Uudistuvat puutuotearvoketjut ja puunhankintaratkaisut (PUU) Tutkimus- ja kehittämisohjelman keskeiset tulokset Henrik Heräjärvi, Leena Kettunen & Irene Murtovaara (toim.) Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm ISBN 978-951-40-2461-0 (PDF) ISBN 978-951-40-2467-2 (paperback) ISSN 1795-150X www.metla.fi Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 2 Metlan työraportteja / Working Papers of the Finnish Forest Research Institute -sarjassa julkaistaan tutkimusten ennakkotuloksia ja ennakkotulosten luonteisia selvityksiä. Sarjassa voidaan julkaista myös esitelmiä ja kokouskoosteita yms. Sarjassa ei käytetä tieteellistä tarkastusmenettelyä. Sarjan julkaisut ovat saatavissa pdf-muodossa sarjan Internet-sivuilta. http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/ ISSN 1795-150X Toimitus PL 18 01301 Vantaa puh. 029 532 2111 sähköposti julkaisutoimitus@metla.fi Julkaisija Metsäntutkimuslaitos PL 18 01301 Vantaa puh. 029 532 2111 sähköposti info@metla.fi http://www.metla.fi/ Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 3 Tekijät Henrik Heräjärvi, Leena Kettunen & Irene Murtovaara (toim.) Nimeke Uudistuvat puutuotearvoketjut ja puunhankintaratkaisut (PUU) – Tutkimus- ja kehittämisohjelman kes- keiset tulokset Vuosi 2014 Sivumäärä 117 ISBN 978-951-40-2461-0 (PDF) 978-951-40-2467-2 (paperback) ISSN 1795-150X Alueyksikkö / Tutkimusohjelma / Hankkeet Itä-Suomen alueyksikkö / Uudistuvat puutuotearvoketjut ja puunhankintaratkaisut / 3498, PUU-ohjel- man koordinaatiohanke Hyväksynyt Taneli Kolström, tutkimusjohtaja 27.2.2014 Tiivistelmä Uudistuvat puutuotearvoketjut ja puunhankintaratkaisut (PUU) -tutkimus- ja kehittämisohjelma (2009– 2013) yhdisti Metsäntutkimuslaitoksessa tehtävää tutkimustoimintaa puunkorjuun, puukaupan, puutie- teen sekä puutuote- ja markkinatutkimuksen aloilta. Ohjelma jaettiin kolmeen teema-alueeseen: 1) puuraaka-ainepotentiaalit ja puukaupan toiminta, 2) puunkorjuu ja korjuuyritysten liiketoiminta, sekä 3) puutuotteet ja asiakasratkaisut. PUU-ohjelman lähes 50 tutkimus- tai kehittämishankkeessa tuotet- tiin mm. yli 200 tutkimusjulkaisua. Käsillä olevan raportin tarkoitus on tiivistää yksiin kansiin ohjelman keskeisimmät tulokset. Tutkimustulosten julkaisemisen lisäksi PUU-ohjelma on toiminut aktiivisesti tiedon ja osaamisen siir- rossa käytäntöön. Tuloksia on välitetty tiedon käyttäjille satojen yrityskäyntien, kymmenien yleisöti- laisuuksien, tiedotusvälinehaastattelujen, ammattilehtiartikkelien sekä noin 1200 tilaajaa tavoittaneiden uutiskirjeiden avulla. PUU-ohjelma on toiminut puutuotearvoketjujen osaamisportaalina, jonka arvi- oidaan mahdollistaneen joustavan ja kustannustehokkaan palvelun niin yksityisille kuin julkisillekin asiakkaille. Ohjelmassa tehtiin varsinaisen tutkimustyön lisäksi monipuolista kehittämis- ja tuotekehi- tystyötä, esimerkkeinä metsäkoneenkuljettajan apuna maaston kaltevuuksia havainnollistava Loggin- Map-järjestelmä, puutavaran metsäkuljetuksen avuksi kehitetty maaston kantavuuden ennustamisjärjes- telmä, Pohjoinen mänty / Northern pine www-sivustot, ARVO- ja PREHAS-simulaattorit leimikoiden arvonmääritykseen, pienpuuraaka-aineesta valmistettavat liimapalkit, Puutuotetori.fi -markkinointipor- taali pirkanmaalaisille puutuotealan yrityksille, avoimiin tietokantoihin perustuva rakentamisen ympä- ristölaskentatyökalu PEnA, uudet menetelmät metsäteiden kantavuuden parantamiseksi, tukin muodon määrittäminen edullisesti laserdiffraktion avulla sekä tutkimusaineistojen keruun uudenlaiseksi työka- luksi kehitetty mind map -sovellus. Asiasanat korjuu, logistiikka, markkinat, mittaus, pitkäaikaiskestävyys, puukauppa, puutuotearvoketjut, raaka- aineet, rakentaminen, tuotteet, ympäristökilpailukyky, yritystoiminta Julkaisun verkko-osoite http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm Tämä julkaisu korvaa julkaisun Tämä julkaisu on korvattu julkaisulla Yhteydenotot Henrik Heräjärvi, Metsäntutkimuslaitos, Joensuu, PL 68, 80101 Joensuu. henrik.herajarvi@metla.fi Muita tietoja Taitto ja kansi: Irene Murtovaara Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 4 Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 5 Alkusanat Metlassa alettiin valmistella sidosryhmien kuulemisella uutta tutkimus- ja kehittämisohjelmaa jo vuonna 2007, kun edellinen puutuotearvoketjuja tarkastellut tutkimus- ja kehittämisohjelma Puunkäytön mahdollisuudet ja puutuotteiden menekki (2002–2008) oli päättymässä. PUU-ohjel- ma käynnistyi helmikuussa 2009. Ohjelman avulla haluttiin integroida Metlan tutkimustoimintaa puunkorjuun, puukaupan, puutieteen sekä puutuote- ja markkinatutkimuksen aloilta siten, että puutuotearvoketjuissa toimivat yritykset, yhteisöt ja yksityismetsänomistajat saisivat toiminnal- leen monipuolisia tietoperustaisia kilpailukykyedellytyksiä. Ohjelman johtajaksi nimettiin Henrik Heräjärvi. Koordinaation helpottamiseksi ohjelma jaettiin kolmeen teema-alueeseen: 1) Puuraaka-ainepotentiaalit ja puukaupan toiminta (koordinaattori Erkki Verkasalo), 2) Puun korjuu ja korjuuyritysten liiketoiminta (koordinaattori Matti Sirén), 3) Puutuotteet ja asiakasratkaisut (koordinaattori Henrik Heräjärvi). Ohjelman työtä suuntaamaan ja tuloksia tahoilleen viestimään perustettiin ohjausryhmä, jonka puheenjohtajaksi valittiin Erno Järvinen (MTK). Ohjausryhmän muut jäsenet olivat Ilmari Absetz (Tekes), Eino Hekali (Honka Oyj), Simo Jaakkola (Koneyrittäjien liitto ry), Minna Lappalainen (Fixteri Oy), Jaakko Lehto (Finnish Wood Research Oy), Markku Lehtonen => Jouni Väkevä (Metsäteollisuus ry.), Leena Paavilainen (Metla), Timo Pihkala (Lappeenrannan teknillinen yliopisto), Olli Raunio (Raunion Saha Oy), Reima Sutinen (TEM), Mika Säynäjäkangas => Sampsa Hämäläinen (UPM-Kymmene Oyj), Jouko Silen => Harri Järveläinen (Stora Enso Oyj), Timo Pöljö => Jani Riissanen => Olli Laitinen (Metsä Group), Hanna Vilkman => Tuomo Moilanen (Ponsse Oyj). Vaihdokset ohjaus- ryhmän jäsenissä johtuivat eläköitymisistä, vanhempainvapaista tai henkilön siirtymisestä työteh- täviin, joissa linkitys PUU-ohjelman työhön oli vähäinen. Ohjelman toiminta väliarvioitiin talvella 2011/2012. Väliarvioinnin tarkoitus oli tuoda sidosryh- mien näkökulma ohjelman toimintaan ja loppuajan suuntaamistarpeisiin. Väliarvioijina toimivat Nuutti Kiljunen (Metsähallitus), Markku Lehtonen (Metsäteollisuus ry.), Anssi Niskanen (Suo- men Metsäkeskus), Timo Pöljö (Metsä Wood) ja Mikko Tervo (Helsingin yliopisto). Ohjelman loppuarviointi valmistuu keväällä 2014. Loppuarvioinnin tekevät Erno Järvinen (MTK ry.), Nuut- ti Kiljunen (Metsähallitus) sekä emeritusprofessori Matti Kärkkäinen. PUU-ohjelmassa toteutettiin yhteensä 48 tutkimus- tai kehittämishanketta, joista pienin oli budje- tiltaan 6 000 € ja suurin 940 000 €. Hankkeista 18 kpl sai rahoituksensa suoraan Metlan budjetti- varoista, 23 kpl oli Metlan ja jonkin muun organisaation yhteisesti rahoittamia ja 7 kpl puhtaasti asiakasrahoitteisia. Osa hankkeista siirtyi PUU-ohjelmaan käynnissä olevina ja osa jää käyntiin ohjelman päätyttyä. Vuosien 2009–2013 aikana käytetty Metlan budjettirahoitus (palkat sivuku- luineen ja hankkeiden toimintamenorahat) ohjelmalle oli noin 6,43 milj. € (67,8 % ohjelman ko- konaisbudjetista) ja ulkopuolinen rahoitus noin 3,06 milj. € (32,2 %). Suoran asiakasrahoitteisen toiminnan osuus ulkopuolisesta rahoituksesta oli 2,5 % ohjelman kokonaisbudjetista. Henkilötyö- vuosia PUU-ohjelman hankkeille kirjattiin noin 195. PUU-ohjelman työtä rahoittivat vaihtelevan kokoisilla panoksilla Metlan budjettivarojen lisäksi seuraavat organisaatiot: Ekopine Oy, EU/NPP-ohjelma 2007–2013, Fibic Oy/Metsäklusteri Oy, Fidetron Oy, Finnish Wood Research Oy, Oy Finnprofile Ltd., Finn-Pylväs Oy, Iivari Mono- nen Oy, Joensuun Tiedepuisto Oy, Josek Oy, Kallion Konepaja Oy, Korwensuun Konetehdas Oy, Lameco LHT Oy, Lihasulan säätiö, LähiTapiola, Marjatta ja Eino Kollin säätiö, Metsä Group Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 6 Oy, Metsähallitus, Metsämiesten säätiö, Naturpolis Oy, The Nordic Forest Research Cooperation Committee (SNS), Parkanon Säästöpankki, Pinar Oy, Pirkanmaan ELY-keskus, Pirkanmaan lä- hivakuutusyhdistys, Ponsse Oyj, Puumiesten ammattikasvatussäätiö, Puutavaraliike Huomo Oy, Puutavaraliike I. Pölönen Oy, Puutavaraliike Pentti Heinonen Oy, Puutavaraliike Toimi Talka Oy, Ab Påras Oy, Rovaniemen ammattikorkeakoulu, Saarijärven seudun yrityspalvelu Oy, Salorinteen säätiö, Stora Enso Building and Living, Suomen Metsäsäätiö, Tekes, Työ- ja elinkeinoministeriö, Valtra Oy, Vapo Oy, Versowood Oy ja Äänesseudun Kehitys Oy. Tässä tulosraportissa esitetään PUU-ohjelmassa toteutetuista tutkimuksista vain keskeisimmät tu- lokset ja johtopäätökset sen mukaan, miten kunkin osaluvun kirjoittajaryhmä on asioita priori- soinut. Lukijan tiedonsaannin helpottamiseksi raportti on pyritty jäsentämään asiakokonaisuuk- sittain, hallinnolliset hanke- ym. rajat unohtaen. Mukaan ei ole mahdutettu likimainkaan kaikkea ohjelman hankkeissa syntynyttä tietoa vaan tulosraportti on pyritty pitämään mahdollisimman tiiviinä. Lukija löytääkin kunkin osaluvun lopusta kirjallisuusluettelon, jonka avulla hän pääsee lisätiedon lähteille. Kiitokset PUU-ohjelman henkilöstölle, ohjausryhmälle, hankeyhteistyökumppaneille, rahoittajil- le, väli- ja loppuarvioijille, uutiskirjeen tilaajille ja ohjelman lukuisiin yleisötilaisuuksiin osallis- tuneille. Toivon tuotetun tiedon olevan hyödyllistä, yhteistyön jatkuvan ja käsillä olevan tulosra- portin palvelevan tiedonjanoisia puutuotearvoketjujen toimijoita. Joensuussa 14.3.2014 Henrik Heräjärvi Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 7 Sisällys 1 Puutuoteteollisuuden raaka-aineen laatu ja kilpailukyky..................................................... 9 1.1 Muuttuva raaka-ainepohja – viljelypuu............................................................................. 