Hävittääkö avohakkuu hiiltä metsämaasta?

Metsämaassa on enemmän hiiltä kuin elävässä puustossa. Hiiltä häviää metsämaan hiilivarastosta koko ajan, kun orgaaninen aines lahoaa. Toisaalta hiilivarastoon tulee myös täydennystä, kun puut tuottavat kariketta. Kariketta syntyy suunnilleen saman verran maan pinnalle ja pinnan alle. Pinnan alle tulee juurikariketta, joka syntyy pääosin siitä, että puut uudistavat vuosittain lähes koko hienojuuristonsa.

Metsän avohakkuu tuottaa runsaasti hakkuutähteitä, mikä aiheuttaa lyhytaikaisen positiivisen piikin metsämaan hiilivarastoon. Toisaalta kariketuotanto vähenee pitkäksi ajaksi lähes olemattomiin, mutta orgaanisen aineksen hajoaminen jatkuu. Ei siis ole yllättävää, että muutaman vuoden päästä hakkuusta metsämaan hiilivarasto on pienempi avoalalla kuin hakkaamattomassa metsässä.

Piiraisen ym. (2015) tutkimuksessa kivennäismaan päällisen orgaanisen aineksen hiilivarasto oli viiden vuoden kuluttua hakkuusta 16 % pienempi avoalalla kuin hakkaamattomassa metsässä, ja 10 vuoden päästä avoalalla oli 45 % vähemmän hiiltä, kun hakkuutähteiden hiiltä ei otettu huomioon. Simolan (2018) tutkimuksessa metsämaan hiilivarasto oli muokatuilla avoaloilla 10–15 % pienempi kuin hakkaamattomassa metsässä. Ensimmäisinä vuosina avohakkuun vaikutus ei ollut vielä selvä, mikä ilmeisesti johtui avohakkuualojen hakkuutähteistä.

Suomalaisissa hiilitaselaskelmissa otetaan huomioon hakkuun vaikutus karikesatoon ja hakkuutähteisiin. Yllä olevat tulokset eivät siis tarkoita, että avohakattujen alueiden hiilitaselaskelmissa olisi virhettä. Virhettä voi kuitenkin syntyä muista syistä. Näitä syitä ovat lämpötilan kohoamisen ja muokkauksen vaikutus orgaanisen aineksen hajoamisnopeuteen. Suomessa orgaanisen aineksen hajoaminen lasketaan yleensä Yasso-nimisellä mallilla. Tässä mallissa ei ole mukana muokkausvaikutusta eikä puuston vaikutusta metsämaan lämpötilaan.

Lämpötilan ja muokkauksen vaikutuksesta löytyy tietoa Finérin ym. (2016) ja Sutisen ym. (2019) tutkimuksista. Finérin ym. tutkimuksessa avohakatulle alueelle ja hakkaamattomaan metsään sijoitettiin 2.5 cm paksuisia määrämittaisia keppejä sekä maan pinnalle että maahan. Osa kepeistä kerättiin pois joka vuosi, ja niiden jäljellä oleva kuiva-aine mitattiin. Näin jatkettiin viiden vuoden ajan.

Mäntykeppien kuiva-aineesta hajosi avohakatulla alueella vuodessa 15% mutta hakkaamattomassa metsässä vain 5%. Hajoamisnopeus oli avohakatulla alueella siis kolminkertainen. Hajoamisnopeuden ero oli tilastollisesti erittäin merkitsevä. Todennäköisyys sille, että tulos johtui sattumasta, on häviävän pieni. Myös haapakepit hajosivat nopeammin avoalalla, mutta ero peitteiseen metsään ei ollut yhtä systemaattinen. Metsämaan lämpösumma oli avoalalla peräti 40% suurempi kuin puuston peittämässä maassa, mikä tutkijoiden mukaan selitti hajoamisnopeuden eron.

Sutisen ym. tutkimuksessa mitattiin maan hiilipitoisuutta Pohjois-Suomen aurausalueilla 12 vuotta maankäsittelyn jälkeen. Hiiltä oli eniten käsittelemättömissä kohdissa ja vähiten aurausjäljen vaoissa ja pientareissa (kuva 1). Aurauspalteissa, joihon oli käännetty kaksinkertainen humuskerros, oli 12 vuoden kuluttua aurauksesta vähemmän hiiltä kuin käsittelemättömissä kohdissa. Tulosten perusteella voidaan laskea, että pelkkä muokkaus oli vähentänyt koko avohakkuualan keskimääräistä hiilipitoisuutta noin 20% (vihreän ja punaisen pylvään ero kuvassa 1).

Kuva 1. Hiilipitoisuus Pohjois-Suomen avohakatuilla ja auratuilla alueilla 12 vuotta maankäsittelyn jälkeen Sutisen ym. (2019) tutkimuksen mukaan. Punainen pylväs on laskettu olettamalla tavanomaiset osuudet piennarta, palletta ja muokkaamatonta maata.

Kuvan 2 musta yhtenäinen viiva kuvaa kuolleen puuaineksen hajoamista hakkaamattomassa metsässä ja musta katkoviiva on hajoamisnopeus avoalalla, kun käytetään Finérin ym. laskemia hajoamisnopeuksia. Punainen yhtenäinen viiva taas on Yasso15-mallilla simuloitu hajoaminen. Punainen katkoviiva on sellainen Yasso-simulointi, jossa mallin parametreja (vuoden keskilämpötila, sadanta, lämpötila-amplitudi) on säädetty niin, että Finérin ym. havaitsema avohakkuuvaikutus heijastuisi Yasso-simulointiin.

