen ennustaminen Eri lahoasteita edustavien runkojen määrän kehitys kokoluokittain Kääpälajien esiintymistodennäköisyydet Process based growth model with sub models Decomposition of CWD & habitat models of BD indicator species
Economic optimization integrated with dynamic process based forest stand simulation models Conclusions In the changing climate, biomass production and consequently litter input to forest soil will increase. Soil response uncertain. Rate of forest carbon sequestration is determined by management.
Forest carbon sink can be..decreased e.g. by Increased proportion of young stands Whole tree harvesting Increased proportion of deciduous species Intensive thinnings and avoidance of natural mortality increased e.g. by longer rotation periods less intensive thinnings, i.e., increased natural mortaily accumulation of dead wood C pool Conclusions It is easy to find win win solutions with forest C sequestration and some other ecosystem services (such as maintenance of BD), but maybe not with timber production. Co benefits should be systematically analysed (including economic implications).
Project team Finnish Forest Research Institute Raisa Mäkipää, Tapio Linkosalo, Mikko Peltoniemi, Markku Larjavaara, Pertti Pulkkinen University of Helsinki Olli Tahvonen, Sami Niinimäki, Sampo Pihlainen Collaborators Annikki Mäkelä and Otso Ovaskainen (University of Helsinki), Alexander Komarov and Vladimir Shanin (Russian Sci. Academy) Our study is funded by the Academy of Finland as a part of FICCA programme and through grants for researchers mobility.