9 1.2 Viljelypuun hyödyntämismahdollisuudet – kaksi esimerkkiä............................................ 13 1.3 Raaka-aineen ominaisuuksien ja kilpailukyvyn alueellisia tarkasteluja Suomessa, Ruotsissa ja Venäjällä...................................................................................................... 16 2 Apuvälineitä puukauppaan...................................................................................................... 22 2.1 Puukaupan toimintaympäristö Suomessa........................................................................ 22 2.2 Metsänomistajien tarvitsemat puukauppapalvelut........................................................... 22 2.3 Kuinka puusta pitäisi maksaa?......................................................................................... 23 2.4 Ostotarjousten vertailun ongelma ................................................................................... 25 3 Puunkorjuu ja logistiikka............................................................................................................28 3.1 Tausta.............................................................................................................................. 28 3.2 Korjuun kausivaihtelun vähentäminen.............................................................................. 28 3.3 Raiteenmuodostuksen minimointi ja ennustaminen......................................................... 30 3.4 Turvemaiden kantavuuden ennustaminen....................................................................... 34 3.5 Kuljettajaopastuksen tarpeet ja mahdollisuudet............................................................... 35 3.6 Kuljetuslogistiikka............................................................................................................. 44 3.7 Metsäteiden rakentaminen ja kunnossapito..................................................................... 48 3.8 Korjuuyrittäjyys................................................................................................................. 49 4 Puutavaran mittaus.................................................................................................................. 56 4.1 Kuormainvaakamittaus..................................................................................................... 56 4.2 Tukki- ja kuitupuutavaralajien kuormainvaakamittauksessa käytettävät tuoretiheysluvut. 56 4.3 Latvusmassan kuormainvaakamittauksessa käytettävät tuoretiheysluvut....................... 58 4.4 Hakkuukonemittauksen tyviprofiilifunktiot........................................................................ 59 5 Toimintoperusteisen kustannuslaskennan soveltaminen metsäteollisuuden kannattavuustutkimuksissa.................................................................... 62 5.1 Tausta.............................................................................................................................. 62 5.2 Sahauksen ABC-kustannuslaskenta................................................................................ 63 5.3 Sellunkeiton ABC-kustannuslaskenta.............................................................................. 63 5.4 Paperitehtaan ABC-kustannuslaskenta........................................................................... 64 5.5 CHP-laitoksen ABC-kustannuslaskenta........................................................................... 64 5.6 Tulosten soveltaminen...................................................................................................... 65 6 Puutuotteiden ominaisuuksien mittaus- ja lajittelumenetelmät.......................................... 66 6.1 Tausta.............................................................................................................................. 66 6.2 Sahatavaran lujuuden ennustaminen pystypuumittauksin............................................... 66 6.3 Tolppatuotteiden lujuuden ennustaminen äänennopeuden avulla................................... 67 6.4 Liimapalkkien lujuuden ennustaminen ultraäänen avulla................................................. 68 6.5 Puun lämpökäsittelyolosuhteiden optinen jälkikäteismääritys......................................... 68 6.6 Tukin kolmiulotteinen mallinnus pienillä pyörösahoilla..................................................... 69 Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 8 7 Puun pitkäaikaiskestävyys, sen parantaminen ja puutuotteiden kierrätys........................ 71 7.1 Stilbeenit.......................................................................................................................... 71 7.2 Mäntyöljy.......................................................................................................................... 74 7.3 Puristus- ja lämpömodifiointi............................................................................................ 77 7.4 Puutavaran lahonkestävyyden testauspalvelu................................................................. 79 7.5 Puutuotteiden kierrätys.................................................................................................... 80 8 Puurakentamisen kilpailukyky................................................................................................ 85 8.1 Tausta.............................................................................................................................. 85 8.2 Puurakentamisen kilpailukyvyssä on parannettavaa........................................................ 85 8.3 Rakentamisen ympäristölaskennan työkalut.................................................................... 86 8.4 Rakennusten ympäristösertifiointi.................................................................................... 87 9 Markkinatutkimukset ja menekinedistäminen....................................................................... 89 9.1 Tausta.............................................................................................................................. 89 9.2 Piharakentamisen tuotteet............................................................................................... 89 9.3 Rakennusmateriaalien merkitys asunnon valinnassa...................................................... 89 9.4 Puutuotteiden ympäristösertifikaatit................................................................................. 90 9.5 Palvelurakentaminen........................................................................................................ 91 9.6 Venäjän puurakentamisen markkinat............................................................................... 93 9.7 Modifioidun puun markkinat Venäjällä ............................................................................. 94 9.8 Puutuotteiden käytön edistäminen – Pohjoinen mänty.................................................... 94 10 Yritys- ja innovaatiotutkimus sekä puutuotealan verkostot................................................ 98 10.1 Tausta.............................................................................................................................. 98 10.2 Verkostot ja paikalliset toimintaympäristöt kalustealan innovaatioalustoina..................... 98 10.3 Alueklusterit puutuotealan yritysten innovaatioperusteisen kilpailukyvyn kehitysalustana........................................................................................... 99 10.4 Kansalliset politiikat ja ohjelmat sekä innovaatioiden edistäminen teollisessa puurakentamisessa........................................................................................ 99 10.5 Puurunkorakenteiden valmistajien innovaatioiden lähteet............................................... 100 10.6 Innovaatioprosessin ajurit pienissä puutuotealan yrityksissä........................................... 101 10.7 Strateginen johtaminen pienissä puutuotealan yrityksissä.............................................. 101 10.8 Puutuote- ja kalustealan pk-yritysten yhteistyö ............................................................... 102 10.9 Puutuotealan yrittäjyyden edistäminen Pirkanmaalla...................................................... 102 10.10 Tutkimus osana Pirkanmaan puualan kehittämistä.......................................................... 103 11 Yhteenveto ja johtopäätökset................................................................................................. 105 11.1 Puuraaka-aineet............................................................................................................... 105 11.2 Puun hankinta ja korjuuyritysten liiketoiminta.................................................................. 110 11.3 Puutuotteet ja asiakasratkaisut........................................................................................ 113 11.4 Ohjelman merkitys elinkeinoelämälle .............................................................................. 116 11.5 Osaamisen kehittyminen.................................................................................................. 