Mikä on oikea tapa laskea metsätalouden hiilikompensaatiot?

Viime aikoina on ruvettu puhumaan metsätalouden hiilikompensaatioista (Yle). Kyse on siitä, että metsänomistajalle maksettaisiin korvauksia hiilen sitomisesta metsätalouden avulla.

Puut poistavat kasvaessaan hiiltä ilmakehästä. Ensi vaiheessa hiili sitoutuu elävään biomassaan. Osa tästä hiilestä kulkeutuu metsämaan eli kuolleen orgaanisen aineksen hiilivarastoon, kun puista tippuu kariketta ja puita kuolee. Kaikki karike ei varsinaisesti tipu, sillä kariketta syntyy suunnilleen yhtä paljon maan alle kuin maan pinnalle. Puut uudistavat lähes koko hienojuuristonsa joka vuosi.

Hakattujen puiden hiilestä osa päätyy puutuotteiden hiilivarastoon. Kantojen, juurien ja metsään jätettyjen oksien ja latvojen hiili päätyy metsämaan hiilivarastoon. Kun metsää hakataan, yhtään hiiltä ei häviä heti. Hiiltä ainoastaan siirtyy elävästä puustosta kuolleen orgaanisen aineksen ja puutuotteiden hiilivarastoihin. Suuri osa hakattujen puiden hiilestä kuitenkin palautuu ilmakehään nopeasti. Esimerkiksi energiaksi käytettävän puubiomassan ja massatuotteiden hiili palautuu ilmakehään melkein heti. Pitkäkestoisempia hiilivarastoja ovat hakattujen puiden kannot ja juuristot sekä sahatavara.

Hiilen poistamista ilmakehästä voidaan jouduttaa hiilikompensaatioilla. Valtio tai yksityishenkilö voi maksaa metsänomistajalle korvauksia siitä, että metsänomistaja sallii puidensa kasvaa. Kaikki hiilensidonta on tervetullutta, mutta vain osa siitä on myyntikelpoista kansainvälisessä päästökaupassa. Myyntikelpoista on se osa, joka on lisäystä tavanomaiseen metsien hiilensidontaan verrattuna.

Lisäisen hiilensidonnan laskemiseksi on määriteltävä tavanomainen metsätalous (”business as usual”), tai paremminkin tavanomaisen metsätalouden hiilen sidonta. Tähän on useita vaihtoehtoja. Ensimmäinen tapa on määritellä tavanomainen metsätalous metsänhoitosuositusten perusteella. Jos metsä sitoo enemmän hiiltä kuin metsänhoitosuosituksia noudatettaessa tapahtuisi, niin tästä lisäyksestä voitaisiin maksaa metsänomistajalle. Lähestymistavan ongelma on se, ettei ole mittauksiin perustuvaa tietoa siitä, kuinka tavanomaista on noudattaa metsänhoitosuosituksia. Toinen ongelma on, että suositukset ovat niin väljät, ettei niiden perusteella voi määrittää selkeää hiilen sidonnan vertailutasoa.

Toinen lähestymistapa on ottaa vertailutasoksi taloudellisesti optimaalinen metsätalous. Ongelmana tässäkin on se, että taloudellisesti optimaalinen metsätalous ei ole tavanomaista. Toinen ongelma on korkokanta. Taloudellisen tuloksen eli nettonykyarvon maksimointi suurella korolla johtaa harvapuustoisiin metsiin, lyhyeen kiertoaikaan ja alhaiseen hiilensidontaan. Pienellä korolla metsät olisivat runsaspuustoisempia ja niiden hiilensidonta olisi parempi. Kompensaatioiden perusteena käytettävä vertailutaso riippuisi siis korkokannasta, joka oikeaoppisessa taloudenpidossa määräytyy metsätalouden ulkopuolella, riippuu markkinoista ja vaihtelee ajallisesti.

Kolmas ja paras tapa on ottaa vertailukohdaksi nykymetsien hiilivarastot. Varastojen kasvunopeus mittaa suoraan nopeutta, jolla metsätalous poistaa hiiltä ilmakehästä. Tämänhetkiset hiilivarastot ovat satavarmasti seurausta tähänastisesta metsätaloudesta. Nykyvarastojen ylitys on lisäisyyttä. Nykyiset hiilivarastot määrittävät vertailutason yksiselitteisesti ilman muihin lähestymistapoihin liittyvää suurta epämääräisyyttä.

Alla oleva kuva havainnollistaa varastoihin perustuvien kompensaatioiden periaatetta. Hiilivarastojen kasvattaminen oikeuttaisi korvauksiin ja hiilivarastojen pienennys puolestaan johtaisi korvausten palautuksiin tai sakkoihin.

Hiilivarastojen vertailutasoon perustuvien kompensaatioiden periaate. Metsänomistaja saa korvausta vertailutason ylittävistä varastoista mutta joutuu korvaamaan vertailutason alituksen. Sininen viiva on metsän hiilivarasto ja oranssi vaakaviiva on tämänhetkinen keskimääräinen hiilivarasto suomalaisissa metsissä.

Kompensaatiota maksettaisiin vasta siinä vaiheessa, kun hiilivarastot ylittävät tietyn kasvupaikan ja leveysasteen tämänhetkisen keskimääräisen varaston. Vaihtoehtoisesti alkuvaraston vajaus vertailutasoon verrattuna voitaisiin kuitata rahalla (metsänomistaja maksaisi vajauksesta). Jos taas metsänomistaja tarjoaa hiilikauppaan metsän, jonka hiilivarasto ylittää vertailutason, hänen tulisi saada korvaus tästä ylityksestä.

Hiilivarastoja olisi lupa pienentää metsää hakkaamalla, mutta pienennys johtaisi maksujen palautuksiin, jos muiden metsiköiden kasvu ei kompensoi hakkuun aiheuttamaa hiilivarastojen pienennystä. Metsänomistajan olisi säilytettävä hiilivarasto myös kompensaatiokaupasta poistuttuaan, ettei kävisi niin, että metsänomistaja voisi heti järjestelmästä poistuttuaan avohakata metsänsä. Hiilivaraston pienentäminen sopimusajan jälkeen johtaisi kompensaatioiden palautuksiin.

