Taimikon varhaisperkaus heikentää hiilensidontaa ainakin kaksi vuotta, mutta tuotantopuuston kasvu kiihtyy

Taimikon alkuvaiheen ja etenkin taimikonhoidon vaikutukset hiilitaseeseen ja hiilensidontaan ovat monimutkaiset. Muutoksia tapahtuu heti päätehakkuun jälkeen, mutta myös taimikonhoidon yhteydessä. Taimikko reagoi nopeasti varhaisperkaukseen kiihdyttämällä kasvua. Hiilensidonta kuitenkin hetkellisesti heikkenee yhteyttävän lehtipinta-alan vähenemisen seurauksena. Jatkotutkimuksissa selvitetään peratun ja perkaamattoman taimikon pitkän ajan vaikutuksia kasvuun ja hiilitaseeseen.

Päätehakkuussa yhteyttävä ja hiiltä sitova puusto poistetaan. Maahengityksessä sekä hakkuutähteiden hajotessa vapautuu ilmakehään hiiltä aluksi paljonkin. Uudistamistoimilla aikaansaatu uusi puusukupolvi ja muu pintakasvillisuus sitovat vapautuvaa hiiltä, mutta eivät heti pysty sitomaan kaikkea, joten uudistusala on hiilen lähde. Kuinka kauan se sitä on, riippuu uudistusalan ominaisuuksista ja puuston kasvusta.

Noin 5–7 vuoden iässä taimikossa on usein tarve tehdä varhaisperkaus. Varhaisperkaus on metsänhoidollinen toimenpide, jonka tavoite on edistää tuotantopuuston kasvua ja metsikön taloudellista tuottoa. Toimenpiteessä kaadetaan tuotantopuiden kehitystä haittaavaa puustoa (tyypillisesti koivua ja muuta lehtipuustoa) ja vapautetaan kasvuresursseja tuotantopuille. Samalla taimikon valo- ja lämpöolosuhteet muuttuvat ja syntyy lisää kariketta, jolloin myös maaperän hengitys ja hiilitase voivat muuttua.

Näitä nuoren kuusentaimikon vaiheita ja vaikutuksia puustoon ja hiilitaseisiin selvitetään Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamassa Luonnonvarakeskuksen ja Ilmatieteen laitoksen yhteisessä TaimiCo2-tutkimushankkeessa.

Tutkimuksia kolmessa taimikossa Etelä-Suomessa

Tutkimuksessa on seurattu koemetsiköiden kehitystä Nastolassa, Tammelassa ja Karkkilassa. Seurantataimikoissa tehtiin varhaisperkaus eli poistettiin valtaosa keskimäärin noin 2 metrin pituisesta luontaisesta puustosta heinäkuussa 2022, kun kuusen taimikko oli 5–6-vuotiasta ja 1–1,5 metrin pituista. Viimeisimmät puustomittaukset ovat saman vuoden syksyltä, joten niissä näkyvät käsittelyn vaikutukset toteutusvuoden loppukesän ajalta.

Puuston tilavuudesta ja puustoon, pintakasvillisuuteen ja maahan sitoutuneen hiilen määrän laskennat ovat vielä kesken. Lisäksi Nastolan koealueella on mitattu metsikkötason hiilitasetta pyörrekovarianssimenetelmällä, jossa taimikon keskellä sijaitseva mittaustorni mittaa jatkuvasti taimikosta lähtevää ja sinne sitoutuvaa hiilidioksidivuota. Hiilidioksidivuon mittaustuloksia on saatavilla loppukesään 2023 asti.

Istutuspuusto reagoi nopeasti perkaukseen

Kuusen taimet reagoivat perkauskäsittelyssä vapautuvaan kasvutilaan välittömästi. Reaktio näkyi peratuille ruuduille jääneiden kuusten suurempana läpimittana jo syksyn 2022 mittauksissa (kuva 1). Kuusen taimien ennalta määräytyneen kasvutavan vuoksi perkauskäsittely vaikuttaa pituuskasvuun vasta myöhempinä vuosina (kuva 2). Pituuskasvu on tässä taimikon kehitysvaiheessa tyypillisesti joka tapauksessa kiihtyvää. Pidemmällä aikavälillä perkaamattomuus saattaa hidastaa pituuskasvua.

Kuusen taimet reagoivat perkauskäsittelyssä vapautuvaan kasvutilaan välittömästi.

Perattu alue vihertyy viikoissa

Perkaamattomilla alueilla oli syksyllä 2022 20 000–40 000 luontaista puuta hehtaarilla. Luontaisten puiden keskipituus oli puulajista ja koealueesta riippuen 1–4 metriä. Perkauskäsittelyssä kaadettiin etenkin lehtipuustoa, ja siemensyntyisten luontaisten lehtipuiden määrä väheni olemattomiin. Toisaalta perkauskannot säilyivät ainakin ensimmäisen kesän jälkeen valtaosin elossa ja uutta lehtipuuvesakkoa syntyi nopeasti tiheyden ylittäessä kaikilla koealueilla jopa perkaamattoman puolen lehtipuuston yhteenlasketun tiheyden.

