Browsing by Subject "biomassamalli"

Hieskoivu (Betula pubescens) on Suomen kolmanneksi yleisin puulaji, ja sen osuus puuston tilavuudesta on noin 12 %. Soistuneilla kivennäismailla ja turvemailla viihtyvä hieskoivu sopii parhaiten kuitu- ja energiapuun tuottamiseen, koska sen tukit eivät yleensä täytä vanerin tai sahatavaran laatuvaatimuksia. Kansainväliset ja kansalliset uusiutuvan energian käyttötavoitteet pyrkivät nostamaan erityisesti metsähakkeen käyttöä Suomessa. Hieskoivun korkea lämpöarvo ja metsähakkeen tuorepoltosta saadut lupaavat tulokset voisivat laskea logistiikka- ja varastointikustannuksia, jolloin hakkeen käyttö energiantuotannossa olisi kannattavampaa. Tutkielman tavoitteena oli laatia kuorellisen kokonaistilavuuden biomassamallit hieskoivulle. 11 koepuun aineisto mitattiin Hyytiälän tutkimusasemalla huhtikuussa 2017. Puun rungon ja oksien tilavuus määritettiin pätkä kerrallaan veteen upottamalla. Koepuista mitattiin lisäksi manuaalisesti pätkien pituudet sekä ristiläpimitat oksista ja rungon katkaisukohdista. Rungon sekä rungon ja oksien yhteenlaskettujen pohjapinta-alojen korrelaatioita vertailtiin rungon suhteellisilla korkeuksilla. Biomassamalleja varten koepuille tehtiin koepuukohtainen lineaarinen regressioanalyysi, jonka avulla estimoitiin elävän latvuksen kokonaistilavuuden lineaarista riippuvuutta selittävistä tunnuksista. Mallien muuttujat muunnettiin logaritmimuotoon, jotta muuttujien väliset pienet epälineaarisuudet saatiin korjattua. Selittävänä muuttujana oli ensin pelkkä elävän latvuksen rajan läpimitta, ja sen jälkeen myös elävän latvuksen pituus. Koepuukohtaisten mallien lisäksi laadittiin yksi kaikki koepuut sisältävä malli. Lopuksi omasta aineistosta laadittiin vielä kokonaistilavuuden malli, jossa käytettiin samoja tunnuksia kuin Laasasenahon koivun läpimittaan ja puun pituuteen perustuvassa tilavuusyhtälössä. Koepuiden runkojen sekä rungon ja oksien yhteenlaskettujen pohjapinta-alojen välillä oli korkea lähellä yhtä oleva korrelaatio suhteellisilla korkeuksilla tarkasteltuna. Ainoastaan puun latvassa korrelaatiot olivat alle 0,9. Oksat sisältävien pohjapinta-alojen korrelaatiot olivat pelkkää runkoa suurempia puun latvassa. Jokaisen koepuukohtaisen elävän latvuksen biomassamallin korjattu selitysaste parani ja suhteellinen keskivirhe pieneni, kun malleissa oli mukana selittävänä tekijänä läpimitan lisäksi elävän latvuksen pituus. Koko aineistoon perustuvan mallin korjattu selitysaste oli 0,998 ja suhteellinen keskivirhe 7,8 %. Pelkälle rungolle laaditun mallin kertoimet olivat hyvin lähellä Laasasenahon tilavuusyhtälön vastaavia kertoimia. Rungon biomassamallin selitysaste oli 0,999 ja suhteellinen keskivirhe 4,5 %. Omaan aineistoon perustuva malli antoi rungolle keskimäärin 4 % suuremman tilavuuden verrattuna Laasasenahon tilavuusmallilla laskettuun runkotilavuuteen. Kokonaisbiomassan mallin selitysaste ja keskivirhe olivat samat kuin pelkälle rungolle laaditussa. Kokonaistilavuuden mallilla laskettu tilavuus oli keskimäärin 8 % pienempi Repolan koivun biomassamalliin verrattuna. Tutkimustulosteni mukaan pienellä koepuuaineistolla saadaan laadittua biomassamalleja, joilla on korkea selitysaste ja pieni suhteellinen keskivirhe, kun hieskoivun biomassaa selitetään läpimitalla ja pituudella. Hieskoivujen runkomuodot olivat samansuuntaisia erikokoisilla puilla, ja oksien sekä rungon yhteenlasketuilla pohjapinta-aloilla oli suhteellisilla korkeuksilla tilastollisesti merkitsevä korrelaatio, minkä perusteella hieskoivun biomassan pystysuuntainen jakaantuminen on erikokoisten puiden välillä samankaltaista. Pohjapinta-alojen korkeat korrelaatiot vahvistavat johtopäätöstä siitä, että runkokäyrätekniikkaa hyödyntämällä saadaan käyttökelpoisia tuloksia aikaan jo muutamalla koepuulla.

