Käppyrät kuntoon

Runkokäyrä on yhtälö, jolla voidaan laskea puun rungon läpimitta millä tahansa korkeudella, kun tiedetään puun pituus ja läpimitta rinnankorkeudella. Runkokäyrällä voidaan laskea, kuinka paljon rungosta saadaan erilaisia puutavaralajeja, esimerkiksi sahatukkia, pientukkia ja kuitupuuta. Rukokäyrämallien lisäksi käytetään tilavuusyhtälöitä, jotka ilmoittavat rungon kokonaistilavuuden, kun tiedetään puun rinnankorkeusläpimitta ja pituus.

Suomessa käytetään yleensä Laasasenahon vuonna 1982 kehittämiä runkokäyrämalleja. Hän on myös kehittänyt tilavuusyhtälöitä eri puulajeille. Laasasenahon mallit ovat jo varsin vanhoja eli perustuvat kauan sitten mitattuihin puihin. Onkin ehdoteltu, että kenties olisi jo aika päivittää mallit. Tilavuusyhtälöitä onkin jo päivitetty, mutta Laasasenahon runkokäyrämalleja käytetään edelleen.

On havaittu, että runkokäyrämallit voivat johtaa puuston tilavuuden aliarviointiin. On myös esitetty ajatus, että puiden runkomuoto on ajan mittaan muuttunut siten, että puista on tullut solakampia ja sylinterimäisempiä. Laasasenahon mallit aliarvioivat tällaisten runkojen tilavuutta.

Laasasenahon runkokäyrämallin ominaispiirre on, että puun ”suhteellinen muoto” ei riipu puun järeydestä. Erikokoisten puiden samoilta suhteellisilta korkeuksilta mitattujen läpimittojen suhde on vakio. Tämä oletus ei luultavasti pidä paikkaansa.

Pitkien, hitaasti läpimittaa kasvaneiden solakoiden puiden runkomuoto on sylinterimäinen, ja nopeasti kasvatettujen tyvekkäiden puiden runkomuoto on kartiomainen. Voidaan olettaa, että Laasasenahon malli yliarvioi tyvekkäiden puiden tilavuutta ja aliarvioi solakoiden puiden tilavuutta. Mallien toimimattomuuden syy ei siis ole se, että puiden runkomuoto olisi vuosien varrella muuttunut. Ongelmat johtuvat siitä, että malli ei kuvasta oikealla tavalla solakkuuden vaikutusta runkomuotoon.

Asiaa havainnollistaa alla oleva kuvapari (kuva 1), jossa on vertailtu Suomen eli Laasasenahon ja Norjan runkokäyrämalleja tyvekkäässä ja solakassa kuusessa. Tyvekkäälle kuuselle Laasasenahon malli antaa hieman suuremman tilavuuden, kun taas solakalle kuuselle Norjan malli ennustaa selvästi suuremman tilavuuden. Päinvastoin kuin Laasasenahon malli, Norjan malli ottaa huomioon sen, että solakkuuden lisääntyessä puun runkomuoto muuttuu sylinterimäisemmäksi.

Harvesterit mittaavat käsittelemiensä runkojen läpimittoja 10 sentin välein. Olisi siis olemassa valtavat määrät mittaustietoa eri puulajien runkomuodosta erilaisissa metsiköissä runkokäyrämallien päivittämiseksi. Harvesterit tosin mittaavat läpimittoja vain ylimpään katkaisukohtaan saakka, eli puun pituutta ei mitata, minkä vuoksi mallinnuksessa tarvitaan vähäinen määrä neuvokkuutta.

Selvittelin Laasasenahon runkokäyrämallien toimivuutta eräässä männikössäni, josta hakattiin järeitä ja solakoita, 30-metrisiä mäntyjä (kuva 2). Käytin aineistona harvesterin mittaamia läpimittoja (kuva 3).  Otin harvesterin mittaamat läpimitat noin 40 puusta. Puiden keskiläpimitta oli 37,1 cm. Pienin puu oli 20-senttinen ja suurin puu 48-senttinen. Puiden pituus oli 26,5–33 metriä.

Metsää on kasvatettu pitkiä aikoja kohtalaisen tiheänä, minkä seurauksena runkomuoto on kehittynyt sylinterimäisemmäksi kuin Laasasenahon malli ennustaa (kuva 3). Kuvan 3 perusteella voi jo ounastella, että Laasenahon malli aliarvioi läpimittaa 8 metrin yläpuolella, mikä johtaa tilavuuden aliarviointiin.   