Tyypillisesti tiheimmissä vesapuskissa heikoimpaan asemaan jääneet vesat kuolevat, joten tiheys saattaa muutaman vuoden sisällä alentua. Perkausvuoden syksyllä uudet vesat olivat vielä selvästi alta polven mittaisia ja Nastolan koealueella niiden runkopuun tilavuus oli yhteensä vain noin 0,03 m³/ha, kun perkaamattoman käsittelyn runkopuutilavuus oli n. 15 m³/ha.

Perkauksen välittömänä vaikutuksena hiilensidonta heikkenee

Nastolan kohteen metsikkötason hiilivuomittaukset osoittavat, että kuusen taimikko sitoo hiiltä kasvukausien aikana (on hiilinielu) ja sitä vapautuu kasvukauden ulkopuolella (eli on hiilen lähde) (kuva 3). Kumulatiivisen kehityksen perusteella ja vuoden yli tarkasteltuna kuusen taimikko on edelleen hiilen lähde kahdeksan kasvukautta hakkuusta. Varhaisperkaus vähentää hiilen sitoutumista ja lisää hiilen vapautumista ilmakehään etenkin kasvukaudella perkaamattomaan käsittelyyn verrattuna. 

Toisen perkauksen jälkeisen kasvukauden loppupuolella, elokuun alussa 2023 varhaisperatulta alueelta on vapautunut 1,3 tn/ha enemmän hiiltä kuin perkaamattomalta. Mittausten alusta saakka, vajaan 2,5 vuoden aikana, hiiltä on vapautunut varhaisperkaamattomalta alalta 3,2 tn/ha, ja peratulta 4,5 tn/ha.

Varhaisperkaus vähentää hiilen sitoutumista ja lisää hiilen vapautumista ilmakehään etenkin kasvukaudella perkaamattomaan käsittelyyn verrattuna. 

Maan kaasuvuot muuttuivat varhaisperkauksen seurauksena vain vähän

Maaperän orgaanisen aineen hajotuksesta sekä kasvillisuuden juuriston toiminnasta syntyy hiilidioksidia, joka vapautuu maasta ilmakehään. Tätä kutsutaan maahengitykseksi.

Koealoilla mitattu maahengitys muuttui kasvukauden aikana niin, että suurimmat päästöt ilmakehään havaittiin maan lämpötilan ollessa suurimmillaan, eli heinä–elokuussa. Varhaisperkauksen seurauksena maahengitys pieneni välittömästi käsittelyn jälkeen, mutta syksyä kohti ero perkaamattoman ja peratun alueen välillä pieneni. Tämä viittaa siihen, että perkauksen seurauksena osa puiden juuristosta kuoli, mutta osa säilyi käsittelystä hengissä ja jatkoi kasvuaan. Tätä havaintoa tukee myös perkauskantojen voimakas vesominen lähes välittömästi perkauksen jälkeen.

Varhaisperkauksen seurauksena maahengitys pieneni välittömästi käsittelyn jälkeen, mutta syksyä kohti ero perkaamattoman ja peratun alueen välillä pieneni.

Lisätutkimuksia tarvitaan pitkän ajan vaikutuksien selvittämiseen

Hankkeessa selviää kolmen lähtökohtaisesti melko samankaltaisen kuusen taimikon puustoon, muuhun kasvillisuuteen ja maaperään sitoutuneen hiilen määrä. Eroja taimikoiden välille voivat aiheuttaa maaperä, alueen kasvillisuus ja sen kasvu sekä aiemmat metsänhoidolliset toimenpiteet.

Vähäiset erot viittaisivat tulosten hyvään yleistettävyyteen Etelä-Suomen tuoreen kankaan kuusikoihin. Toisaalta jos erot puusto-, pintakasvillisuus- ja maaperämittauksissa sekä maahengityksessä ovat suuria, niin yhdeltä koealueelta mitattua metsikkötason hiilitasetta ei voi yleistää kaikille kuusen uudistusaloille Etelä-Suomessa tai laajemmalle alueelle Suomessa. Joka tapauksessa taimikoiden hiilensidonnan tutkimuksessa säilyy vielä avoimia kysymyksiä.

Tavoitteemme on jatkossa tutkia, miten varhaisperkaus vaikuttaa hiilensidontaan ja puuston kasvuun pidemmällä aikavälillä, huomioiden myös taimikon harvennus. Tarvetta on myös erilaisille skenaariolaskelmille varhaisperkauksen toteutuksen ja sen voimakkuuden (täys-/reikäperkaus) vaikutuksista kasvatettavan puuston kasvuun ja hiilensidontaan läpi kiertoajan.

Taimikonhoidon vaikutus kuusentaimikoiden hiilitaseeseen (TaimiCO2) on osa maa- ja metsätalousministeriön keväällä 2020 käynnistämää maankäyttösektorin Hiilestä kiinni -ilmastotoimenpidekokonaisuutta (mmm.fi), jolla pyritään vähentämään maa- ja metsätalouden ja muun maankäytön kasvihuonekaasupäästöjä ja vahvistamaan hiilinieluja ja varastoja.