Kompensaatiota maksettaessa olisi otettava elävän puuston lisäksi huomioon myös metsämaan ja puutuotteiden hiilivarastot. Jos kompensaatio perustuisi ainoastaan elävän puuston hiilivarastoon, metsän rauhoittaja saisi liikaa kompensaatioita, koska rauhoittaminen johtaa puutuotteiden hiilivarastojen pienentymiseen. Myös metsämaan hiilivarasto pienenee ainakin aluksi, kun syöte vähenee hakattujen puiden kantojen, juurien ja oksien loppuessa.

Laskennalliset työkalut kompensaatioiden määrittämiseksi ovat jo olemassa. Seuraavassa on näillä työkaluilla laskettuja tuloksia todelliselle hämäläiselle metsätilalle.

Ensimmäisessä laskelmassa (kuva alla) on hiilivarastojen kehitys, kun metsä rauhoitetaan. Puuston hiilivarasto suurene nopeasti ja metsämaan hiilivarasto lähtee pienen viiveen jälkeen hitaaseen kasvuun. Tuotteiden hiilivarasto pienenee, kun vanhoja tuotteita hylätään eikä uusia valmisteta tämän metsän puista.

Puuston ja metsämaan hiilivarastot ovat heti kättelyssä vertailutasoa suuremmat, minkä vuoksi metsänomistaja saa korvausta (kuva alla). Jos metsänomistaja ei saisi korvausta alkupuuston runsaasta hiilivarastosta, hänen kannattaisi pienentää se vertailutasolle, mikä olisi haitaksi ilmastolle.

Alkumaksujen jälkeen metsänomistaja saisi tasaiseen tahtiin korvausta lähinnä puuston hiilivaraston kasvattamisesta (laskelmassa on oletettu, että maksut tapahtuvat 10 vuoden välein). Korvausta vähentäisi kuitenkin se, että rauhoituksen seurauksena tuotteiden hiilivarasto pienenisi. Aluksi pienenisi myös metsämaan hiilivarasto, koska hakkuutähteitä ei olisi. Myöhemmin metsämaan hiilivarasto lähtisi kasvuun, kun kariketuotanto ja puiden kuoleminen lisääntyisivät.

Jos saman metsän omistaja antaa metsänsä kompensaatiokauppaan mutta maksimoi puuntuotannon nettonykyarvoa, hän saa saman alkukorvauksen kuin rauhoitettaessa. Puuston hiilivarasto kuitenkin pienenee ensimmäisinä vuosikymmeninä hakkuiden seurauksena (kuva alla). Toisaalta hakkuut suurentavat tuotteiden hiilivarastoa ja aluksi myös metsämaan hiilivarastoa.

Alla oleva kuva osoittaa, että metsänomistaja joutuisi maksamaan ensimmäisen 10-vuotiskauden hakkuusta liian suuren hiilikorvauksen, jos korvaus perustuisi pelkästään puuston hiilivarastoon. Siinä jäisi huomiotta se, että hakkuu suurentaa sekä tuotteiden että metsämaan hiilivarastoa.

Nykyvarastojen asettaminen vertailutasoksi estäisi puiden istuttajien tulon kompensaatiomarkkinoille, tai ainakaan istuttajat eivät saisi korvauksia pitkiin aikoihin. Taimikon perustaminen avohakkuualalle edellyttää sitä, että aiemman puuston hiilivarasto hävitetään. Nuori istutustaimikko ei sido yhtään hiiltä vaan on itse asiassa hiilen lähde, koska hakkuutähteistä vapautuu enemmän hiiltä kuin mitä taimet tai pienet puut pystyvät sitomaan. Metsäksi vartuttuaan puut tietenkin sitovat hiiltä, mutta tämä tapahtuu vasta muutaman vuosikymmenen päästä. Hiilikompensaatioiden maksajat yleensä haluavat ja olettavat, että heidän kompensaatioidensa avulla hiili sidotaan saman tien eikä vasta vuosikymmenten päästä.

Metsäammattilaiset kertovat mielellään, että olennaista hiilensidonnassa on metsien hyvä kasvu. Samalla annetaan ymmärtää, että metsiä voidaan hakata runsaasti, koska hakkuut mahdollistavat hiilen sitomisen puutuotteisiin. Tämän kirjoituksen perusteella pitäisi kuitenkin olla selvää, että olennaista on varastojen kasvattaminen. Hyvästä kasvusta ei ole haittaa, mutta kasvun parantaminen ilman puuston määrän lisäämistä on tehotonta ilmastopolitiikkaa.

Hakattujen puiden rungoista noin puolet on sahatukkia ja sahatukkien hiilestä alle puolet päätyy sahatavaraan. Rungon osuus on noin kaksi kolmannesta hakkuukypsien puiden koko biomassasta. Näistä osuuksista voidaan laskea, että hakattujen puiden hiilestä korkeintaan 15% päätyy sellaisiin tuotteisiin, joissa se säilyy pidempään kun 2–3 vuotta. Jos siis halutaan kasvattaa puutuotteiden hiilivarastoa 15 tonnilla, sitä varten on ensin sidottavaa puustoon 100 tonnia hiiltä.

Asia voidaan ilmaista myös sanomalla, että puuston hiilivaraston kasvattaminen on seitsemän kertaa vikkelämpi tapa poistaa hiiltä ilmakehästä kuin puutuotteiden hiilivaraston kasvattaminen.

 

Timo Pukkala

Tehdäänkö metsätalouden laskelmia liian suurella korolla?

Viime aikoina on käyty keskustelua siitä, millä korkokannalla nettotulojen nykyarvo tulisi laskea metsätaloutta suunniteltaessa (Yle1, Yle2). Mm. Metsähallitusta ja Suomen hiilinielujen referenssitason laskijoita on kritisoitu liian korkean korkokannan käyttämisestä. Yleensä korkokantana tulisi käyttää sitä reaalikorkoa, jonka metsässä kiinni oleva raha tuottaisi vaihtoehtoisissa, yhtä vähäriskisissä sijoituskohteissa. On myös keskusteltu siitä, pitäisikö julkisella sektorilla käyttää matalampaa korkoa kuin muualla, koska julkisella sektorilla riskit ovat pienemmät.