Toinen näköhavainto testimetsikön puista on rungon nopea kapeneminen lähellä latvahuippua. Tämän seurauksena joistakin rungoista katkottiin ainoastaan tukkeja (kuva 4). Ylimmän tukin yläpuolella runko kapeni niin joutuisasti, ettei siitä saatu enää 4-metristä kuitupuupölliä.

Sovitin harvesterin mittausaineistoon Kozakin runkokäyrämallin (”Model 02”) ja vertailin sillä laskettuja läpimittoja ja tilavuuksia Laasasenahon malliin.  Kuvassa 5 on molemmilla malleilla laskettu runkokäyrä tyypilliselle aineiston männylle. Käyrien välinen ero on suuri. Mikäli sovittamani käyrä on edes suunnilleen oikea, päätelmä on, että tässä metsikössä Laasasenahon runkokäyrämalli johtaa merkittävään tilavuuden aliarvioon. Myös tukin osuus rungon tilavuudesta on aliarvio.

Sama asia käy ilmi kuvasta 6, johon on laskettu kaikkien runkojen käyttöosan tilavuus (eli rungosta katkottujen pölkkyjen tilavuus) harvesterin mittauksesta, Laasasenahon mallilla ja sovittamallani Kozakin mallilla. Laasasenahon malli aliarvioi selvästi lähes jokaisen rungon tilavuutta. Koko aineistossa aliarvio oli 15,3 %. Kozakin mallilla tilavuus oli myös aliarvio, mutta vain 3,7 %.

Mallit antavat sattumoisin varsin samanlaisen ennusteen tyvekkäälle männylle, jonka läpimitta on 45 cm ja pituus 25 m (kuva 7). Tämä voisi vihjata siihen suuntaan, että Laasasenahon malli toimii tyvekkäissä männyissä. Laasasenahon malli on kuitenkin muotoilultaan sellainen, että se ei ota huomioon runkomuodon muuttumista kartiomaisesta sylinterimäiseksi, kun puu muuttuu tyvekkäästä solakaksi. Vaikka Laasasenahon malli sovitettaisiin uusiin aineistoihin, se ei sittenkään toimisi sekä tyvekkäissä että solakoissa puissa. Sen vuoksi uusiin aineistoihin kannattaa sovittaa jokin muu kuin Laasasenahon malli.

Laasasenahon mallin yli- ja aliarviot vaikuttavat mm. siihen, millaiseen metsätalouteen optimointilaskelmat johtavat. Runkokäyrämallin harhat johtavat optimointiharhoihin, kuten lienee jo käynyt useissa julkaistuissa tutkimuksissa. Koska Laasasenahon mallit aliarvoivat hitaasti läpimittaa kasvaneiden solakoiden puiden tilavuutta ja tukkiosuutta, optimointilaskelma saattaa esimerkiksi ehdottaa metsien kasvattamista harvempana kuin mikä olisi oikeasti optimaalista.

Solakoiden puiden tilavuus ja tukin osuus tilavuudesta ovat suurempia kuin Laasasenahon runkokäyrämalleilla lasketut ennusteet. Lisäksi sahatavaran osuus tukin tilavuudesta on solakoissa puissa suurempi. Solakoista, tiheässä kasvaneista puista sahattu sahatavara on myös parempilaatuista kuin tyvekkäistä puista sahattu.

On siis useita syitä kasvattaa metsiä tiheinä, varsinkin nuoruusvaiheessa. Hyvän sahatavaran tuottamiseksi nuorissa metsissä kannattaa hillitä läpimitan kasvua ja keskittyä pituuskasvuun. Myöhemmällä iällä metsää voi harventaa ilman vaaraa siitä, että puun laatu heikkenisi. Tämä on uusimpien laskelmien mukaan myös taloudellisesti optimaalinen tapa käsitellä tasaikäisiä metsiä.

Kun metsää harvennetaan varttuneella iällä, siihen syntyy suurella todennäköisyydellä hyvä alikasvos (kuvat 2 ja 4). Metsää ei siis tarvitse välttämättä avohakata eikä uudistaa viljelemällä. Riittää, kun tekee tilaa alikasvokselle suuria puita hakkaamalla.

Timo Pukkala