Kuva 2. Jäljellä olevan hiilen osuus 2.5 cm paksuissa mäntyrimoissa Finérin ym. (2016) julkaisemien hajoamisnopeuksien mukaan (mustat viivat) ja Yasso-mallilla simuloituna (punaiset viivat). Punainen katkoviiva on sellainen simulointi, jossa Yasso-mallin ilmastoparametreja on säädetty niin, että hajoamisnopeus on ensimmäiset viisi vuotta sama kuin Finérin ym. tutkimuksessa avoalalla.

Kuvassa 3 on simuloitu metsämaan hiilen kehitystä, kun lehtomaisen kankaan uudistuskypsä kuusikko avohakataan, muokataan ja viljellään, tai metsikköä käsitellään toistuvin yläharvennuksin. Tulokset on laskettu Monsu-ohjelmalla, joka käyttää Yasso-mallia kuollen orgaanisen aineksen hajoamisen simulointiin. Avohakkuuvaihtoehdossa alue avohakataan uudelleen vuonna 2085. Avohakkuuvaihtoehdossa maan hiilimäärän kehitys on simuloitu kahdella tavalla: ilman avohakkuukorjausta (harmaa viiva) ja kuvan 2 osoittamalla avohakkuukorjauksella (punainen viiva). Yasso-korjausta on pienennetty puuston varttuessa niin, että korjaaminen loppuu, kun puuston pohjapinta-ala on 10 m2/ha.

Kuva 3. Monsulla simuloitu metsämaan hiilen määrä, kun keskisuomalainen viljavan kasvupaikan kuusikko avohakataan (Avo), käsitellään toistuvilla yläharvennuksilla tai metsikkköä ei hakata lainkaan. Avohakkuun jälkeen alue muokataan ja istutetaan kuuselle. Seuraava avohakkuu tehdään vuonna 2085. Punainen viiva on simulointi, jossa Yasso-malliin on tehty avohakkuukorjaus.

Simulointi osoittaa tutkimuksissa havaitun seikan, että avohakkuun jälkeen metsämaan hiilivarasto rupeaa pienenemään. Simuloinnissa hiilivarasto kuitenkin suurenee uudelleen, kun istutusmetsä saavuttaa uudistuskypsyyden. Nousu jatkuu vielä avohakkuun jälkeenkin. Hiilivaraston lisäys johtuu sekä varttuneen metsän suuresta kariketuotannosta että avohakatun alueen hakkuutähteistä.

Yläharvennuksessa (vihreä katkoviiva kuvassa 3) metsämaan hiilivarasto on vakaampi ja keskimäärin selvästi suurempi kuin avohakkuumetsätaloudessa, varsinkin jos hajoamisnopeuteen tehdään avohakkuukorjaus. Jos metsää ei hakata lainkaan, metsämaan hiilivarasto 100 vuoden päästä on kaksinkertainen hakkuuvaihtoehtoihin verrattuna.

Simulointiesimerkistä voidaan päätellä seuraavaa (kuva 4). Hajoamisnopeuteen tehty avohakkuukorjaus pienentää pitkäaikaista keskimääräistä metsämaan hiilivarastoa 24 % siihen verrattuna, että korjausta ei tehdä. Jos tämä sattuisi olemaan oikea keskiarvoluku kaikkiin suomalaisiin metsiin, tulos tarkoittaisi, että suomalaisissa hiililaskelmissa avohakkuumetsätalouden metsämaan hiilivarastoa yliarviodaan 24 %.

Kuva 4. Metsämaan keskimääräinen hiilivarasto 100 vuoden aikana kuvan 3 simuloinneissa.

Toinen päätelmä on, että metsämaan hiilivarasto on peitteisessä metsätaloudessa suurempi kuin avohakkuumetsätaloudessa. Simulointiesimerkissä ero on 27 % peitteisen metsätalouden hyväksi.

Hävittääkö siis avohakkuumetsätalous metsämaan hiilivarastoja? Siltä vaikuttaa, jos vertailukohtana on peitteinen metsätalous tai se, ettei hakata lainkaan. Diplomaattisempi vastaus kysymkseen kuuluu: ”Aihetta on tutkittu niin vähän, ettei asiasta voi sanoa mitään varmaa.” Veikkaukseni on, että valtaosa metsäammattilaisista ja metsäntutkijoista vastaa otsikon esittämään kysymykseen diplomaattisesti.

 

Timo Pukkala

 

 

Viittatut tutkimukset

Finér L, Jurgensen M, Palviainen M, Piirainen S, Page-Dumroese D. 2016. Does clear-cut harvesting accelerate initial wood decomposition? A five-year study with standard wood material. Forest Ecology and Management 372, 10–18

Piirainen S, Finér L, Starr M. 2016. Changes in forest floor and mineral soil carbon and nitrogen stocks in a boreal forest after clear-cutting and mechanical site preparation. European Journal of Soil Science 66, 735–743

Simola H. 2018. Persistent carbon loss from the humus layer of tilled boreal forest soil. European Journal of Soil Science 69, 303–314

Sutinen R, Gustavsson N, Hänninen P, Middleton M, Räisänen ML. 2019. Impact of mechanical site preparation on soil properties at clear-cut Norway spruce sites on mafic rocks of the Lapland Greenstone Belt. Soil & Tillage Research 186, 52–63