Hieskoivu (Betula pubescens Ehrh.) on Suomen ylivoimaisesti yleisin puulaji runkoluvun perusteella, sitä on melkein kaksinkertainen määrä toiseksi yleisempää puuhun, mäntyyn (Pinus sylvestris), verrattuna. Hieskoivu ei ole vaatelias kasvupaikoiltaan, vaan se kasvaa sekä kuivilla että märillä paikoilla metsissä, soilla, rannoilla, pientareilla ja hylätyillä pelloilla. Suomessa hieskoivua kasvaa lähes koko maassa aivan pohjoisinta tunturi-Lappia lukuun ottamatta. Hieskoivu on rauduskoivua (Betula pendula) pienempi, lyhytikäisempi ja ulkomuodoltaan vaihtelevampi ja se kasvaa noin 20-metriseksi ja 70–90-vuotiaaksi. Hieskoivu ei ole ollut Suomessa kovinkaan suosittu ja sitä käytetään nykyään pääasiassa energiapuuna ja sitä ei teollisessa käytössä erotella rauduskoivusta. Tutkimuksen tavoitteena oli laatia hieskoivun maanpäälliselle tilavuudelle ja biomassalle kumulatiivinen malli pienellä, 15 puun koepuumäärällä. Koepuista mitattiin manuaalisesti rungon pätkien läpimitat, pätkän pituus ja paino. Oksista mitattiin oksien paino kunkin runkopätkän osalta. Upottamalla rungon pätkistä ja oksista mitattiin tilavuus ja paino. Jokaisesta koepuusta laskettiin suhteellinen runkokäyrä, jonka avulla laskettiin yhteinen runkokäyrä. Rungon ja oksien tilavuuksista muodostettiin erilliset käyrät ja niistä muodostettiin kunkin puun tilavuuskäyrien avulla yhteiset tilavuuskäyrät. Näiden avulla muodostettiin erilaisia koko puun kumulatiivisia tilavuuskäyriä. Tilavuuden lisäksi laskettiin tiheyksiä rungon osille ja oksille ja yhdessä tilavuuskäyrien kanssa niistä voidaan laskea biomassamalli. Lasketut runkokäyrät erosivat Laasasenahon runkokäyristä eniten tyvestä, mutta 10 % suhteellisen korkeuden yläpuolella käyrät käyttäytyivät hyvin samansuuntaisesti. Koko puun tilavuutta laskettiin yhdeksällä eri tavalla ja saatuja tuloksia verrattiin Hoppin ja Repolan kaavoihin sekä mittaamalla saatuihin tilavuuksiin. Kaavat, joissa puun pituus oli ainoana selittävänä tekijänä, antoivat selkeästi vaihtelevampia tuloksia kuin muut, joissa otettiin huomioon myös läpimitta jollain tietyllä korkeudella. Pienimmät suhteelliset keskihajonnat olivat 4,1 %, 4,2 % ja 4,6 % ja tilavuuden keskihajonnat 8,3 l, 7,4 l ja 7,4 l. Nämä kaavat hyödynsivät puun pituutta ja läpimittaa. Vastaavat lukemat Hoppin ja Repolan kaavoilla olivat prosentuaalisen keskihajonnan osalta 5,7 % ja 12,7 % ja tilavuuden keskihajonnan osalta 10,7 l ja 9,4 l. Biomassamallista samanlaista vertailua ei tehty, koska vertailukelpoisia ja luotettavia rungon ja oksien tiheyksiä ei ollut kuin kolmesta koepuusta. Tässä esitetyt mallit poikkeavat aikaisemmin tehdyistä malleista kumulatiivisen lähestymistapansa ansiosta ja vain hieskoivulle tehtyjä malleja on vain Hoppin malli. Kumulatiivinen lähestymistapa mahdollistaa tilavuuden (tai biomassan) laskemisen mille tahansa puun suhteellisen korkeuksien osalle, jota muut jo olemassa olevat mallit eivät tarjoa. Muut mallit antavat tuloksena ulos vain koko puun (tai rungon, riippuu mallista) tilavuuden tai massan. Vertailu muihin malleihin osoittaa, että hyvin rajallisella koepuumäärällä voidaan luoda mallit, jotka toimivat vähintään paikallistasolla hyvin ja Repolan kaavasta saatujen vertailutulosten perusteella myös niiden yleistettävyys on ainakin kohtuullisella tasolla. Tulokset vahvistivat oletusta, että puiden mittasuhteet käyttäytyvät johdonmukaisesti eri kokoisilla puilla.