Luonnonvarojen käytön suunnittelussa on kiinnitetty huomiota myös siihen, että suurella korolla nykyarvo määräytyy pitkälle lähiajan tulojen ja menojen perusteella. Tällöin metsien käyttöön ei vaikuta paljonkaan se, minkä verran metsä tuottaa erilaisia hyötyjä tuleville sukupolville. Tämä on koettu ongelmaksi, jonka ratkaisemiseksi on ehdotettu mm. vähenevän diskonttokoron käyttöä tai sitä, että korko määräytyisikin sen mukaan, kuinka paljon päätöksenteossa halutaan painottaa eri ajankohtina metsästä saatavia ekosysteemipalveluja. Tällöin korko kuvastaisi aikapreferenssejä eikä vaihtoehtoisen sijoituksen tuottoa. Vähenevän diskonttokoron käyttö tarkoittaa, että nettotulot diskontataan sitä pienemmällä korkokannalla, mitä kauempana tulevaisuudessa ne saadaan (Tutkimus 1).

Suuren korkokannan käyttö edellyttää, että raha tuottaa hyvin vaihtoehtoisissa sijoituskohteissa. Metsää saisi tässä tilanteessa hakata reippaasti, ja saadut rahat tulisi sijoittaa noihin hyvin tuottaviin sijoituskohteisiin. Taloudellisessa mielessä metsä on kypsä hakattavaksi viimeistään silloin, kun sen arvokasvuprosentti painuu pysyvästi vaihtoehtoisen sijoituksen tuottoprosentin alapuolelle. Hakkuu voi olla joko harvennus tai päätehakkuu.

Harvennushakkuussa tuottavuutta voidaan parantaa mm. niin, että metsästä poistetaan suuria puita, joiden kasvu on jo hidastunut ja joissa ei enää tapahdu siirtymää arvokkaampiin puutavaralajeihin. Kasvamaan jätetään hyväkasvuisia pienempiä puita, joissa tukin osuus rungon tilavuudesta vielä suurenee. Kannattavuutta parantavan hakkuun periaate on, että metsään sidotun pääoman määrää pyritään pienentämään huomattavasti mutta kuitenkin niin, että arvokasvu säilyy hyvänä. Paras keino tähän on suurimpien puiden hakkuu eli yläharvennus.

Korkokannan vaikutus metsätalouteen ja metsien tuottamiin ekosysteemipalveluihin on huomattava. Alla olevissa kuvissa on laskelmia 3000 hehtaarin metsäalueelle, joka sijaitsee Pohjois-Karjalassa. Tein metsälle tasaikäismetsätalouden hakkuusuunnitelmia 50 vuoden ajalle maksimoimalla nettotulojen nykyarvoa 1–5 % korkokannalla. Aluksi tein laskelmat ilman mitään rajoitteita (vihreät pylväät). Korkokannan suurentaminen pienentää monien ekosysteemipalvelujen määrää, mukaan lukien puuntuotanto, hiilen sidonta ja metsästä saatavat nettotulot.

Keskimääräinen hehtaarikohtainen puuntuotos 3000 hehtaarin metsässä. Puuntuotos on laskettu hakkuukertymästä ja puuston tilavuuden muutoksesta.
Keskimääräinen hehtaarikohtainen nettotulo 3000 hehtaarin metsässä.
Hehtaarikohtainen vuotuinen hiilitase 3000 hehtaarin metsässä. Positiivinen tase tarkoittaa, että metsätalous on hiilinielu. Hiilitaseessa ovat mukana elävän biomassan, kuolleen orgaanisen aineksen ja puusta valmistettujen tuotteiden taseet.

Hakkuulaskelmia ei kuitenkaan yleensä tehdä maksimoimalla nettotulojen nykyarvoa ilman mitään rajoituksia. Esimerkiksi Metsähallituksessa ja hiilinielun referenssitason laskennassa on rajoite, joka estää hakkuut, jotka tapahtuisivat aiemmin tai voimakkaampina kuin Kehittämiskeskus Tapion laatimat ohjeet suosittavat. Yllä olevista kuvista (punaiset pylväät) nähdään, että tämä rajoite (Tapion suositusten alarajojen käyttö rajoitteena) suurentaa puuntuotantoa, hiilitasetta ja nettotuloja, kun korkokanta on 4 %.

Suuraluelaskelmissa (mm. Metsähallitus ja hiilinielun referenssitaso) on Tapion ohjeiden lisäksi yleensä rajoitteena, että puuston tilavuus ei saa pienentyä alkutilanteeseen verrattuna, eivätkä hakkuumäärät saa kääntyä laskuun. Näiden lisärajoitteiden vaikutus hakkuulaskelman tulokseen on tämän kirjoituksen esimerkkialueella selvempi kuin Tapion ohjeiden vaikutus (yllä olevien kuvien siniset pylväät).