117 Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 9 1 Puutuoteteollisuuden raaka-aineen laatu ja kilpailukyky Erkki Verkasalo & Harri Kilpeläinen 1.1 Muuttuva raaka-ainepohja – viljelypuu Saha- ja vaneriteollisuuden kotimainen raaka-ainepohja on muuttumassa nopeasti erityisesti vil- jelymetsien ja harvennuspuun osuuden kasvaessa hakattavissa puustoissa metsänuudistamisen ja -kasvatuksen tehostumisen seurauksena. Eräillä alueilla vanhojen puustojen hakkuumahdolli- suuksia rajoittavat kaavoitus, suojelu ja vinoutunut kehitysluokkarakenne. Tukin tuonnin varaan ei myöskään voida laskea kovinkaan paljoa sen saatavuuden, kustannustason ja tuontimaiden edelleen epävarman tullimaksupolitiikan vuoksi (Venäjä). Metsänuudistaminen viljellen on Suomessa muista pohjoismaista poiketen melko uutta ja se alkoi laajassa mitassa 1960-luvulla. Viljelytukkia on saatu jonkin verran harvennushakkuista Etelä- ja Keski-Suomessa 2000-luvun alusta lähtien. Istutuskuusi ja kylvö- ja istutusmänty ovat kuitenkin vasta tulossa laajassa mitassa tukkimarkkinoille 2020-luvulla. Maan eteläpuoliskossa viljelypuus- tojen harvennushakkuista saatavien tukkien määrät ovat selvässä kasvussa ja myös päätehakkuis- ta niitä alkaa tulla mainittavasti. Männyllä johtopäätökset viljelytukin laadusta ovat olleet Suomessa tähän asti melko negatiivisia monelta osin luonnonsyntyisten metsien tukkia huonommiksi havaittujen raaka-aineominaisuuk- sien sekä käytössä esiin tulleiden tuotanto- ja tuoteteknisten ongelmien vuoksi. Huono käyttöar- vo on yhdistetty ennen kaikkea viljaville metsämaille ja varsinkin pelloille istutettuun mäntyyn. Kylvömänniköissä ongelmia on pidetty pienempinä kuin istutusmänniköissä, osaksi karumpien kasvupaikkojen vuoksi. Istutuskuusella laatua saha-, vaneri- ja kertopuuna on pidetty vähemmän ongelmallisena ja joiltakin osin jopa parempana kuin luonnonkuusella. Tähänastiset tutkimustu- lokset ovat molemmilla puulajeilla peräisin ensimmäisistä viljelypuustoista, jotka on perustettu varsin rajalliseen tietoon ja vähäisiin kokemuksiin nojautuen; niissä ei ole myöskään yleensä so- vellettu laatukasvatusta. Laatuongelmat ilmenevät niissä todennäköisesti vakavampina kuin myö- hemmin perustetuissa viljelypuustoissa ja tulosten yleistettävyys ja soveltuvuus raakapuumark- kinoille tulevalle saha- ja vaneripuulle on kyseenalainen. Erityisesti viljelymännyn ja -kuusen nopeakasvuisuuteen liittyvät puuaineen ominaisuudet kuten tavallista alhaisempi tiheys ja uute- ainepitoisuus ovat merkityksellisiä myös kemiallisen puunjalostuksen kannalta. Näihin liittyviin puumassan saanto- ja laatukysymyksiin ja tuotesoveltuvuuteen on kiinnitetty huomiota sekä män- nyllä sellupuuna että kuusella hiomo- ja hierrepuuna. Metlan puutieteen ja metsävarojen tutkimusryhmien yhteistyönä käynnistettiin tutkimukset mark- kinoille tulossa olevan viljelyhavupuun laadusta 10. valtakunnan metsien inventoinnin (VMI-10) aineistojen (kerätty vuosina 2004–2008) perusteella vuonna 2010. Tavoitteena oli tuottaa tar- kastelu nykyisten mänty-, kuusi- ja lehtipuuvaltaisten viljelymetsien ja luontaisesti syntyneiden metsien pinta-aloista ja puustojen määristä puutuotealan kannalta ja analyysi runkojen läpimit- taluokittaisista eroista viljeltyjen ja luontaisesti syntyneiden puiden dimensioissa ja ulkoisessa laadussa. Laskelmat tehtiin puuntuotannossa olevalle metsämaalle Etelä-Suomessa (= Pohjois- Pohjanmaan ja Kainuun eteläpuolinen Suomi) ja Pohjois-Suomessa (= Pohjois-Pohjanmaa, Kai- nuu ja Lappi) ja Etelä-Suomessa erikseen kolmelle alueelle (länsi, itä, etelä). Lisäksi vertailtiin Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 10 viljeltyjen ja luontaisesti syntyneiden mäntyjen ja kuusten puutavaralajiosuuksia ja tukkivähen- nystä rungon läpimittaluokittain perustuen koepuiden mittaus- ja laadutustietoihin ja apteerauk- sen simulointiin. Tulokset antavat siis yleiskuvan tarkastelluista kysymyksistä valtakunnallisesti ja suuralueittain ja lisäksi pohjaa empiiristen raaka-ainetutkimusten suuntaamiselle alueittain ja tuoteryhmittäin. Koepuuaineisto käsitti 27 297 mäntyä (13 575 tukkikoossa) ja 16 651 kuusta (8 608 tukkikoossa). Mäntykoepuista oli 4 662 istutettuja (1 528 tukkikoossa) ja 1 813 kylvettyjä (474 tukkikoossa), kuusikoepuista istutettuja oli 1 672 (744 tukkikoossa). VMI-10 otantakehikko ja maastomittauk- set on kuvattu inventoinnin tulosjulkaisussa (Korhonen ym. 2013). Puutavaralajien apteerauksen simuloinnissa sallitut mitat on esitetty taulukossa 1. Puutuotannon piirissä on metsämaata (ilman aukeita uudistusaloja) Etelä-Suomessa (= Pohjois- Pohjanmaan ja Kainuun eteläpuolinen Suomi) 106 240 km² ja Pohjois-Suomessa (= Pohjois-Poh- janmaa, Kainuu ja Lappi) 76 798 km². Mäntyvaltaisten metsien pinta-alasta on Etelä-Suomessa luontaisesti syntyneitä 63 %, istutettuja 25 % ja kylvettyjä 12 %, Pohjois-Suomessa vastaavasti 74 %, 16 % ja 10 %. Viljeltyjä uudistuskypsiä metsiä on toistaiseksi melko vähän. Niiden mää- rästä ei ole tarkkaa tietoa, koska inventoinnissa uudistuskypsien metsiköiden syntytapaa ei ole määritelty. Varttuneista kasvatusmetsiköistä viljeltyjä on Etelä-Suomessa mäntyvaltaisissa 25 % ja kuusivaltaisissa 15 %, mutta Pohjois-Suomessa mäntyvaltaisissa vain 15 % ja kuusivaltaisissa runsas prosentti. Nämä pinta-alaosuudet vastaavat osapuilleen osuuksia puuston määrästä. Nuo- rissa kasvatusmetsissä viljeltyjen puustojen pinta-alaosuus on Etelä-Suomessa kuitenkin yli puo- let ja Pohjois-Suomessa neljännes, ja tilavuusosuudet jopa hieman suuremmat. Täten viljelypuun osuus tukin hakkuista tulee kasvamaan vähitellen selvästi enemmän kuin esitetyistä luvuista voisi päätellä. Etelä-Suomen mänty- ja kuusivaltaisten metsien pinta-aloja puuston kehitysluokan ja syntytavan mukaan on havainnollistettu kuvassa 1. Ulkoisen arvioinnin perusteella Etelä-Suomen tukkikokoisista männyistä oli teknisesti virheettö- miä kylvettynä 78 % ja istutettuna 76 % mutta luontaisesti syntyneenä 72 %, kun taas istutus- ja luonnonkuusella ei ollut eroa tässä suhteessa (75 %). Pohjois-Suomessa viat olivat selvästi ylei- sempiä ja luonnonpuustot myös parempia kuin viljelypuustot: luontaisesti syntyneistä männyistä oli virheettömiä 43 % mutta kylvetyistä ja istutetuista vain 32 % ja 25 %, luontaisista kuusista taas 55 % ja istutuskuusista vain 18 %. Erilaiset mutkat olivat selvästi yleisin vika, tämän jälkeen lenkous ja oksaviat ja kuusella laho (luontaisesti syntyneillä puilla Pohjois-Suomessa). Pohjois- Suomen istutettujen tukkikokoisten kuusten aineisto käsitti vain 11 puuta, joten tulokset eivät ole yleistettäviä. Etelä-Suomessa laho oli yleisempää istutetuissa kuin luontaisesti syntyneissä kuu- sissa. Taulukko 1. Mänty- ja kuusikoepuiden apteerauksen puutavaralajit ja sallitut mitat. Mänty Kuusi Puutavaralaji Minimilatvalpm, cm Pituudet, m Puutavaralaji Minimilatvalpm, cm Pituudet, m Sahatukki, normaali 15 3,7–5,5 Sahatukki 16 3,7–5,5 Tyvitukki, A-laatu 22 2,8–5,5 Vaneritukki 22 2,6 ja 5,2 Tyvitukki, C-laatu 15 3,7–5,5 Pikkutukki 12 3,1–4,3 Pikkutukki 12 3,1–4,3 Kuitupuu 6 2,8–5,5 Kuitupuu 7 2,8–5,5 Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 11 Kuva 1. Etelä-Suomen mänty- ja kuusivaltaisten metsien pinta-alat puuston kehitysluokan ja syntytavan mukaan. Samassa tukkipuiden läpimittaluokassa luontaisesti syntyneet männyt ovat keskimäärin 0,5–2 m pidempiä ja niissä on enemmän oksatonta tyveä ja latvusraja korkeammalla kuin kylvetyissä ja varsinkin istutetuissa männyissä Etelä-Suomessa. Syntytavan mukaiset pituuserot koskevat kuus- ta jopa selvemmin kuin mäntyä, kun taas oksikkuudessa ei ole mainittavia eroja. Tulokset il- mentävät viljelypuiden nopeampaa läpimitan kasvua. Istutusmännyt ovat saavuttaneet saman läpimitan 20–50 vuotta ja kylvömännyt 15–50 vuotta aikaisemmin kuin luontaiset männyt ja istu- tuskuuset 20–45 vuotta aikaisemmin kuin luontaiset kuuset, ja ero kasvaa läpimittaluokan myötä. Puuaine on siis viljelypuussa nuorempaa kuin saman paksuisessa luonnonpuussa, joka ilmenee raaka-aineessa mm. suurempana nuorpuun osuutena, pienempänä sydänpuun osuutena ja alhai- sempana tiheytenä. Runkojen järeyden ja teknisen laadun yhdistäminen apteerauksella tukkitavaralajien mitta- ja laa- tuvaatimuksiin johti selviin eroihin puutavaralajien osuuksissa puiden syntytapojen välillä: vil- jellyistä puista saatiin Etelä-Suomessa selvästi vähemmän arvokkaimpia puutavaralajeja eli män- nyllä A-tyveä ja kuusella vaneritukkia kuin luontaisesti syntyneistä puista (Kuva 2). Myös kaiken tukkipuun osuus kertymästä oli pienempi viljellyissä puissa. Läpimitaltaan yli 22 cm:n koepuissa tukkiosuus oli männyllä istutetuissa puissa 40–50 %, kylvetyissä puissa 50–55 % ja luontaisesti syntyneissä puissa 50–65 %. Kuusella tukkipuun osuus kertymästä oli suurempi, istutetuissa puis- sa 50–70 % ja luontaisesti syntyneissä puissa 60–80 %. Pikkutukkikokoisissa puissa syntytapa ei näyttänyt vaikuttavan pikkutukkien osuuteen kertymästä, osaksi koepuiden pikkutukkiosien puut- teellisen laatutiedon vuoksi. Männyllä saatiin 14–18 cm:n läpimittaluokassa pikkutukkia hieman yli 50 % kertymästä ja kuusella yli 60 %. Tukkipuun kokoista puuta jouduttiin viljellyillä männyillä ja kuusilla myös siirtämään enemmän kuitupuuksi laatuvikojen vuoksi kuin luontaisesti syntyneillä. Yli 22 cm:n läpimittaluokissa tuk- kivähennys oli männyllä istutetuissa puissa 43–56 %, kylvetyissä puissa 39–42 % ja luontaisesti syntyneissä puissa 31–37 %, ja kuusella vastaavasti istutetuissa puissa 22–35 % ja luontaisesti syntyneissä puissa 19–26 %. Laatutappio oli keskimäärin sitä suurempi mitä järeämpi puu oli kysymyksessä, sillä tukkivähennys kasvoi läpimittaluokan myötä. Viljeltyjen ja luontaisesti syn- tyneiden puiden erot tukkivähennyksessä myös kasvoivat järeyden mukana; tulokseen saattoi vai- 0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 Taimikko varttunut nuori varttunut Uudistus- kypsä Suojus- tai siemen- puusto Mäntyvaltaisten metsien pinta-ala, km2 Kuusivaltaisten metsien pinta-ala, km2 Kylvö Istutus Luontainen M et la / VM I1 0 M et la / VM I1 0 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 Viljely Luontainen pieni Kasvatusmetsä Taimikko varttunut nuori varttunut Uudistus- kypsä Suojus- tai siemen- puusto pieni Kasvatusmetsä Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 12 0 20 40 60 80 100 al le 1 0 10 -1 4 14 -1 8 18 -2 2 22 -2 6 26 -3 0 yl i 3 0 al le 1 0 10 -1 4 14 -1 8 18 -2 2 22 -2 6 26 -3 0 yl i 3 0 al le 1 0 10 -1 4 14 -1 8 18 -2 2 22 -2 6 26 -3 0 yl i 3 0 al le 1 0 10 -1 4 14 -1 8 18 -2 2 22 -2 6 26 -3 0 yl i 3 0 al le 1 0 10 -1 4 14 -1 8 18 -2 2 22 -2 6 26 -3 0 yl i 3 0 Hukkapuu