Jouni Siipilehto (email), Saija Huuskonen, Soili Haikarainen, Jari Hynynen

Yhteispohjoismaiset metsikkötason kuolleisuusmallit

Siipilehto J., Huuskonen S., Haikarainen S., Hynynen J. (2020). Yhteispohjoismaiset metsikkötason kuolleisuusmallit. Metsätieteen aikakauskirja vuosikerta 2020 artikkeli 10504. https://doi.org/10.14214/ma.10504

Tekijät
  • Siipilehto, Sähköposti jouni.siipilehto@luke.fi (sähköposti)
  • Huuskonen, Luonnonvarakeskus (Luke), Luonnonvarat, Helsinki Sähköposti saija.huuskonen@luke.fi
  • Haikarainen, Luonnonvarakeskus (Luke), Luonnonvarat, Helsinki Sähköposti soili.haikarainen@luke.fi
  • Hynynen, Luonnonvarakeskus (Luke), Luonnonvarat, Helsinki Sähköposti jari.hynynen@luke.fi

Vastaanotettu 16.12.2020 Hyväksytty 16.12.2020 Julkaistu 18.12.2020

Katselukerrat 2464

Saatavilla https://doi.org/10.14214/ma.10504 | Lataa PDF

Creative Commons License full-model-article10504

Seloste artikkelista Siipilehto J., Allen M., Nilsson U., Brunner A., Huuskonen S., Haikarainen S., Subramanian N., Antón-Fernández C., Holmström E., Andreassen K., Hynynen J. (2020). Stand-level mortality models for Nordic boreal forests. Silva Fennica vol. 54 no. 5 article id 10414. https://doi.org/10.14214/sf.10414

Suomen, Ruotsin ja Norjan yhteisessä tutkimuksessa kehitettiin metsikkötason mallit puuston kuolleisuudelle tarkoituksena parantaa erityisesti vanhojen metsien ennusteiden luotettavuutta. Vanhojen metsien ennusteilla on tärkeä merkitys pitkän aikavälin kasvu- ja tuotosennusteissa ja niistä laskettavissa metsien hiilivaraston kehitysennusteissa. Mallit laadittiin Ruotsin ja Norjan valtakunnan metsien inventoinnin aineistoista ja niitä testattiin suomalaisella luonnonmetsien aineistolla.

Mallit laadittiin kaksivaiheisesti. Erillisillä malleilla ennustettiin puuston kuolemisen sijaan eloonjäämistä, mutta mallien tarkastelussa ne yhdistettiin kuolleisuutta ennustavaksi kokonaisuudeksi. Malli 1 ennusti todennäköisyyttä eloonjäämiselle tulevalla viiden vuoden kasvujaksolla. Se laadittiin aineistosta, jossa koealahavaintoja oli 16 459 Ruotsista ja 11 767 Norjasta. Malli 2 ennusti eloonjääneen puuston määrää tulevalla kasvujaksolla. Malli 2 laadittiin niiden koealojen avulla, joissa kuolleisuutta tavattiin (4218 havaintoa Ruotsista ja 3107 Norjasta). Testiaineisto sisälsi kuusivaltaisia, 80–290-vuotiaita luonnonmetsiä 57 koealalta.

Mallit laadittiin logistisella regressiolla. Eloonjäämismallin etu on, että siihen voidaan liittää painokertoimia vaihtelevien kasvujaksojen ja erikokoisten koealojen (314,16 m2 Ruotsissa ja 250 m2 Norjassa) vaikutusten huomioimiseksi. Eloonjäämismallin yleinen muoto oli:

e1

jossa P on vastemuuttuja, X'b lineaarinen malli selittävistä muuttujista X ja niille estimoiduista parametreista b. Eksponentin rp avulla korjattiin erimittaisten kasvujaksojen ja erikokoisten koealojen vaikutusta. Mallissa 1 rp1 = (kasvujakson pituus/5) × (koealan koko/314,16) ja Mallissa 2 rp2 = 314,16/koealan koko. Koealakoon kasvaessa eloonjäämisen todennäköisyys pienenee, kun taas pienemmällä koealalla kuolleisuus edustaa suurempaa osuutta kokonaispohjapinta-alasta. Keskimääräisen kuolleisuuden ennustamiseksi yhdistetään molemmat eloonjäämismallit ja metsikön pohjapinta-ala muotoon:

e2

Metsikön kehitysvaihetta kuvasivat puuston ikä ja läpimitan neliökeskiarvo DQ. Metsikön kilpailuasemaa kuvasivat puuston kokonaispohjapinta-ala ja runkoluku. Kasvupaikkojen eroja kuvattiin tuoreen ja kuivan kasvupaikan sekä turvemaan osoitinmuuttujilla ja metsikön maantieteellisiä ominaisuuksia lämpösumman, leveysasteen, korkeuden ja kaltevuuden avulla.