Esimerkkialueelle tehty laskelma osoittaa, että kun suunnitteluun lisätään Tapion ohjeet ja muutama muu tavanomainen rajoite, tulos vastaa suunnilleen sitä, joka saataisiin maksimoimalla nettotulojen nykyarvoa 2 % korolla. Herää kysymys, miksi laskelmissa yleensä käytetään 3.5–4 % korkoa, kun kuitenkin tuotetaan ratkaisu, joka vastaa metsätalouden harjoittamista 2 % korkovaatimuksella? Voidaan myös kysyä, vastaako 4 % korko todellakin suomalaisten preferenssejä, kun 2 %:lla saataisiin enemmän melkein kaikkea? Aivan kaikki ei kuitenkaan lisäänny korkokantaa alentamalla. Esimerkkialueella 4 % korko rajoitteilla johtaa suurempaan hakkuukertymään ja pienempään puuston määrään kuin 2 % ilman rajoitteita. Kahden prosentin korolla ilman rajoitteita olisi optimaalista kasvattaa puuston tilavuutta ja hakata hieman vähemmän:

Suuren korkokannan käyttö tasaikäismetsätaloudessa on siinäkin mielessä ristiriitaista, että osa päätehakkuutulosta sijoitetaan uuden metsän istuttamiseen, joka on alhaisen tuoton investointi. Tutkimusten mukaan (Tutkimus 2) viljelymetsän perustaminen on karuissa oloissa (Pohjois-Suomi, karut kasvupaikat) kannattavaa ainoastaan 1–2 % korolla. Kaikkein suotuisimmissa oloissa päästään 4% tuottoon. Neljän prosentin koron soveltaminen tasaikäismetsätaloudessa tarkoittaa suurimmassa osassa Suomea sitä, että 4% tuottava metsä hakataan, ja vähintään viidennes saadusta hakkuutulosta (taimikon perustamiskustannus) sijoitetaan kohteeseen, joka tuottaa selvästi vähemmän kuin 4%.

Metsäsuunnittelussa käytettävä korkokanta ei siis saisi riippua siitä, paljonko metsä tuottaa. Koron sanelee se, miten hyviä sijoituskohteita on yleisesti tarjolla ja millä (reaali)korolla rahaa saa lainaan. Koska metsä tuottaa pohjoisessa (ja karulla kasvupaikalla) huonommin, metsätalouteen ei voi siellä investoida yhtä paljon kuin etelämpänä (tai hyvillä kasvupaikoilla). Pohjois-Suomessa ja karuilla kasvupaikoilla esimerkiksi viljelymetsätalous tulee korvata metsänhoitoratkaisuilla, joissa metsä uudistuu ilman suuria rahallisia panostuksia. Mitä suurempaa korkokantaa käytetään, sitä etelämmäksi kannattavan viljelymetsätalouden pohjoisraja siirtyy.

 Timo Pukkala

Mistä metsien parantunut kasvu johtuu?

Kysymys on vaikea, ei tosin metsäammattilaiselle, joka vastaa oikopäätä, että parantunut kasvu johtuu hyvästä metsänhoidosta. Tutkijan rooliin kuuluu kuitenkin hieman tutkiskella asioita. Suomen metsien kasvu on lisääntynyt vuoden 1970 lukemasta 57 milj. m3 nykyiseen 107 miljoonaan kuutiometriin. Potentiaalisia kasvun lisäyksen selittäjiä on useita, mm. tuottavan metsän pinta-alan lisääntyminen soiden ojituksen vuoksi, ympäristössä tapahtuneet muutokset, metsien rakenteen muutokset ja metsänhoidon voimaperäistäminen.

Monet tekijät korreloivat vahvasti kasvun kanssa, minkä vuoksi kasvunlisäys voidaan selittää monilla tekijöillä, selittäjän mieltymyksistä riippuen. Esimerkiksi keskilämpötila on suurentunut vuodesta 1970 parilla kolmella asteella (Linkki 1), ilman hiilidioksidipitoisuus on noussut 20% ja typpilaskeuma on moninkertaistunut. Kaikki nämä tekijät ovat lisänneet puuston kasvua. Haluttaessa voitaisiin tekaista malli, joka selittäisi koko kasvunlisäyksen ilmastonmuutoksella ja saasteiden lannoitusvaikutuksella.

Vakavampiakin yrityksiä selvittää eri tekijöiden vaikutusta kasvunlisäykseen on tehty (Tutkimus 1). On laskettu, että ympäristötekijät (lämpötilan ja hiilidioksidipitoisuuden nousu, typpilaskeuma) selittävät 37 % kivennäismaiden puustojen kasvunlisäyksestä vuosien 1971–1975 ja 2006–2010 välisenä aikana. Pohjois-Suomessa osuus on 45 %. Jos sama prosenttiluku pätisi myös soille ja koko jaksolle 1970–2017, ympäristön muutoksen kasvuvaikutukseksi tulisi 22 milj. m3 (0.37 x (107-57) = 22).

Typpilaskeuman vaikutusta voidaan arvioida mm. Saramäen ja Kukkolan malleilla. Jos laskeuma on 2–10 kg typpeä hehtaarille vuodessa, kasvuvaikutus on hyväpuustoisissa havumetsiköissä 0.3–1.2 m3/ha vuodessa. Jos hyväpuustoisia havumetsiköitä on vaikkapa 7 miljoonaa hehtaaria, typpisaasteen aiheuttama kasvunlisäys olisi 2.1–8.4 milj. m3 vuodessa.

Vuotuinen lämpösumma on suurentunut vuodesta 1970 noin 200 yksiköllä (Linkki 2). Alkuperäsiirtoihin perustuvilla malleilla (Tutkimus 2) voidaan laskea, että tämä lämpeneminen on lisännyt puiden kasvunopeutta Rovaniemen korkeudella 15 %, Kuopiossa 8 % ja etelärannikolla 4%. Ekosysteemimalleilla taas voidaan arvioida, että Etelä-Suomessa hiilidioksidipitoisuuden nousu lisää metsien kasvua yhtä paljon kuin ilmaston lämpeneminen. Kasvu lisääntyy myös Pohjois-Suomessa, mutta siellä ilmaston lämpenemisen osuus lisäkasvun selittäjänä on suurempi.

Ilmaston lämpeneminen ja lannoitusvaikutukset aiheuttavat kerrannaisvaikutuksia. Jos hakkuu pysyy vakiona, nopeutunut kasvu suurentaa puuston tilavuutta eli kasvavan biomassa määrää, mikä edelleen suurentaa kasvua. Voidaan päätellä, että ympäristömuutokset kerrannaisvaikutuksineen ovat lisänneet metsien kasvua todella paljon.