Kuitupuu Pikkutukki, muu Pikkutukki, tyvi Normaali tukki C-tyvi A-tyvi Hukkapuu Kuitupuu Pikkutukki, muu Pikkutukki, tyvi Normaali tukki Vaneri cm cm cm cm cm % 0 20 40 60 80 100 %Luontainen Istutettu Kylvetty Luontainen Istutettu kuttaa viljelypuiden suurempi oksikkuus suurissa läpimittaluokissa joissa viljelypuut olivat erityi- sen nuoria luontaisesti syntyneisiin puihin verrattuna. Tarkastelut osoittavat tukkilaadun ja -saannon heikommuutta sekä keskimääräisissä että saman- kokoisissa viljelypuustoissa verrattuna luontaisesti syntyneisiin puustoihin, varsinkin männyllä ja osittain myös kuusella. Puustojen laatuerot ovat kuitenkin olennaisesti pienemmät nuoremmissa ikäluokissa verrattuna vanhempiin. Tulokset koskevat suoranaisesti vain nykyisiä tukki- ja pikku- tukkipuustoja. Tutkimuksen haasteena onkin ennakoida miten nykyisten nuorten viljelypuustojen laatu kehittyy niiden järeytyessä ja miten metsänviljelyn parantuminen ja laatukasvatuksen mah- dollinen soveltaminen näkyvät jatkossa viljelymetsien puuraaka-aineen ominaisuuksissa ja arvos- sa. Käytettävissä on ollut 1980-luvulta lähtien geneettisesti parempaa ja kasvuoloihin sopivampaa kylvösiementä ja istutustaimia kuin aikaisemmin, paljasjuuritaimet ja kuokkaistutus on korvattu paakkutaimilla ja putki-istutuksella ja maanmuokkaus pyritään sovittamaan nykyisin kasvuolo- suhteiden ja uudistamistavan mukaan. Viljelypuustoissakin on suositeltavaa soveltaa laatuharven- nusta ja tapauskohtaisesti lannoitusta, joskus myös pystykarsintaa. Viljelymetsistä peräisin olevaa mäntytukkia ja -pikkutukkia on tulossa hakkuisiin nykyistä enem- män koko Väli-Suomessa ja kuusitukkia huomattavasti ennen kaikkea Itä- ja Etelä-Suomessa. Saatavilla olevan puuraaka-aineen ominaisuudet ja tuotteiden valmistuskustannukset sekä kysyn- tänäkymät ja kilpailukyky markkinoilla ratkaisevat lopulta mihin tuotteisiin ja millaisilla valmis- tustekniikoilla viljelypuuta kannattaa käyttää, miten sitä kannattaa lajitella ja mitä siitä voidaan maksaa. Muutamissa tapaustutkimuksissa on nopeakasvuisellakin viljelypuulla todettu hyvä ja- lostusarvo oikein kasvatettuna ja oikeisiin tuotteisiin suunnattuna. Viljelypuu on Suomessa uusi mutta Keski- ja Etelä-Euroopassa tuttu ja usein ainoa raaka-aine metsäteollisuudelle ja sen pohjalta on kehitetty laaja puutuoteteollisuus esimerkiksi Saksassa, Itävallassa, Ranskassa ja Etelä-Ruotsissa. Näistä maista on saatavissa tietoja ja hyviä käytäntö- Kuva 2. Koepuiden puutavaralajirakenne rinnankorkeusläpimittaluokittain Etelä-Suomessa: mänty vasem- malla ja kuusi oikealla. Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 13 jä viljelypuun hyödyntämiseksi. Biotalousnäkökulmat vaikuttavat jatkossa myös viljelypuututki- musten suuntaamiseen siten, että mm. raaka-aine- ja energiatehokkuus, ainevirtojen ympäristötie- toinen hallinta ja elinkaarikysymykset, viljelymetsätalouden yhteiskunnallinen hyväksyttävyys ja kuluttajalähtöisyys kuten myös ns. vihreiden työpaikkojen lisääminen teollisuudessa ja palvelu- tuotannossa nousevat tärkeiksi tutkimus- ja kehittämistyön aiheiksi. 1.2 Viljelypuun hyödyntämismahdollisuudet – kaksi esimerkkiä Nopeakasvuisen männyn laatukasvatus ja erikoissahaus Männyn laatukasvatusta on pidetty metsätaloudessa karuhkojen maiden asiana. Mäntyä kasvaa kuitenkin runsaasti myös viljavilla metsämailla erityisesti 1960–1970 lukujen metsänviljelykäy- täntöjen seurauksena. Etelä-Suomessa tällä on merkitystä puutuoteteollisuuden raaka-aineen saa- tavuuden kannalta siten että uudistuskypsistä metsistä on mäntyvaltaisia lehtomaisilla kankailla tai näitä paremmilla kasvupaikoilla 21 % ja tuoreilla kankailla 53 %, yhteensä 420 000 ha, ja vart- tuneista kasvatusmetsistä vastaavasti 17 % ja 57 %, yhteensä 836 000 ha (vrt. kuivahkot kankaat tai näitä karummat kasvupaikat 98 % ja 99 %, yhteensä 254 000 ha ja 459 000 ha) (Korhonen ym. 2013). Pohjois-Suomessa viljavien maiden männyn merkitys on uudistuskypsissä metsissä pienempi mutta varttuneissa kasvatusmetsissä suurempi kuin Etelä-Suomessa. Pohjois-Suomen uudistuskypsistä metsistä on mäntyvaltaisia lehtomaisilla kankailla tai näitä paremmilla kasvu- paikoilla 12 % ja tuoreilla kankailla 51 %, yhteensä 257 000 ha, ja varttuneista kasvatusmetsistä vastaavasti 31 % ja 83 %, yhteensä 511 000 ha (vrt. kuivahkot kankaat tai näitä karummat kasvu- paikat 97 % ja lähes 100 %, yhteensä 272 000 ha ja 370 000 ha). Tulevaisuuden tukkipuumetsis- sä eli nuorissa kasvatusmetsissä viljavien maiden mäntyvaltaisuus on koko maassa jopa hieman yleisempää mutta varttuneissa taimikoissa hieman harvinaisempaa kuin edellä mainituissa kehi- tysluokissa. Esimerkkinä korkealuokkaisen puusepänteollisuuden raaka-aineen tuottamisesta viljelymännys- tä tutkittiin Sirparannan (2012) opinnäytetyössä voidaanko tyvitukkien hyödyntämiseen saada aikaan kannattava arvoketju pystykarsinnalla ja erikoissahauksella (Kuva 3). Aineistona oli 100 pystykarsittua ja 20 karsimatonta männyn tyvitukkia viideltä Itä-Suomessa sijaitsevalta koeleimi- kolta (kaksi lehtomaiselta ja kaksi tuoreelta kankaalta, vertailuerä kuivahkolta kankaalta). Pys- tykarsinta oli tehty 28–32 vuotta ennen koepuiden kaatamista ja koesahausta. Tukkien läpisa- haukseen ja läpisaheiden pinnanmyötäiseen sahaukseen perustuvalla erikoissahauksella voitiin maksimoida ulkonäkölaadultaan erinomaisen, oksattoman, suorasyisen, mittansa ja muotonsa hy- vin pitävän pintapuun saanto tavoiteltaessa laadukkaita ikkunanpuiteaihioita (Kuva 4). Menetel- mällä voitiin hyödyntää tehokkaasti pystykarsinnalla aikaansaatu virheetön puu. Tyvitukin arvosaannon lisäys maksimoitui nopeakasvuisella männyllä, jolla virheetöntä pinta- puuta syntyy nopeasti karsinnan jälkeen kun lustot ovat vielä ainakin 3 millimetriä leveitä – kier- toaika pysyy samalla kohtuullisessa pituudessa. Pystykarsinta nosti männyn tyvitukin arvoa tut- kittua sahaustapaa käytettäessä vähintään 30–50 prosenttia eli enemmän kuin mitä on todettu tavallisessa nelisahauksessa. Menetelmä sopii käytännössä pk-sahoille, mutta edellyttää tarkkoja laitteita tukin suuntaamiseen. Riittävän halvan ja tehokkaan kaluston kehittäminen erikoissaha- ukseen on haaste. Potentiaalisia tuotteita ovat tässä tutkimuksessa esille nostettujen kuultokäsi- teltävien ikkunakomponenttien ja sisustuslistojen lisäksi laadukkaat ulkoliukuovet, lasiseinät ja erikoisikkunat, sisäovet, porraskaiteet ja paneelit, koristepalkit ja -pilarit, sisustusten, huonekalu- Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 14 jen ja kalusteiden pinnoitusviilu ja visuaalisesti huippulaatuiset pyöröhirsiaihiot hirsitaloihin ja -huviloihin. Tässä on kuitenkin otettava huomioon että teollisten loppukäyttäjien vaatimukset laa- dukkaalle männylle tämänkaltaisissa tuotteissa ovat edelleen korkeat, esimerkiksi yleinen yläraja vuosiluston leveydelle on 4 mm. Viljavilla mailla on käytännössä vaikeampi löytää riittävästi karsintakelpoisia mäntyjä kuin ka- ruilla mailla. Tavoiteltava määrä on 450 kpl hehtaarilla, vähimmäismäärä noin 300 kpl. Karsitta- vien mäntyjen valintakriteerit ovat viljavilla mailla käytännössä samat kuin kuivahkoilla kankail- la: valitaan suoria, terveitä, läpimitaltaan 7–13 cm:n mäntyjä, joissa karsittavien oksien läpimitta on korkeintaan 25 mm. Karsinnan seurauksena syntyy tällöin korkeintaan 2 cm puuta, jossa on pihkatappi tai muuta teknistä vikaa. Karsituille puille on tehtävä myös tarpeeksi kasvutilaa har- vennushakkuissa, jotta karsitut oksat kyljestyvät ja virheetöntä puuta alkaa muodostua nopeasti. 1 = tukki halkaistaan, 2 = tukin puolikas sahataan pituusakselin suuntaisesti läpisaheiksi, 3 = läpisahe sahataan pinnan myötäisesti ikkunanpuiteaihioiksi, 4 = läpisaheen pintaosa ja kartiokas sisäosa sahataan pinnanmyötäisesti sisustuslistoiksi ja pakkaus- ja välirimoiksi. Kuva 3. Pystykarsittujen mäntytukkien erikoissahaus (Kuva: Seija Sulonen/Metla). Kuva 4. Kaksi esimerkkiä viljelypuun käyttömahdollisuuksista puutuotteiden jatkojalostuksessa. Vas.: kat- toristikoiden tekoa kuusisahatavarasta (Karelment Oy, Nurmes) (Kuva: Erkki Verkasalo / Metla), oik.: ikku- nanpuiteaihioita erikoissahatusta pystykarsitusta männystä (Sil-Kas Oy, Rantasalmi) (Kuva: Merja Lindroos / Metla). 1 3 4 2 53 mm 53 mm 50 mm 53 mm/70 mm ikkunan puiteaihioita 25 mm Pakkaus- ja välirimoja (ydinkappaleesta) 25 mm Sisustuslistoja Pakkaus- ja välirimoja (pintaosista) Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 15 Laatukasvatus onnistuu myös nopeakasvuisella männyllä ja jalostetulla metsänviljelymateriaalil- la silloin, kun puuston laadulliset lähtökohdat ovat muuten sopivat ja menetelmiä käytetään oi- kein. Nopeakasvuisia mänty- ja koivumetsiä, erityisesti viljelypuustoja, on tulossa yhä enemmän hakkuisiin Itä- ja Etelä-Suomessa. Näistä saadaan jo runsaasti tukkipuuta ja osa puustoista on pystykarsittu. Suomessa on pystykarsittu metsiä julkisella tuella 141 000 hehtaaria vuosina 1985– 2010 ja tämän lisäksi ilmeisen paljon maanomistajien omina hankkeina ilman tukia. Enemmistö pystykarsituista metsistä on epäilemättä männiköitä. Istutuskuusi sahatavaran raaka-aineena Istutuskuusen ominaisuuksia sahojen raaka-aineena tutkittiin Ropposen (2010) opinnäytetyössä neljältä alueelta Etelä-Suomesta vuosina 1994–95 kerättyjen istutus- ja luonnonkuusikoiden run- ko-, tukki- ja puuaineaineistojen sekä puutavaralajijakauman ja sahatavaran saannon ja laadun simulointitulosten perusteella. Tuotteiden brutto- ja nettoarvot laskettiin sahoilta kyselyillä kerät- tyjen vuosien 2006–2008 hinta- ja kustannustietojen perusteella. Istutukset oli tehty vuosina 1916– 1949, joten tulokset kuvaavat ensimmäisiä päätehakkuuvaiheen saavuttaneita istutuskuusikoita. Tukkia kului sahatavarakuutiota kohti istutuskuusella suurissa tukkiluokissa niiden pienemmän kapenemisen ja vähäisemmän tyvekkyyden ansiosta hieman vähemmän kuin luonnonkuusella. Visuaalisen