Eloonjäämisen todennäköisyyttä (Malli 1) selitti metsikön ikä, DQ, pohjapinta-ala, maaston kaltevuus ja metsikön sijainti turvemaalla sekä puuston harvennus menneellä viisivuotiskaudella. Metsikön ikä oli mallissa sellaisenaan sekä yhdistettynä männyn (Pinus sylvestris L.) ja lehtipuuston pohjapinta-alaosuuksiin, koska puulajit vanhenevat eri tavoin – mänty on pitkäikäisin ja lehtipuusto lyhytikäisin. Tämä ominaisuus näkyi Mallin 1 käyttäytymisessä siten, että metsikön vanhentuessa männikön ja lehtipuuston kuolleisuuden todennäköisyyksien erot kasvoivat erittäin suuriksi (Kuva 1). Molemmissa malleissa oli samoja selittäviä tekijöitä. Eloonjääneen puuston määrää ennustettaessa (Malli 2) selittäjäksi tuli Mallin 1 selittäjien lisäksi runkoluku, mutta metsikön sijainti turvemaalla jäi pois. Malliin 2 lisättiin maakohtainen Norja-osoitinmuuttuja, sillä maiden välistä eroa ei pystytty selittämään kasvupaikkaa, puustoa ja käsittelyä kuvaavilla tunnuksilla, vaikka metsämaan keskikaltevuudessa (Ruotsissa 5 % ja Norjassa 29 %) ja harvennusten esiintymisessä viimeisen viiden vuoden aikana (Ruotsissa 17 % ja Norjassa 4 %) erot olivat huomattavia.

1

Kuva 1. Ennustettu kuolleisuuden todennäköisyys tulevalla viiden vuoden kasvujaksolla nuoremmissa (alle 100 v) ja vanhemmissa metsissä erilaisilla puulajirakenteilla (puhdas vs. 50 %:n sekapuusto). Kuvan tuloksissa malleihin on sijoitettu Ruotsin aineiston keskimääräiset puustotunnukset: pohjapinta-ala 23 m2 ha–1, runkoluku 970 ha–1 nuoremmissa ja 700 ha–1 vanhemmissa metsiköissä sekä vastaavat neliökeskiarvot 17,4 cm ja 20,4 cm.

Laadittuja malleja tarkasteltiin havaitun ja ennustetun kuolleisuuden suhteen luokiteltujen puustotunnusten avulla. Tarkastelu osoitti, että malleihin oli saatu kuvattua erilaiset trendit kuolleisuuden ja runkoluvun, pohjapinta-alan, keskiläpimitan ja puulajiosuuksien välillä. Valmiit mallit liitettiin Motti-ohjelmistoon, jonka avulla ennustettiin suomalaisten luonnontilaisten metsien kehitystä mitatun 7–15 vuoden ajalle. Motissa metsikön kehitys kuvattiin viiden vuoden tai tarvittaessa lyhyempinä kasvujaksoina ja kuolleisuus saatiin kasvujaksojen kuolleisuuksien summana. Mallit osoittautuivat harhattomiksi metsikön iän suhteen, mutta suurimmat kuolleisuuden ennusteet olivat yliarvioita ja pienimmät ennusteet aliarvioita (Kuva 2).

2

Kuva 2. Virheet (× = havaittu – ennustettu) kuolleen puuston määrässä ennusteen (A) ja iän (B) suhteen luonnontilaisten metsien testiaineistossa. Ympyrät edustavat luokkakeskiarvoja ja viivat ennusteen keskihajontaa luokkakeskiarvon molemmin puolin.

Mallit laadittiin pohjoismaisena yhteistyönä Nordic Forest Research (SNS) rahoittamassa projektissa. Yhteistyö mahdollisti paitsi laajan mallitusaineiston myös laajemman tutkijajoukon asiantuntemuksen hyödyntämisen. Maiden välisen yhteistyön tuloksena syntyneillä malleilla parannetaan vanhojen metsien kuolleisuusennusteiden luotettavuutta käytettäessä malleja kunkin maan päätöksenteon tukityökaluissa.


Rekisteröidy
Click this link to register to Metsätieteen aikakauskirja.
Kirjaudu sisään
Jos olet rekisteröitynyt käyttäjä, kirjaudu sisään tallentaaksesi valitsemasi artikkelit myöhempää käyttöä varten.
Ilmoitukset päivityksistä
Kirjautumalla saat tiedotteet uudesta julkaisusta
Valitsemasi artikkelit
Hakutulokset
Siipilehto J., (2021) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2021 no. 0 artikkeli 10421
Siipilehto J., Kangas A. (2016) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2015 no. 4 artikkeli 6584
Siipilehto J., Huttunen T. (2015) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2015 no. 2 artikkeli 6531
Siipilehto J., Valkonen S. et al. (2015) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2015 no. 1 artikkeli 6297
Maltamo M., Haara A. et al. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2002 no. 3 artikkeli 6180
Siipilehto J., (2022) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2022 no. 0 artikkeli 10703
Siipilehto J., Sauvula-Seppälä T. et al. (2022) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2022 no. 0 artikkeli 10704
Valkonen S., Ruuska J. et al. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2001 no. 1 artikkeli 5821
Siipilehto J., Hynynen J. et al. (2022) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2022 no. 0 artikkeli 10713
Siipilehto J., Mäkinen H. et al. (2021) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2021 no. 0 artikkeli 10576
Siipilehto J., Huuskonen S. et al. (2020) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2020 no. 0 artikkeli 10504
Siipilehto J., Rajala M. (2019) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2019 no. 0 artikkeli 10158
Siipilehto J., Lindeman H. et al. (2016) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2016 no. 3-4 artikkeli 5713
Siipilehto J., Mehtätalo L. (2014) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2014 no. 1 artikkeli 6658
Siipilehto J., (2011) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2011 no. 4 artikkeli 6827
Siipilehto J., (2011) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2011 no. 4 artikkeli 6826
Siipilehto J., Sarkkola S. et al. (2007) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2007 no. 3 artikkeli 6417
Siipilehto J., (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2006 no. 4 artikkeli 6331
Siipilehto J., (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2006 no. 4 artikkeli 6330
Siipilehto J., (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2002 no. 1 artikkeli 6553
Siipilehto J., (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2000 no. 4 artikkeli 6077
Tokola T., Holopainen M. et al. (2019) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2019 no. 0 artikkeli 10252