Soiden kasvu on lisääntynyt vuodesta 1970 yli 10 miljoonalla kuutiometrillä, mikä johtuu sekä ojituksesta ja peruslannoituksista että ympäristömuutoksista, mutta luultavasti kuitenkin pääosin ojituksesta ja lannoituksesta. Myös kangasmaita on lannoitettu, mikä on huippuvuosina lisännyt kasvua noin miljoonalla kuutiometrillä (Tutkimus 1), mutta keskimäärin paljon vähemmän.

Metsien rakenteessa tapahtuneet muutokset ja metsänhoidon voimaperäistäminen selittävät kasvunlisäyksestä sen, mitä ympäristötekijät ja metsäpinta-alan suurentuminen eivät selitä. Olennaiset muutostrendit ovat puuston keskitilavuuden suurentuminen ja metsien nuorentuminen. Puulajikoostumus on muuttunut vuosikymmenten aikana varsin vähän. Puuston keskitilavuus on suurentunut vuoden 1970 arvosta 88 m3/ha nykyiseen noin 110 m3/ha. Tämä on suurentanut tilavuuskasvua. Pienillä puuston määrillä tilavuuskasvu on lähes suorassa suhteessa puuston tilavuuteen.

Puuston tilavuuden suurentaminen suurentaa myös tilavuuskasvua

Metsien ikäluokkarakennetta on nuorennettu voimakkaasti. Ennen kaikkea Pohjois-Suomessa vanhojen metsien osuus on pienentynyt (Linkki 3). Nykymetsien pinta-alasta suuri osa on sellaisissa puuston ikä- ja kokoluokissa, joissa kasvu on nopeaa. Päinvastoin kuin metsämaan tai puuston keskitilavuuden kohdalla, ikäluokkarakenteen vaikutus ei kuitenkaan lisää suurinta kestävää hakkuumäärää pysyvästi (selitys löytyy täältä). Kasvun kannalta optimaalista ikäluokkarakennetta ei ole mahdollista ylläpitää jatkuvasti, sillä kaikki metsät eivät voi olla koko ajan ikäluokassa, jossa kasvu on tapissa. Voi siis käydä niin, että ikäluokkajakauman tasoittuminen nykyiseen jakaumaan verrattuna alkaakin vaikuttaa pienentävästi metsien kasvuun.

Vihonviimeinen keino lisätä kasvua on metsänhoidon voimaperäistäminen (siis ei tehostaminen). Yleensä tällä tarkoitetaan jalostettujen taimien istuttamista muokatuille avohakkuualueille, kasvatuslannoitusta ja kunnostusojitusta. Näihin kaikkiin toimiin pätee valitettavasti vähenevän rajahyödyn ja lisääntyvän rajahaitan laki: mitä enemmän metsätalouden intensiivisyyttä lisätään, sitä pienempi kasvunlisäys lisäpanostuksella saadaan ja sitä suuremmat haitat siitä aiheutuvat. Voimaperäistyksen vaikutus nykyiseen kasvunlisäykseen lienee vielä vähäinen. On laskettu, että realistinen määrä jalostettuja istutustaimia, apulantaa ja ojankaivua voisi lähivuosikymmeninä lisätä puuston vuotuiskasvua 5–6 milj. m3 (Tutkimus 3), mistä kunnostusojitus selittäisi 1 milj. m3, ja kivennäismaiden kasvatuslannoitus ja jalostettujen taimien istutus molemmat 2–3 milj. m3.

Skenaariolaskelma metsänhoidon voimaperäistämisen vaikutuksesta Suomen metsien tilavuuskasvuun

Karkea arvioni eri tekijöiden vaikutuksesta Suomen metsien tilavuuskasvun lisäykseen vuosien 1970 ja 2018 välisenä aikana on seuraava:    

Osa näistä tekijöistä lisää suurinta kestävää hakkuumäärää ja kasvua pysyvästi, ennen kaikkea metsämaan pinta-alan ja puuston keskitilavuuden pysyvä suurentaminen. Osa tekijöistä taas on jo “käytetty loppuun” (puuston ikäluokkarakenteen nuorentaminen) ja osa (ilmastonmuutos) lisää kasvua vain väliaikaisesti. Ilmaston lämpeneminen lisää myös myrskytuhoja ja nopeuttaa taudinaiheuttajien ja tuhohyönteisen leviämistä. Kasvuhyödyt saattavatkin kääntyä pian kasvutappioiksi. Ilman tuhovaikutustakin on laskettu, että kasvua lisäävä vaikutus taittuu muutaman vuosikymmenen päästä, kun veden puute rupeaa rajoittamaan kasvua.

Ilmaston muutoksen ennustettu vaikutus puiden kasvuun ilmastoskenaariossa RCP2.6 vuoden 2017 kasvuun verrattuna. Pisteviiva osoittaa vaikutuksen, kun myös hiilidioksidipitoisuuden kohoaminen on otettu huomioon.

Helpoin konsti puuston kasvun lisäämiseksi olisi puuston tilavuuden kasvattaminen. Kasvavan biomassan lisäämiseksi ei tarvitsisi tehdä muuta kuin hillitä hieman hakkuita.

Metsäsuunnittelun professorina en malta olla lisäämättä, että toinen erinomaisen halpa ja haitaton keino puuntuotoksen lisäämiseksi olisi nykyistä parempi metsäsuunnittelu. Kasvunlisäys saataisiin aikaan sillä, että hakkuut ja muut metsiköiden käsittelyt tehdään oikeaan aikaan ja oikealla tavalla.

 Timo Pukkala

Väärin tulkittu jalostushyöty

Monet suomalaiset puuntuotantoskenaariot nojaavat vahvasti jalostushyötyyn. Näissä skenaarioissa on tehty usein yksinkertaistavia ja virheellisiä oletuksia. Jos esimerkiksi mitattu jalostushyöty on ollut 20%, on päätelty, että Suomen metsien puuntuotosta voitaisiin lisätä 20%, jos kaikki metsät perustettaisiin istuttamalla jalostettuja taimia. Tämä on väärin päätelty. On myös päätelty, että jalostetuin taimin perustettu viljelytaimikko tuottaa 20% enemmän puuta kuin jatkuva kasvatus, koska jatkuvassa kasvatuksessa ei voi hyödyntää jalostushyötyä. Myös tämä on virheellinen päättelyketju. 