laatuluokituksen mukaan parhaita sahatavaralaatuja saatiin istutuskuusesta sen ter- veoksaisuuden ansiosta enemmän kuin luonnonkuusesta. Toisaalta myös huonoimpien laatujen osuus oli istutuskuusella sen suurempien oksien ja pienempien sahedimensioiden takia hieman luonnonkuusta suurempi. Sahauksen kokonaistuotot olivat istutuskuusella suuremmat kuin luon- nonkuusella tukkitilavuutta kohti laskettuna, mutta hieman pienemmät sahatavaran tilavuutta kohti laskettuna. Jos vaneritukeiksi soveltuvat tukit eivät olleet mukana sahattavassa sumassa, olivat tuotot istutuskuusella kaikissa tapauksissa suuremmat. Puuaineen keskimääräinen kuiva-tuoretiheys oli istutuskuusella 358 kg/m³ ja luonnonkuusella 380 kg/m³. Vuosiluston keskimääräinen leveys oli vastaavasti istutuskuusella tyvitukeissa 3,1 mm ja ylemmissä tukeissa 3,3 mm ja luonnonkuusella tyvitukeissa 2,1 mm ja ylemmissä tukeissa 2,5 mm. Todennäköisesti istutuskuusesta saatava sahatavara sijoittuu keskimäärin alempaan lujuus- laatuluokkaan kuin luonnonkuusesta saatava. Mitta- ja muotopysyvyys sahatavaran kuivauksessa ja käytössä on myös ilmeisesti heikompi. Kuivauksessa, työstössä ja loppukäytössä haitallista lylypuuta oli istutuskuusissa hieman vähem- män kuin luonnonkuusissa. Sydänpuuta oli istutus- ja luonnonkuusen tyvitukkiosassa yhtä pal- jon, vaikka tutkimusaineiston istutuskuusi oli keskimäärin 30 vuotta luonnonkuusta nuorempaa. Rungon ylemmissä tukeissa sydänpuuta oli istutuskuusissa kuitenkin vähemmän. Istutuspuustois- sa tyypillinen läpimitan kasvun koheneminen ja siitä johtuvat muutokset puun laadussa näkyivät tuloksissa vielä varsin vähän, varsinkin nykyisiin istutuksiin verrattuna. Vuosilustot ovat 1960-lu- vulta lähtien istutetuissa kuusikoissa yleisesti leveämmät kuin tässä tutkimuksessa, esimerkiksi 5–10 millimetriä. Näin nopeakasvuisesta raaka-aineesta saatavat saha- ja sorvituotteet poikkeavat paljon tähän asti käytetystä raaka-aineesta saatavista tuotteista. Tämä koskee sekä rakennustuot- teita, rakennuspuusepäntuotteita että hyvää ulkonäkölaatua edellyttäviä sisäkäyttötuotteita. Laa- dukkaan kuusen vuosiluston leveyden ylärajana on esimerkiksi rakennusliimapuun ja kattotuolien valmistuksessa nykyisin yleisesti 6 mm (Kuva 4). Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 16 1.3 Raaka-aineen ominaisuuksien ja kilpailukyvyn alueellisia tarkasteluja Suomessa, Ruotsissa ja Venäjällä Taustaa Raaka-aineen alueelliset ja toimittajakohtaiset laatuerot ja soveltuvuus erilaisiin tuotteisiin ovat jatkuva keskustelunaihe puutuoteteollisuuden, jatkojalostajien ja asiakkaiden välillä. Laatu- ja arvoeroilla on vaikutusta puutuotteiden viennin ja tuonnin edellytyksiin asemoiduttaessa kilpai- luympäristöön ja suuntauduttaessa tuote- ja asiakasryhmiin. Alkuperäalueilla on merkitystä myös siitä syystä, että ostajat haluavat varmistua raaka-aineen kestävän kehityksen mukaisesta taustasta ja suhteuttaa raaka-aine- ja tuoteominaisuuksia omien jalostusprosessiensa, tuotevalikoimansa ja asiakkaidensa vaatimuksiin. Metlassa tehtiin laajat yhteistutkimukset suomalaisen ja ruotsalaisen männyn erityisominaisuuk- sista puutuoteteollisuuden raaka-aineena vuosina 2002–2008 ja Suomen ja Luoteis-Venäjän män- ty- ja kuusiraaka-aineen ja sahatavaran ominaisuuksista vuosina 2005–2009. Kummankin tutki- muksen päätulokset esiteltiin PKM-tutkimusohjelman loppujulkaisussa (Verkasalo ym. 2012). PUU-ohjelmassa jatkettiin suomalais-ruotsalaisen tutkimuksen tulosten analysointia, julkaise- mista ja tiedonsiirtotoimintaa ja suomalais-venäläisen tutkimuksen pohjalta tehtiin jatkotutki- muksia. Tässä esitetään kooste näiden jatkotöiden tuloksista. Pohjoismaisen männyn työstettävyysominaisuudet Pohjoismaisissa mäntytutkimuksissa tuotettiin markkina- ja asiakaslähtöistä tietoa olennaisim- mista ominaisuuksista yhtäältä rakennuspuusepän-, sisustus- ja huonekalutuotteissa ja toisaalta rakennustuotteissa. Ominaisuuksien tasoa tutkittiin viidellä maantieteellisellä alueella Suomen Lapista ja Koillismaalta Etelä-Ruotsin Smoolantiin (Kuva 5). Tässä keskitytään männyn työstet- tävyysominaisuuksiin ja niiden merkitykseen kilpailukykytekijänä erityisesti rakennuspuusepän- ja huonekalutuotteissa. Kuva 5. Otanta pohjoismaisissa mäntytutkimuksissa alueittain, metsiköittäin ja koepuittain (Verkasalo ym. 2012). Ka rtt a: N iva la , V , & Lu kk ar in en , A ,, M et la , 10 m 6 m 2 m 10 m 6 m 2 m 1 2 3 PÄÄTEHAKKUUMETSIKÖT * 5 aluetta, á12 metsikköä * VMI 8 -9 koealat, Suomi & Sveaskog -koealat, Ruotsi PYSTYKOEPUUT (kaikki) KAATOKOEPUUT (tukki- ja pikkutukki - puista, d≥14 cm (8 kpl/koeala) 0º 5ºE 10ºE 15ºE 20ºE 25ºE 30ºE 35ºE 10ºE 15ºE 20ºE 25ºE 30ºE 65ºN 60ºN 65ºN 60ºN 70ºN Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 17 Puuntyöstön lopputulos vaikuttaa olennaisesti tuotteiden tekniseen käyttäytymiseen jatkojalos- tuksessa ja loppukäytössä kuten myös ihmisen kokemaan visuaaliseen vaikutelmaan ja muuhun aistilliseen tuntemukseen. Materiaalien valinta, työstöprosessien optimointi ja työvarat, työväli- neiden ja laitteiden asetukset kuten myös niiden kuluminen ja kesto riippuvat puun ominaisuuk- sista. Suuri vaihtelu materiaaliominaisuuksissa voi aiheuttaa vaihtelua työvälineisiin ja -laitteisiin kohdistuvissa rasituksissa, josta seuraa niiden tarpeetonta kulumista ja rikkoutumista sekä tuote- laadun vaihtelua. Samat ominaisuudet vaikuttavat mekaanisten liitosten, kuten naulausten, ruuva- usten ja sormijatkosten kestävyyteen. Materiaalin fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet ovat kriittisiä työstössä, tehtiin se sitten käsi- työnä tai koneellisesti. Puulla nämä ominaisuudet liittyvät useimmiten myös visuaaliseen laatuun. Tässä tutkimuksessa työstettävyysominaisuuksina tarkasteltiin a) puuaineen leikkauslujuutta (syiden suunnassa), vetolujuutta (poikkisyysuunnassa), pinnan kovuutta, b) oksien kokoa, laatua ja oksakulmaa, oksaväliä (virheetön puuaine) ja puuaineen syysuoruutta sekä c) puuaineen tihe- yttä ja vuosilustorakennetta (taustatekijöinä). Näillä ominaisuuksilla on merkitystä kaikissa puun mekaaniseen jalostukseen perustuvissa lopputuotteissa ja käyttökohteissa, mutta niiden painoarvo vaihtelee sisä- ja ulkokäyttötuotteiden (kosteusrasitus), mekaanisille rasituksille eri tavoin altis- tuvien tuotteiden sekä massiivipuutuotteiden ja mekaanisia ja liimattuja asennuksia ja jatkoksia sisältävien tuotteiden välillä. Joissakin rakennusteknisissä sovelluksissa myös syiden suuntaisella puristus- ja vetolujuudella ja puusepänkäytössä myös pihkaisuudella on merkitystä. Pohjoismainen mänty on kokonaisuudessaan kilpailukykyistä materiaalia työstettävyyttä ku- vaavilta mekaanisilta ominaisuuksiltaan useimpiin muihin havupuulajeihin verrattuna. Etuna on erityisesti leikkauslujuus, joka kasvaa Suomessa ja Ruotsissa pohjoisesta etelään, mutta myös vetolujuus kohtisuoraan syitä vastaan, joka puolestaan kasvaa vuosilustojen kaventuessa kohti pohjoista. Molemmat ominaisuudet ovat sitä paremmat mitä pienempi on tukkipuun läpimitta ja paranevat rungon tyvestä latvaan. Leikkauslujuus kasvaa ja vetolujuus heikkenee puun ytimestä eli sydäntavaraosasta pintalautoihin päin. Lapin mänty oli tutkimuksessa muita alueita pehmeäm- pää ja Keski- ja Kaakkois-Suomen mänty kovinta, joskin tulos riippui osaksi mittausmenetel- mästä. Leikkauslujuuden ja kovuuden vaihtelu alueiden ja puiden välillä oli selvässä yhteydessä puuaineen tiheyteen ja todennäköisesti nuorpuun ja aikuispuun esiintymiseen. Vetolujuus ei sen sijaan riippunut tiheydestä. Tutkittujen ominaisuuden suuri vaihtelu tukkipuiden sisällä on män- nyn haittapuoli. Männyn työstettävyys vaikuttaa visuaalisten ominaisuuksien perusteella suhteellisesti jopa pa- remmalta kuin mekaanisten ominaisuuksien perusteella. Tämä ei ole yllätys ajatellen jatkojalos- tajien yleistä käsitystä puusepäntuotteiden hyvästä saannosta ja visuaalisesta laadusta. Mäntysa- heiden oksaisuus eroaa alueiden välillä kuitenkin sen mukaan mitä oksaisuutta kuvaavaa suuretta tarkastellaan. Pohjoisen alkuperän etuina ovat kuivien oksien läpimitan pieneneminen ja oksakul- man kasvaminen etelästä pohjoiseen, mutta tuoreiden oksien läpimitassa ei ollut eroja. Virheetön- tä puuainesta sisältänyt osa peräkkäisten oksakiehkuroiden välillä oli kasvupaikkojen viljavuuden ja pituuskasvunopeuden erojen vuoksi pisin Kaakkois-Suomessa ja Pohjois-Suomessa selvästi muita alueita lyhyempi, erityisesti sivu- ja pintalaudoissa. Syysuoruus parani pohjoisesta etelään sydäntavarassa, tosin vain vähän tyvitukeista sahattuna, mutta huononi päinvastaiseen suuntaan, varsinkin väli- ja latvatukeista sahattuna. Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 18 Suomalaisen ja luoteisvenäläisen sahatavaran visuaaliset laatuluokkajakaumat ja lujuus- luokkajakaumat Suomalaisesta ja venäläisestä mänty- ja kuusitukista saatavan sahatavaran visuaalisen laatuluok- kajakauman (pohjoismainen NT-lajittelu) ja lujuusluokkajakauman (eurooppalaisen EN338 stan- dardin mukainen lajittelu) ennustamisen mahdollisuuksia tutkittiin tukeista, sahatavarasta tai molemmista tehtävissä olevien mittausten perusteella. Lisäksi analysoitiin ilmeneekö alueellisia laatueroja myös näiden tekijöiden huomioon ottamisen jälkeen. Sahatavaran mitattavan laadun mukainen jakauma on perusta eri laatuluokkien mahdolliselle saannolle. Riippuu toisaalta lajittelumenetelmän suorituskyvystä ja toisaalta markkinoiden tarvit- semista ja eri tasoille hinnoiteltavissa olevista laatuluokista, miten hyvin laatulajittelun potentiaa- li pystytään hyödyntämään. Visuaalista laatua arvostetaan näkyviin jäävissä puusepäntuotteissa, varsinkin männyllä mutta joissakin tuoteryhmissä ja eräillä markkina-alueilla myös kuusella. Ra- kennustuotteissa kuusi on yleisempi puulaji kuin mänty, mutta suomalaisen teollisuuden pyrki- myksenä on lisätä niissä merkittävästi männyn käyttöä. Lujuus ja jäykkyys ovat rakennuspuun tärkeimpiä ominaisuuksia puulajista riippumatta, mut- ta myös mitta- ja muotopysyvyys ja säänkesto vaikuttavat soveltuvuuteen. Rakennuspuulle voi- taisiin saada lisäarvoa erityisesti huippulujilla laaduilla, jos ne pystyttäisiin erottamaan sahata- varasumasta luotettavasti käytännön lajittelussa ja lajittelustandardit tukisivat niiden erittelyä puutuotekaupassa. Toinen mahdollisuus arvonlisäykseen on lajitella sahatavaraeristä erilleen va- jaalaatuinen sahatavara, johon kuuluvat saheet alentavat koko erän laatua ja arvoa. Tutkimusaineistot olivat peräisin kolmelta alueelta Suomesta ja kahdelta alueelta Luoteis-Venäjältä (Kuva 6). Aineistot kerättiin otannalla suomalaisille sahoille hankituista tukkieristä, yhteensä 1 162 kuusitukkia ja 1 107 mäntytukkia ja vähintään 44 tukkia per alue ja tukin läpimittaluokka (5 kpl). Kuva 6. Aineistojen alkuperäalueet suomalaisen ja luoteisvenäläisen sahatavaran tutkimuksissa (Hautamäki ym. 2013). Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 19 Aineistoja voidaan pitää laajoina, mutta venäläisten leimikoiden alkuperän epätarkkuudet ja puu- tavaran mahdollinen lajittelu ennen toimituksia suomalaisille tehtaille merkitsevät tältä osin epä- varmuutta tulosten yleistettävyydessä. Tutkimusten mukaan puuaineen laadussa on eroja paitsi Venäjän ja Suomen myös eri alueiden vä- lillä. Erot johtuvat osittain erilaisesta kasvukauden pituudesta ja kasvupaikkojen laadusta, mutta varsinkin metsänkasvatuksen perinteiden ja metsänhoidon tason eroista. Erot ovat puuaineessa ja -tuotteissa monimutkaisempia ja osin erisuuntaisia kuin mihin tukkien koko ja ulkonäkö viittai- sivat. Männyn sydäntavarasta saatiin NT-lajittelun mukaisilta visuaalisilta ominaisuuksiltaan parhai- ta rakennuspuusepän- ja huonekalulaatuja (A-lankkuja) selvästi eniten Itä- ja Länsi-Suomessa, noin 35 %, ja Kainuussakin noin 25 %, mutta Novgorodissa ja Vologdassa vain 11 % ja 16 %. B- lankut ovat yleisin sydäntavaran laatuluokka, ja niiden osuuden alueelliset erot olivat käänteiset A-laatuun nähden. Kuusella sydäntavarasta saatiin A-laatua eniten Itä-Suomessa ja Vologdassa, kuitenkin vain noin 10 %, ja vähiten Venäjän Karjalassa ja Länsi-Suomessa, noin 2 %. Valtalaatua B oli eniten Länsi-Suomessa (yli 80 prosenttia) ja huonoimpia eli C- ja D-laatuja Vologdassa. – Kuusella luokiteltiin myös laudat kolmelta tutkitulta alueelta. Niiden laatujakauma oli Venäjällä selvästi äärevämpi kuin Suomessa ja sekä parhaita (A1-A4) että huonoimpia laatuja (C) oli enem- män sekä Venäjän Karjalassa että Vologdassa kuin Itä-Suomessa. A-laatujen osuus oli kaikilla alueilla alle 20 %. Männyn saheista täytti EN338 lujuuslajittelustandardin luokan C30 eli normaalin hyvän lujuus- laadun vaatimukset Suomessa noin 55–60 % mutta Vologdasssa ja Novgorodissa vain runsaat 10 %. Korkeampia lujuusluokkia C40 tai C50 oli mainittavasti vain Suomessa. Tavalliseksi raken- nesahatavaraksi ja mm. rakennusliimapuun valmistukseen hyväksyttäviä saheita eli luokkaa C24 oli Suomessa 65–70 % ja Venäjällä noin 35 %. Kuusen saheista täytti luokan C30 vaatimukset Länsi-Suomessa, Kainuussa ja Vologdassa 65–70 %, Itä-Suomessa 60 % ja Venäjän Karjalassa runsaat 40 %. Korkeampia lujuusluokkia oli kuusella hieman vähemmän kuin männyllä mutta alueelliset erot olivat samansuuntaiset kuin C30-vaatimuksin. Luokkaa C24 oli Kainuussa, Länsi- Suomessa ja Vologdassa runsaat 80 % ja Itä-Suomessa ja Venäjän Karjalassa 65–70 %. Tukeista, sahatavarasta tai molemmista tehtyjen mittausten perusteella laaditut regressiomallit antoivat sahatavaran visuaalisen laatuluokkajakauman ja lujuusluokkajakauman ennustamisessa männyllä säännöllisesti tarkempia ennusteita kuin kuusella. Tukkilajilla (tyvitukki vs. muu tukki, laatuluokka), sahatavaran oksikkuusmuuttujilla ja eräillä lisätunnuksilla voitiin ennustaa oikein visuaalinen NT-laatuluokka 40–50 prosentissa saheista ja visuaalisesti arvioitu T-lujuusluokka 44–59 prosentissa saheista. Ennusteet paranivat huomattavasti naapuriluokkia yhdistämällä, esi- merkiksi NT-luokituksessa tasolle 76–83 % yhdistämällä neljä luokkaa kahdeksi. Alkuperäalueen vaikutus pieneni malleihin perustuvassa tarkastelussa jakaumien tasovertailuun nähden, mutta oli silti merkitsevä varsinkin männyllä. EN338-standardin mukaista C-lujuusluokittelua simuloiden voitiin ennustaa oikea luokka 53–54 prosentille saheista ilman kimmokertoimen määritystä ja 75 prosentille saheista kimmokertoimen määrityksen kanssa, kun käytettävissä olivat sekä tukki- että sahatavaraominaisuuksien mittauk- set. C40–C50 saheista voitiin malleilla tunnistaa oikein 45–65 % ilman kimmokerrointa ja 85 % kimmokertoimen kanssa. Tarkimmin voitiin tunnistaa C18- ja C30-luokkien saheet. Alkuperä- alueen vaikutus lujuusluokkajakaumaan oli malleihin perustuvassa tarkastelussa merkitsevä vain männyllä. Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 20 Sahatavaran visuaaliseen lajitteluun verrattuna lujuuslajittelu tuottaa kyseisten lajittelutapojen mukaisten laatuluokkien nykyisillä hintasuhteilla huomattavan lisäarvon sahoille lajiteltaessa kuusta, mutta ei ilmeisesti yhtä paljoa lajiteltaessa mäntyä. Tämä johtuu siitä että männyn visuaa- lisen lajittelun mukaiset laatuluokkajakaumat painottuvat kokonaisuutena selvästi enemmän par- haisiin ja korkeahintaisiin luokkiin kuin kuusen jakaumat. Tästä huolimatta lujuuslajittelu tuot- taa lisäarvoa myös männyllä visuaalisesti keskilaatuisille ja jopa huonohkoille sahatavaraerille. Koneellinen ja objektiivinen lujuuslajittelu tuottaa molemmilla puulajeilla suuremman lisäarvon kuin tehoton ja subjektiivinen visuaalinen lujuuslajittelu. Epätarkat ja tehottomat lajittelumenetel- mät, joissa on käytettävä melko suuria varmuusrajoja yksittäisten saheiden laadun määrityksessä, johtavat kyllä keskilaatuisten sahatavaraerien kohdalla arvonnousuun, mutta eivät ota täysimää- räisesti huomioon runsaasti korkealaatuisia saheita sisältävien erien todellista arvopotentiaalia. Lujuus- ja jäykkyystulokset ilmentävät paitsi sahatavaran myös vaneri- ja kertopuutuotteiden me- kaanisia ominaisuuksia. Nämä ovat tärkeitä lähtötietoja puutuotteiden valmistusprosessien opti- moinnissa ja rakentamisen sovellusten suunnittelussa. Tietoja ja ennusteita raaka-aineen odotettavissa olevasta laadusta voidaan hyödyntää myös saho- jen ja havuvaneritehtaiden tukkien hankinnan suuntaamisessa alueittain ja jatkojalostajien sahata- varan ostojen suunnittelussa eri toimittajilta, kun painotetaan joko visuaalista laatua tai rakenteel- lista lujuutta ja jäykkyyttä. Kannattavia lopputuoteryhmiä ja tuotevalikoimia voidaan ennakoida käytettäessä erilaisia yhdistelmiä eri alueilta peräisin olevista ja eri kokoluokkia edustavista tuk- kisumista. Puuraaka-aineen laatupotentiaali on myös yksi perustekijä harkittaessa teollisia inves- tointeja. Lisätietoa Grekin, M. & Verkasalo, E. 2010. Variations in basic density, shrinkage, and shrinkage anisotropy of Scots pine wood from mature mineral soil stands in Finland and Sweden. Baltic Forestry 16(1): 113–125. Grekin, M. & Verkasalo, E. 2013. Variations in and models for Brinell hardness of Scots pine wood from Finland and Sweden. Baltic Forestry 19(1): 128–136. Hautamäki, S., Kilpeläinen, H., Kannisto, K., Wall, T. & Verkasalo, E. 2010. Factors affecting the appear- ance quality and visual strength grade distributions of Scots pine and Norway spruce sawn timber in Finland and north-western Russia. Baltic Forestry 16(2): 217–234. Hautamäki, S., Kilpeläinen, H., Kannisto, K., Wall, T. & Verkasalo, E. 2011. Factors and models for the grade distributions of sawn timber for Scots pine and Norway spruce in Finland and north-western Rus- sia: visual strength and appearance quality. In: Divos, F. & Ross, R.J. (eds.). Proceedings of the 17th International Nondestructive Testing and Evaluation of Wood Symposium, Vol 2/2, 14–16 September 2011, Sopron, Hungary. University of West Hungary, Sopron. Pp. 247–254. Hautamäki, S., Kilpeläinen, H. & Verkasalo, E. 2013a. Factors and models for the bending properties of sawn timber in Finland and north-western Russia. Part I. Norway spruce. Baltic Forestry 19(1): 107–119. Hautamäki, S., Kilpeläinen, H. & Verkasalo, E. 2013b. Factors and models for the bending properties of sawn timber in Finland and north-western Russia. Part II. Scots pine. Baltic Forestry (painossa). Korhonen, K.T., Ihalainen, A., Viiri, H., Heikkinen, J., Henttonen, H.M., Hotanen, J.-P., Mäkelä, H., Neva- lainen, S. & Pitkänen, J. 2013. Suomen metsät 2004–2008 ja niiden kehitys 1921–2008. Metsätieteen aikakauskirja 3/2013: 269–608. Lindström, H., Reale, M. & Grekin, M. 2009. Using non-destructive testing to assess modulus of elasticity of Pinus sylvestris trees. Scandinavian Journal of Forest Research 24(3): 247–257. Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 21 Malinen, J. & Verkasalo, E. 2010. Pohjoinen mänty – laadukas ja monikäyttöinen. Scots Pine – Excellence and Image. http://www.metla.fi/metinfo/northernpine/index.html Mäkinen, H., Verkasalo, E. & Tuimala, A. 2013. Effects of pruning in Norway spruce on tree growth and grading of sawn boards in Finland. Forestry (painossa). Ropponen, T. 2010. Istutettu ja luontaisesti syntynyt kuusi sahatavaran raaka-aineena Etelä-Suomessa. Itä- Suomen yliopisto, luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta. Metsätieteiden pro gradu, erikoistu- misala metsä- ja puuteknologia. 90 s. Sirparanta, E. 2012. Läpisahauksen ja pinnanmyötäisen sahauksen yhdistelmä pystykarsittujen männyn ty- vitukkien aihiosahauksessa ikkunanpuitekomponenteiksi. Itä-Suomen yliopisto, luonnontieteiden ja met- sätieteiden tiedekunta. Metsätieteiden pro gradu, erikoistumisala metsä-, energia- ja puuteknologia. 