Jälkeläiskokeet osoittavat ainoastaan sen, kuinka paljon enemmän jalostetuin taimin perustettu viljelytaimikko tuottaa maatiaistaimin istutettuun taimikkoon verrattuna, kun kaikki luonnontaimet raivataan pois. Jalostushyödystä ei voi päätellä istutustaimikon ja luontaisesti uudistetun metsän kasvueroa eikä tasaikäismetsätalouden ja jatkuvan kasvatuksen kasvueroa.

Luonnontaimikoissa tehdään valintaa uudistusalueella, ja kasvamaan jätetään yleensä parhaat taimet. Ne voivat kasvaa vähemmän, yhtä paljon tai enemmän kuin jalostetuin taimin perustettu viljelytaimikko. Alla olevassa kuvassa on oletettu, että maatiaistaimien keskimääräinen pituuskasvu on 50 cm vuodessa ja pituuskasvun keskihajonta on 5 cm. Jalostetuilla taimilla pituuskasvu on 10 % parempi ja kasvun hajonta 10 % pienempi. Esimerkistä käy ilmi, että jalostettujen taimien keskikasvu ei ole yhtään parempi kuin luontaisesti syntyneen taimikon kasvu, kun 10000 taimesta jätetään kasvamaan 2000 parasta. Kasvu ei myöskään ole parempi kuin maatiaistaimikossa, jossa kasvamaan on jätetty istutustaimien (2000 kpl/ha) ja luontaisen täydennyksen (3000 kpl/ha) parhaimmisto.

Luonnontaimien parhaimmisto voi kasvaa yhtä hyvin tai paremmin kuin jalostetuin taimin perustettu viljelymetsä.

Myös jatkuvapeitteisessä metsätaloudessa tapahtuu voimakasta valintaa. Puita syntyy paljon enemmän kuin se määrä, joka pääsee varttumaan ainespuun mittoihin. Kasvamaan valikoituvat vahvimmat yksilöt. Vahva on tässä yhteydessä venyvä käsite, joka tarkoittaa mm. varjon sietoa, kestävyyttä taudinaiheuttajia ja kuivuusjaksoja vastaan sekä kykyä lähteä hyvään kasvuun, kun kasvutilaa vapautuu.

Filosofisempi kysymys on, voiko ihminen oikeasti parantaa (tai ”jalostaa”) puita, jotka ovat olleet luonnonvalinnan kourissa tuhansia vuosia. Varmaankin turvallisempaa olisi olettaa, että joitakin ominaisuuksia voi kehittää joidenkin toisten kustannuksella. Ne ominaisuudet, jotka ovat selviytymisen kannalta kriittisiä, lienevät vaikeasti jalostettavia. Oksikkuuslaatu tai rungon suoruus eivät varmaankaan ole selviytymisen kannalta kriittisiä, joten niitä voinee kehittää ilman, että jossain muussa menetetään kohtuuttomasti. Tämä parannus onkin nähtävissä, kun vertaa nykyisiä istutusmännikköjä ensimmäisiin, osuuskauppasiemenellä perustettuihin männiköihin.

Kasvun ”jalostaminen” on jo pulmallisempi juttu, sillä hyvää kasvua tarvitaan myös selviytymisessä. Jälkeläiskokeet mittaavat kasvua nuorella iällä, eikä ole tietoa siitä, tasaantuvatko kasvuerot myöhemmin. Kestävyys erilaisia tuhoja ja taudinaiheuttajia vastaan on tulossa koko ajan tärkeämmäksi ominaisuudeksi, samoin laajan geneettisen vaihtelun säilyttäminen. Ne uhkat, joita tulevaisuuden metsiköt kohtaavat, ovat osittain uusia eli ne eivät ole vaikuttaneet puiden selviytymiseen jälkeläiskokeissa.

Suurin osa jälkeläiskokeiden tuloksista koskee mäntyä. Kuusen jalostushyödyistä on tarjolla perin niukasti tieteellisesti pätevää tietoa. Paikallaan olisi analyysi, johon kerättäisiin tiedot kakista jälkeläiskokeista (ilman mitään valikointia), ja aineiston perusteella laskettaisiin keskimääräinen jalostushyöty ja kasvunlisäyksen tilastollinen luotettavuus maan eri osissa. Tätä odotellessa olemme tilanteessa, jossa jalostushyöty on pitkälle uskon varainen asia.

 

Timo Pukkala

 

Suurin kestävä hakkuumäärä

Suomen metsät kasvavat vuodessa 107 miljoonaa kuutiometriä ja niitä hakataan runsaat 70 miljoonaa kuutiometriä. Voidaanko tästä päätellä, että hakkuita voi huoletta lisätä 30 miljoonaa kuutiometriä? No ei kyllä voida.

Kasvusta pitää ensin vähentää suojeltujen metsien kasvu ja sen jälkeen luonnonpoistuma, jolloin päästään talouskäytössä olevien metsien nettokasvuun, mikä lienee suuruusluokkaa 90 miljoonaa kuutiometriä. Sen jälkeen pitää tutkia metsien rakennetta. Jos metsät ovat nuoria, kestävä hakkuumäärä on pienempi kuin kasvu. Jos metsät ovat vanhoja, hakkuumäärä voi olla tilapäisesti suurempi kuin metsien kasvu.

Otan esimerkin nuoresta 400 hehtaarin metsästä, jossa yleisin metsikön ikäluokka on 20–40 vuotta, eikä varttuneita metsiä ole (kuva alla). Metsän tämänhetkinen nettokasvu (kasvu – luonnonpoistuma) on 2500 kuutiometriä vuodessa. Tein metsälle hakkuusuunnitelman, jossa metsää hakataan 50 vuoden ajan sen nykyisen nettokasvun verran eli joka vuosi 2500 m3. Tällä hakkuurajoitteella maksimoin nettotulojen nykyarvoa.

Esimerkkimetsän ikäluokkajakama

Laskelman tulos näkyy alla olevassa kuvassa. Käy siis todella köpelösti. Herää kysymys, mistä näin dramaattinen tulos voi johtua. Se johtuu siitä, että laskelmassa on oletettu virheellisesti, että nuorta metsää voitaisiin hakata saman verran kuin metsä kasvaa.

Puuston kokonaistilavuuden kehittyminen, kun metsää hakataan 50 vuoden ajan sen nykyisen nettokasvun verran

Tietyn kasvupaikan ja tietyn puulajin suurin kestävä hakkuumäärä löytyy kodasta, jossa metsikön vuotuisen kasvun ja keskikasvun käyrät leikkaavat. Vuotuinen kasvu ilmoittaa, paljonko tietyn ikäinen metsä kasvaa tilavuutta vuodessa. Keskikasvu taas kertoo, paljonko metsä on kasvanut keskimäärin vuotta kohti tiettyyn ikään mennessä.

Suurin kestävä hakkuumäärä löytyy kohdasta, jossa vuotuiskasvun ja keskikasvun käyrät leikkaavat. Piste osoittaa myös optimaalisen kiertoajan. Kestävä hakkuumäärä on selvästi pienempi kuin nuorten metsien kasvu (vihreällä merkitty alue)

Käyrien leikkauspiste osoittaa myös tasaikäismetsätalouden optimaalisen kiertoajan. Millään muulla kiertoajalla puuntuotosta ei saada hilattua ylöspäin leikkauspisteen osoittamasta luvusta. Jos metsä esimerkiksi avohakataan iänkohdalla, jossa vuotuiskasvu on maksimissaan, keskikasvu eli pitkän aikavälin puuntuotos pienenee selvästi verrattuna vuotuiskasvun ja keskikasvun käyrien leikkauspisteeseen.

Loppuun pieni pähkinä purtavaksi. Suomen metsiä on nuorennettu ja niiden kasvu on tämän seurauksena suurentunut. Paljonko suurinta kestävää pitkän aikavälin hakkuumäärää on saatu hilattua tällä tavoin ylöspäin? Vastaan saman tien: ei yhtään.

 Timo Pukkala

Harhaanjohtavaa hiilikeskustelua

Metsien roolista hiilen sidonnassa ja ilmaston muutoksen torjunnassa on keskusteltu tavalla, joka johtaa maallikon harhaan ja herättää suomalaisissa aiheetonta itsetyytyväisyyttä. Keskustelussa kiinnitetään huomiota sivuseikkoihin, jolloin pääasia tuppaa unohtumaan.

Seikka, jota korostetaan liikaa, on metsien kasvu. Kasvaessaan puut sitovat hiiltä ilmakehästä. Olennaista kuitenkin on, kuinka paljon hiiltä on saatu siirrettyä ilmakehästä pysyvästi muualle, eli metsien elävään biomassaan, metsämaahan ja puutuotteisiin. Hiiltä on saatu siirrettyä vain, jos varastojen koko suurenee. Jos metsien biomassa ei jonakin aikana ole lisääntynyt, metsä ei ole toiminut hiilinieluna, olipa puuston kasvu mikä hyvänsä.

Mitä enemmän metsiä hakataan, sitä hitaammin metsän hiilivarasto suurenee, eli sitä vähemmän metsätalous on poistanut hiiltä ilmakehästä. Suuri tilavuuskasvu ei tuota ilmastohyötyä, jos metsiä hakataan kasvun verran, ja hakattujen puiden hiili päästetään saman tien takaisin ilmakehään.

Hiilivarastojen kehitys 400 hehtaarin metsäalueella

Osa hakattujen puiden hiilestä voidaan toki varastoida puutuotteisiin. Puutuotteiden hiilivarasto on kuitenkin pieni elävän puuston ja metsämaan hiilivarastoon verrattuna. Korkeintaan 20% hakattujen puiden hiilestä päätyy tuotteisiin, joissa hiili säilyy varastoituneena pidempään kuin pari vuotta. Puutuotteiden hiilivarasto ei kuitenkaan kasva tällä määrällä, vaan ainoastaan määrän, jolla uusien puutalojen rakentaminen ylittää vanhojen rakennusten purkamisen.

Viimeaikaisessa tutkimuksessa on moneen kertaan osoitettu, että metsätalouden hiilitase on ainakin 100 vuotta sitä parempi, mitä vähemmän metsiä hakataan. Tämä pätee siitä huolimatta, että hakkaamattomuus pienentää mahdollisuuksia korvata fossiiliperäisiä tuotteita puutuotteilla. Puun käytön korvausvaikutukset eivät ei ole lähimainkaan riittäviä, jotta ne muuttaisivat hakkuiden lisäämisen ilmastoteoksi (Tutkimus A, Tutkimus B).

Hiilitase 400 hehtaarin metsäalueella. Tase sisältää varastojen muutokset, puun käytön korvausvaikutukset, sekä puun korjuun ja puutuotteiden valmistuksen päästöt

Metsäteollisuus, ennen kaikkea massateollisuus, kuluttaa paljon energiaa. Jos tätä energiankulutusta ei olisi, voitaisiin fossiilisten polttoaineiden käyttöä lämmitykseen vähentää. Se, että metsäteollisuuden energia tulee suureksi osaksi puusta, ei muuta tätä tosiasiaa.

Hakkuiden vähentämistä vastustetaan myös toteamalla, että hakkaamattomissa metsissä puut kuolevat, ja kuolleiden puiden lahotessa hiili vapautuu takaisin ilmakehään. Niinhän siinä tietysti käy, mutta kuolleen puun hiili ei kuitenkaan vapaudu ilmakehään yhtä nopeasti kuin hakatun puun hiili (Tutkimus B). Metsät eivät myöskään rupea kuolemaan pystyyn aivan heti, sillä Suomen tämänhetkiset metsät ovat enimmäkseen nuoria ja melko vähäpuustoisia (puuston keskitilavuus on ainoastaan 100 m3/ha). Mänty ja kuusi ovat pitkäikäisiä puulajeja, joten merkittäviä joukkokuolemia ei ole odotettavissa vuosikymmeniin.

Keskustelussa korostetaan usein myös sitä, että metsätalous säilyy hiilinieluna, vaikka hakkuita lisättäisiin. Jos kuitenkin metsätalouden avulla halutaan hillitä ilmastonmuutosta nopeasti, olisi korostettava sitä, että hakkuiden lisääminen pienentää hiilinielua siihen verrattuna, että hakkuita ei lisätä.

Tämän kirjoituksen sanoma on siis: mitä vähemmän metsiä hakataan, sitä enemmän metsätalous tuottaa ilmastohyötyjä lähivuosikymmeninä. Tämä ei välttämättä ole mieluisa uutinen, mutta se on kuitenkin totta.

Timo Pukkala

Jatkuva kasvatus tuottaa puuta jatkuvalla syötöllä

Yrjö Vuokila osoitti jo 1970-luvulla, että yläharvennus eli suurimpien puiden poisto metsiköstä johtaa parempaan kasvuun kuin alaharvennus (pienimpien puiden hakkuu). Metsikön suurimmat puut eivät juuri hyödy siitä, että niiden ympäriltä poistetaan pieniä puita. Tilanne on toinen pienten puiden kohdalla, jotka parantavat kasvuaan selvästi, jos niille annetaan lisää kasvutilaa poistamalla metsiköstä isoja puita. Sama havainto on tehty useissa pohjoismaisissa tutkimuksissa (Tutkimus S, Tutkimus R).     

Kun metsässä on erirakenteisuutta, yläharvennus johtaa parempaan kasvuun kuin alaharvennus

Kasvun kannalta parhaita ovat rinnankorkeusläpimitaltaan 15–20-senttiset puut. Jos harvennushakkuu onnistutaan tekemään niin, että kasvamaan jää runsaasti tuon paksuisia puita, metsikön tilavuuskasvu pysyy hyvänä, vaikka kasvavia puita poistetaankin. Mitä pidempään metsää vodaan harventaa niin, että kasvamaan jää runsaasti hyvän kasvuvaiheen puita, sitä parempaan pitkän aikavälin tuotokseen päästään.

Tilavuuskasvun kannalta otolliset 15–20-sentin puut lisäävät nopeasti myös arvoaan, koska rungoissa tapahtuu siirtymää kuitupuusta tukiksi, ja tukin hinta on kolminkertainen kuitupuun kantohintaan verrattuna. Pitkän aikavälin tuotto maksimoituu, jos metsää käsitellään niin, että jokaisen hakkuun jälkeen valtaosa kasvamaan jätetystä puustosta on hyvän tilavuus- ja arvokasvun vaiheessa. Tällaista metsätaloutta kutsutaan nimillä jatkuva kasvatus, jatkuvapeitteinen metsätalous tai peitteinen metsätalous. 

Tasaikäismetsätaloudessa eli jaksollisessa kasvatuksessa on ensin tuottamaton taimikkovaihe, sitten erittäin hyvän kasvun vaihe, ja kiertoajan lopulla kasvu on jälleen hillitympää, muttei kuitenkaan läheskään yhtä vaatimatonta kuin taimikossa. Perinteisen suomalaisen tasaikäismetsätalouden puuntuotosta voitaisiin parantaa korvaamalla alaharvennukset yläharvennuksilla. Tämä johtaisi siihen, että kiertoaikaa voitaisiin pidentää, jolloin taimikkovaiheen osuus kiertoajasta pienenisi, samoin taimikoiden osuus metsien pinta-alasta. Tarkoituksella jätän sanomatta, että parannus saadaan aikaan ottamalla askelia jatkuvan kasvatuksen suuntaan.

Jatkuvan ja jaksollisen kasvatuksen puuntuotoksesta on viestitetty päinvastaistakin. Näissä tapauksissa on viitattu ruotsalaisiin, norjalaisiin ja suomalaisiin metsänhoitokokeisiin. Joissakin kokeissa puuston määrä on jatkuvan kasvatuksen koeruuduilla ollut hyvin alhainen, mikä on johtanut pieneen tilavuuskasvuun.  Toisissa kokeissa taas jatkuva kasvatus on aloitettu varttuneesta melko tasaikäisestä metsiköstä, jossa ei ole pienpuustoa. Näissä metsiköistä kestää monia vuosikymmeniä, ennen kuin metsikköön syntyy uusi hyväkasvuinen 15–20 sentin läpimittaluokka. Kokeet antavat arvokasta tietoa siitä, miten jatkuvaa kasvatusta ei pidä toteuttaa, jos tavoitellaan maksimaalista puuntuotosta.

Virhepäätelmien vaara on suuri myös silloin, kun jatkuvan kasvatuksen tilavuuskasvua verrataan tasaikäismetsän harvennusvaiheen kasvuun. Tässä vaiheessa tasaikäismetsän kasvu voikin olla parempi, mutta se ei tarkoita, että kasvu olisi parempi kiertoajan mittaisena aikana.

Tasaikäismetsätalous voi osan kiertoaikaa olla tuottavampi kuin jatkuva kasvatus, mutta kiertoajan mittaisena tarkasteluaikana järjestys vaihtuu

Objektiivinen tapa verrata jatkuvan kasvatuksen ja tasaikäismetsätalouden kasvua olisi se, että molemmissa metsänhoitomenetelmissä käsittelyt optimoidaan, ja tarkastelujänne on vähintään tasaikäismetsätalouden kiertoajan mittainen. Tämän poistaisi sen häviävän pienen mahdollisuuden, että tutkijan toiveet ja ennakkokäsitykset pääsisivät salakavalasti vaikuttamaan johtopäätöksiin.

Itse olen tehnyt tällaisia laskelmia monta kertaa ja monella tavalla. Saamieni tulosten perusteella päättelen, että sopivassa metsikön kehitysvaiheessa aloitettu yläharvennusmetsätalous lisää puuntuotosta, kun vertailukohtana on tasaikäismetsätalous, jossa harvennukset ovat alaharvennuksia.

 Timo Pukkala