78 s. Verkasalo, E., Grekin, M., Nevalainen, S., Lindström, H., Wall, T., Fröblom, J., Stöd, R., Lukkarinen, A. & Kilpeläinen, H. 2012. Havupuun ominaisuudet, käyttömahdollisuudet ja laatukilpailukyky puutuote- alalla. Julkaisussa: Verkasalo, E. & Karvinen, L. (toim.). Puunkäytön mahdollisuudet ja puutuotteiden menekki. PKM-tutkimusohjelman tulokset ja niiden hyödyntäminen. Metlan työraportteja 251: 22–76. Verkasalo, E., Grekin, M., Tikakoski, S. & Malinen, J. 2013a.Tooling properties of Scots pine from Northern Europe for value-added interior products. In: IWMS-21 Organizing Committee (ed.). 21st International Wood Machining Seminar Proceedings, August 4–7, 2013, Tsukuba, Japan. Pp. 56–63. Verkasalo, E., Grekin, M., Tikakoski, S. & Malinen, J. 2013b. Woodworking properties of Scots pine from Northern Europe and their competence for value-added joinery products. PRO LIGNO 9(4): 349–358. Verkasalo, E. & Hautamäki, S. 2011. Log quality and grade distributions of sawnwood from Finland and north-western Russia. In: Välkky, E., Viitanen, J. & Ollonqvist, P. (eds.). Impact of changes in forest and economic policy and the business preconditions in Russia and Finland. Metlan työraportteja 218: 71–83. Verkasalo, E., Hautamäki, S. & Kilpeläinen, H. 2012. Mänty- ja kuusisahatavaran laatujakaumat ja sahatu- kin laatu Suomessa ja Luoteis-Venäjällä. Metsätieteen Aikakauskirja 2/2012: 115–120. Verkasalo, E., Kilpeläinen, H. & Ihalainen, A. 2011. Viljelypuu – tulevaisuuden puutuotteiden perusta. Metlan uutiskirje BIO/PUU 3/2011. http://www.metla.fi/uutiskirje/bio/2011-03/viljelypuu.pdf Verkasalo, E., Kilpeläinen, H. & Ihalainen, A. 2012. Timber quality for wood product industries in cultiva- ted versus naturally regenerated forests in boreal conditions – Norway spruce and Scots pine according to Finnish National Forest Inventory. In: 2012 IUFRO Conference Division 5 Forest Products, 8–13 July’12 – Estoril Congress Center, Lisbon, Portugal. Final Program, Proceedings and Abstracts Book. Pp. 65–66. Verkasalo, E., Kilpeläinen, H. & Ihalainen, A. 2013. Viljelypuustoissa pienempi tukkiosuus ja huonompi rungon laatu kuin samankokoisissa luontaisesti syntyneissä puustoissa. Puun korjuu ja käyttö –uutiskir- je 3/2013. http://www.metla.fi/uutiskirje/puu/2013-03/ Verkasalo, E. & Ropponen, T. 2011. Viljellyn ja luontaisesti syntyneen kuusen erot sahatavarana odotet- tua pienempiä. Metlan uutiskirje BIO/PUU 3/2011. http://www.metla.fi/uutiskirje/bio/2011-03/istutus- luontainen-kuusi.pdf Verkasalo, E., Sirparanta, S. & Baker, M. 2012. Fast growth in relationship with commercial value of Scots pine for high-quality wood products after special sawing application. In: 2012 IUFRO Conference Di- vision 5 Forest Products, 8–13 July’12 – Estoril Congress Center, Lisbon, Portugal. Final Program, Proceedings and Abstracts Book. P. 182. Verkasalo, E., Sirparanta, S., Baker, M. & Silvennoinen, S. 2011. Nopeakasvuisesta männystä erikoissaha- uksella priimaa raaka-ainetta puutuoteteollisuudelle. Metlan uutiskirje BIO/PUU 3/2011. http://www. metla.fi/uutiskirje/bio/2011-03/nopeakasvuinen-manty.pdf Verkasalo, E., Sirparanta, S. & Silvennoinen, S. 2011. Added value and technical performance of manufac- turing window frame components from pruned fast-grown Scots pine logs using combined live sawing and parallel-to-surface sawing technique. In: Grönlund, S. & Cristovao, L. (eds.). Proceedings of the 20th International Wood Machining Seminar, June 7–10, 2011 Skellefteå Sweden. Luleå University of Technology. Pp. 334–341. Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 22 2 Apuvälineitä puukauppaan Jukka Malinen, Pekka Hyvönen & Harri Kilpeläinen 2.1 Puukaupan toimintaympäristö Suomessa Yksityisten omistamia vähintään kahden metsämaahehtaarin metsätilakokonaisuuksia oli Suo- messa lähes 350 000 kappaletta, joiden omistajiksi lukeutuu 632 000 henkilöä. Yksityisten ihmis- ten metsäomistus kattaakin yli puolet Suomen metsistä. Suomalaisessa perhemetsätaloudessa tilat siirtyvät usein perintönä sukupolvelta toiselle, ja samalla pirstoutuvat perinnönjaon yhteydessä. Suomalaisten yksityishenkilöiden omistamat metsätilat ovatkin tyypillisesti hyvin pieniä. Tilojen keskipinta-ala on 30,3 hehtaaria ja pinta-alaltaan yli sadan hehtaarin tiloja on vajaa 18 000, mutta alle 20 hehtaarin tiloja yli 227 000. Yksityismetsien taloudellinen merkitys on suurempi kuin niiden osuus pinta-alasta, sillä 70–80 prosenttia metsäteollisuuden käyttämästä kotimaisesta puuraaka-aineesta saadaan yksityismet- sistä. Yksityismetsänomistajalle puukauppa on erityislaatuinen kauppatapa monessakin suhtees- sa. Yleensä myyjä tuntee kaupattavan tuotteen ominaisuudet ja arvon ostajaa paremmin, mutta metsänomistajan myydessä puuta kenties kerran kymmenessä vuodessa tekee puuta ostava yritys satoja, jopa tuhansia kauppoja vuosittain. Tämä epätasapainoinen informaatio kaupan kohteen ominaisuuksista ja arvosta tuotannossa yhdistettynä puuraaka-aineen monimuotoisuuteen on joh- tanut tilanteeseen jossa monet metsänomistajat tuntevat tarvitsevansa kolmannen osapuolen apua puukaupassa. Tilakoon pienentyminen ja metsänomistajakunnan rakenteen muutos korostavat jat- kossa entistä enemmän tätä epätasapainoa ja asettavat puun myyjän ja ostajan entistä eriarvoisem- paan asemaan. 2.2 Metsänomistajien tarvitsemat puukauppapalvelut Metsäntutkimuslaitoksen hankkeessa ”Puuraaka-aineen mittaus, laadutus ja arvon määritys puu- kaupan ja puunhankinnan tukena” tehdyn kyselyn perusteella metsänomistajat tarvitsevat moni- naisia palveluja puukaupan suunnittelussa (Kuva 7) (Hyvönen 2010, Hyvönen ym. 2010). Osin palvelutarpeet liittyvät juuri niihin ongelmakohtiin, joissa metsänomistajalla on itsellään epäily oman asiantuntemuksensa riittävyydestä. Noin viidennes metsänomistajista kokee puukauppatar- jousten vertailun sekä puutavaralajien hintaseurannan erittäin tärkeiksi. Puukauppatarjousten vertailun tärkeys korostuu varsinkin maa-/metsätalousyrittäjien, perikunti- en ja eläkeläisten joukossa. Maa-/metsätalousyrittäjät pitävät keskimääräistä tärkeämpänä myös puutavaralajien hintaseurantaa kuten myös tilan sijaintikunnassa asuvat metsänomistajat. Myös metsäammattilaisen antamalla henkilökohtaisella neuvonnalla ja hakkuuvaihtoehtojen kannatta- vuuden vertailulla on kysyntää. Näiden tärkeyttä korostavat etenkin suurmetsänomistajat, monita- voitteiset metsänomistajat sekä puukaupan yhteistyösopimuksen tehneet metsänomistajat. Tärkein palveluntarjoaja metsänomistajien mielestä on metsänhoitoyhdistys, jota noin joka kolmas pitää itselleen erittäin tärkeänä. Etenkin suurissa kaupungeissa asuvat metsänomistajat ja perikun- nat sekä yhtymät kokevat metsänhoitoyhdistysten palvelut tärkeiksi. Vajaa kymmenesosa metsän- Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 23 omistajista pitää puunostajaa ja metsäkeskusta erittäin tärkeänä palveluntarjoajana. Yksityisillä metsäpalveluyrittäjillä ei nähty juuri olevan merkitystä yksittäiselle metsänomistajalle puukaupan suunnitteluun liittyvissä asioissa. Metsänhoitoyhdistysten toiminnanjohtajien arvioiden mukaan metsänhoitoyhdistyksillä on yli 80 prosentin osuus yksityismetsien puunmyyntisuunnitelmien ja puukauppatarjousten vertailusta. Heidän arvionsa perusteella noin joka kymmenes metsänomis- taja tekee puukaupan ilman ulkopuolisten apua ja toinen kymmenes käyttää muita toimijoita apu- naan. Toiminnanjohtajien arvioiden mukaan metsäpalveluyrittäjien osuus puukauppapalveluiden tarjonnassa ei juuri kasva. Heidän osuutensa metsäsuunnittelussa tulee kuitenkin lisääntymään selvästi, koska metsäpalveluyrittäjät toimivat muun muassa metsänhoitoyhdistysten alihankkijoi- na. Perinteisesti metsänhoitoyhdistykset sekä puunostajat ovat tarjonneet metsänomistajille ope- ratiiviseen puukaupan suunnitteluun liittyviä palveluita. Metsäkeskusten ja metsäpalveluyrittäji- en osuudet ovat olleet marginaalisia. Kyselytulosten mukaan nämä asetelmat tulevat säilymään ainakin sen perusteella mitkä ovat metsänomistajille tärkeimpiä palveluntarjoajia. On kuitenkin huomioitava, että esimerkiksi pankit ja vakuutuslaitokset tarjoavat metsänomistajille yhä aktiivi- semmin muun muassa puukauppatulojen sijoittamispalveluja sekä myös sukupolvenvaihdoksiin liittyviä palveluja. Nämä voivat olla muun muassa perikuntien ja eläkeläisten kohdalla oleellinen osa puukaupan suunnittelua. 2.3 Kuinka puusta pitäisi maksaa? Suomessa puuraaka-aineen hinnoittelu perustuu useimmiten hakattavien puutavaralajien määriin ja niistä maksettuihin yksikköhintoihin. Menetelmä on sinänsä selkeä ja yksinkertainen, mut- ta sisältää joitakin ongelmia. Metsänomistajan saadessa useita ostotarjouksia on niiden vertailu ongelmallista jos ostajilla on usein erilaisia puutavaralajiyhdistelmiä ja mittavaatimuksia. Puu- kaupasta sopimisen jälkeen metsänomistajan seuraava huoli on katkonnan ”oikeudenmukaisuus”, 36 36 39 40 50 52 56 57 59 60 64 67 69 70 71 0 20 40 60 80 100 Sähköinen lomakepalvelu Omaisuudenhoitopalvelut Työtilausten ja työtarjousten käsittely Tulo- ja menolaskelmien teko Listaus erikoispuutavaralajeista sekä niiden ostajista ja hinnoista Listaus metsäalan toimijoista ja niiden palveluista Kuviotietojen päivitys metsäsuunnitelmaan Kuviotietojen tarkastelu Veroneuvonta Energiapuun hintatiedot Tehtyjen metsänhoitotöiden tarkastelu Hakkuuvaihtoehtojen ja niiden kannattavuuden vertailu Henkilökohtainen neuvonta metsäammattilaiselta Puutavaralajien hintaseuranta Puukauppatarjousten vertailu % metsänomistajista Palveluiden tärkeys Erittäin tärkeä Melko tärkeä Jonkin verran merkitystä Vähän merkitystä Ei lainkaan merkitystä Kuva 7. Metsänomistajien tarvitsemat puukauppapalvelut (Hyvönen 2010). Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 24 maksimoiko puunostaja arvokkaimpien puutavaralajien kertymää vai meneekö osa alempiarvois- ten puutavaralajien pinoihin. Puukaupassa sovitut mitta- ja laatuvaatimukset tuottavat ongelmia myös puun ostajalle. Tuotannon tarpeiden mukaisten katkontatavoitteiden ja puukaupassa sovit- tujen mitta- ja laatuvaatimusten yhdistäminen voi olla ongelmallista. Suomalainen puukauppatavasta poiketen mm. Ruotsissa ja Norjassa sahatukeista maksetaan ja- lostusarvoperusteista hintaa kullekin laadulle sekä läpimitta-pituusyhdistelmälle. Menetelmä on- kin helpompi soveltaa tienvarsi- ja toimituskaupoissa. Toisaalta muun muassa Skotlannissa, jossa pystykaupat ovat Suomen tavoin pääasiallinen kauppatapa, käytetään useimmiten maksuperustee- na korjatun puutavaran painoa. Markkinoiden toimivuuden kannalta puukaupassa käytettävän hinnoittelumenetelmän tulisi olla 1) molemmille osapuolille läpinäkyvä ja yksinkertainen, 2) sallia raaka-aineen katkonta kulloi- senkin markkinatilanteen mukaan ja 3) kannustaa laadukkaan raaka-aineen tuottamiseen. Läpi- näkyvä ja yksinkertainen hinnoittelumenetelmä antaa metsänomistajalle mahdollisuuden vertail- la itse saatuja ostotarjouksia ja valita parhaimman tuoton antava tarjous. Katkonnan irrottaminen hinnoittelusta mahdollistaa raaka-aineen jalostusarvon maksimoimisen ja poistaa tarpeen puun- korjuun valvonnalle. Hinnoittelumenetelmän kannustimet laadukkaan ja järeän puuraaka-aineen tuottamiseksi ohjaavat metsänhoitotoimenpiteitä ja uudistamispäätöksiä parantaen puunostajan puustamaksukykyä. Useimmin tavaralajihinnoittelun rinnalla tarjottu vaihtoehtoinen hinnoittelutapa on niin sanottu runkohinta, jolloin korjatusta hakkuukertymästä maksetaan yhtä kiinteää tilavuus- tai painope- rusteista yksikköhintaa katkonnasta riippumatta. Puun myyjälle runkohinta on selkeä, katkonta ei vaikuta kaupan arvoon, jolloin ostaja voi vertailla runkohintaisia ostotarjouksia keskenään. Runkohinnoittelussa metsänomistajan ei tarvitse myöskään huolehtia katkonnan oikeudenmukai- suudesta. Runkohinnoittelu ei valitettavasti tarjoa metsänomistajalle selkeää viestiä kuinka puu- raaka-aineen hinta muodostuu, jolloin kannustimet laadukkaan raaka-aineen tuottamiseksi jäävät pimentoon. Runkohinnoittelu ei kuitenkaan ole ainut vaihtoehto tavaralajihinnoittelulle. Eräät puunhankkijat käyttävät Suomessakin niin sanottua matriisihinnoittelua, jossa sahatukeista maksetaan laadun, latvaläpimitan ja pituuden mukaista yksikköhintaa. Läpimitta-pituusluokittainen hintalista tarjoaa metsänomistajalle selkeän kannustimen kasvattaa järeää puutavaraa. Muita satunnaisesti käytetty- jä tai esiteltyjä hinnoittelumenetelmiä ovat erilaiset järeys- tai laatupainotteiset sovellukset tava- ralajihinnoittelusta, sekä rungonosahinnoittelu, jossa rungon järeysositteista maksetaan erilaista yksikköhintaa katkonnasta riippumatta. Vaihtoehtoisia hinnoittelumenetelmiä vertailtiin Metsäntutkimuslaitoksen hankkeessa ”Puuraa- ka-aineen mittaus, laadutus ja arvon määritys puukaupan ja puunhankinnan tukena” (Malinen ym. 2010a). Vertailluista hinnoittelumenetelmistä runkohinnoittelu ja osarunkohinnoittelu erot- tuivat edukseen tarjoamalla vapauden katkoa ostettu puuraaka-aine ostajan markkinatilanteen mukaisesti, josta on selkeitä etuja ennen kaikkea päätehakkuiden pystykaupoilla. Myös Työ- ja elinkeinoministeriön tilaaman puumarkkinaselvityksen loppuraportissa suositeltiin runko- ja run- gonosahinnoittelun kehittämistä ja käyttöönottoa puukaupassa. Toimitus- ja hankintakaupoissa matriisihinnoittelu kannustaa puunmyyjää kasvattamaan ja katkomaan puuraaka-aineen puun os- tajan toimittamien laatu- ja dimensiovaatimusten mukaisesti. Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 25 Kuva 8. Myyntiarvon ja puustamaksukyvyn välinen riippuvuus (ut) leimikon suhteellisen arvon mukaisesti (up) erilaisilla hinnoittelutavoilla. Nollaa suuremmat arvot tarkoittavat suhteellista ylihintaa ja nollaa pienem- mät arvot alihintaa. Vaihtoehtoisten hinnoittelumenetelmien kannustavuutta laadukkaan raaka-aineen tuottamiseen voidaan selvittää vertaamalla metsänomistajalle maksettavan myyntitulon ja ostetulle puulle lan- keavan puustamaksukyvyn välistä riippuvuutta (Kuva 8). Hinnoittelumenetelmistä matriisihinnoit- telu heijasti parhaiten puustamaksukyvyn vaikutusta raaka-aineen hintaan. Tavaralajihinnoittelu, rungonosahinnoittelu ja runkohinnoittelu johtivat suhteellisesti suuriin myyntiarvoihin puustamak- sukyvyltään heikoissa leimikoissa, joissa puuston keskijäreys oli alhainen ja puiden laatu huono, ja vastaavasti suhteellisesti pieniin myyntiarvoihin hyvälaatuisissa, järeissä leimikoissa. 2.4 Ostotarjousten vertailun ongelma Puun ostotarjouksista selviää yksittäisistä puutavaralajeista maksettavat yksikköhinnat. Ostotar- jousten vertailu on kuitenkin hankalaa, koska puunostajat katkovat puuta omiin loppukäyttökoh- teisiin niille sopivilla mitoilla. Metsänomistajan on vaikeaa, ellei mahdotonta, ennakoida kunkin puunostajan puutavaralajikertymiä. Metsänhoitoyhdistykset tarjoavat puukauppapalvelua, jossa puunostajien ostotarjouksia ja puutavaralajikertymiä tietyn järeyksistä leimikoista vertaillaan to- teutuneiden kauppojen perusteella. Ostotarjousten laadinnan ja niiden vertailun tueksi on Metsäntutkimuslaitoksen Itä-Suomen alueyksikössä ja EU:n pohjoisen periferian ohjelman Developing the Scots Pine Resource -hank- keessa kehitettiin ARVO-ohjelmisto (Malinen ym. 2011b), jonka avulla voidaan laatia ennuste hakattavan leimikon puustosta ja sen ominaisuuksista. -30 -20 -10 0 10 20 30 65 75 85 95 105 115 125u f up Tavaralajihinnoittelu -30 -20 -10 0 10 20 30 65 75 85 95 105 115 125u f up Runkohinnoittelu, puutavaralajisaannot arvioitu malleilla -30 -20 -10 0 10 20 30 65 75 85 95 105 115 125u f up Rungonosahinnoittelu -30 -20 -10 0 10 20 30 65 75 85 95 105 115 125u f up Matriisihinnoittelu Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 26 ARVO-ohjelmisto pyrittiin rakentamaan käyttöliittymältään mahdollisimman yksinkertaiseksi, jotta jokainen tietotekniikan perustaidot omaava voi omaksua sen käytön. Ohjelmistossa käyttä- jän tehtävänä on syöttää hakattavan leimikon perustiedot, kuten ikä, pohjapinta-ala ja keskiläpi- mitta ohjelmistolle. ARVO-ohjelmisto vertailee näitä tietoja tietokannassaan oleviin aiemmin ha- kattuihin leimikoihin ja poimii tietokannasta samankaltaisia ”vastinleimikoita”, joista on kerätty perustietojen lisäksi runkokohtaiset mittaustiedot, eli stm-tiedot. Näiden vastinleimikoiden stm- tietojen pohjalta ARVO-ohjelmisto muodostaa ennustepuujoukon. Hakkuukoneella kerätyt stm-tiedot sisältävät ainoastaan runkojen dimensiokuvauksen, joten AR- VO-ohjelmisto ennustaa Metsäntutkimuslaitoksessa kerättyjen laatuaineistojen pohjalta kullekin ennustepuujoukon rungolle oksarajatiedot sekä ulkoisen teknisen laadun. Käyttämällä ARVO-oh- jelmistoon rakennettua apteeraussimulaattoria käyttäjä voi katkoa rungot haluamillaan puutavara- lajeilla ja mitoilla huomioiden runkojen teknisen laadun. ARVO-ohjelmiston lopulliset tulosteet si- sältävät ennusteet leimikon kertymistä ja arvoista puutavaralajeittain ja läpimitta-pituusluokittain. ARVO-ohjelmiston jakeluversio sisältää mallirunkopankin, jolla käyttäjä voi laatia alustavia puustoennusteita kohteena olevalle leimikolle. ARVO-ohjelmistoa on toivottavaa virittää kunkin puunostajan hankinta-alueelle paremmin soveltuvaksi alueelta aiemmin korjatuista leimikoista kerättyjen hakkuukoneilla tallennettujen mittaustietojen avulla. Tätä varten ARVO-ohjelmisto si- sältää valmiit toiminnot, joilla käyttäjät voivat täydentää runkopankkia itse keräämillään hakkuu- koneiden stm-aineistoilla. ARVO-ohjelmisto on laadittu tarjoamaan puukauppa-apua niin puun ostajalle kuin myyjällekin. Lisäksi ARVO-ohjelmisto tarjoaa mahdollisuuden metsäalan opiskelijoille tutkia katkontaohjei- den vaikutusta katkontatulokseen ilman kalliita oppirahoja. ARVO-ohjelmisto, kuten myös sen kansainväliseen levitykseen laaditut sisarukset Prehas_International ja Prehas_Scotland ovat va- paasti ladattavissa ja käytettävissä Metsäntutkimuslaitoksen sivuilta osoitteesta: http://www.met- la.fi/metinfo/arvo/. ARVO-ohjelmisto on kehitetty ja testattu Windows XP ympäristössä. Lisätietoa Hyvönen, P. 2010. Metsänomistajien puukaupan suunnitteluun liittyvien palveluiden käyttö. Metlan työra- portteja 178. 53 s. Hyvönen, P., Malinen, J., Rämö, A.-K., Nuutinen, T. & Järvinen, E. 2010. Vastaavatko suunnittelupalvelut puukaupan haasteisiin? Metsätieteen aikakauskirja 4/2010: 504–509. Korhonen, L., Peuhkurinen, J., Malinen, J., Suvanto, A., Maltamo, M., Packalén, P. & Kangas, J. 2008. The use of airborne laser scanning to estimate sawlog volumes. Forestry 81(4): 499–510. Malinen, J. 2011. Puuraaka-aineen hinnoittelutavalle on vaihtoehtoja. Metsäsektorin suhdannekatsaus 2011–2012: 51–53. Malinen, J., Berg, V. & Kilpeläinen, H. 2010a. Roundwood pricing mechanisms and their performance in Scots pine roundwood markets. Metlan työraportteja 174. 35 p. Malinen, J., Kilpeläinen, H., Wall, T. & Verkasalo, E. 2008. Combining stem dimensions and technical quality with bucking objectives and constraints in the estimation of value potential of timber stand. In: Peltola, H. (ed.). Connection between Forest Resources and Wood Quality: Modelling Approaches and Simulation Software. IUFRO WP 5.01.04, June 8.–14, Koli, Finland. p. 40–44. Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 27 Malinen, J., Kilpeläinen, H. & Ylisirniö, K. 2011a. Prehas-Software for pre-harvest assessment of timber assortments. In: Ackerman, P., Ham, H. & Gleasure, E. (eds.). Proceedings of 4th Forest Engineering Conference: Innovation in Forest Engineering – Adapting to Structural Change. 5–7 April 2011, Stel- lenbosch University. Stellenbosch University, South Africa. p. 146–149. ISBN 978-0-7972-1284-8 Malinen, J., Piira, T., Kilpeläinen, H., Wall, T. & Verkasalo, E. 2010b. Timber assortment recovery models for Southern Finland. Baltic Forestry 16(1): 102–112. Malinen, J., Wall, T., Kilpeläinen, H. & Verkasalo, E. 2011b. Leimikon arvonmuodostus vaihtoehtoisissa loppukäyttökohteissa. Metlan työraportteja 206. 45 s. Maltamo, M., Peuhkurinen, J., Malinen, J., Vauhkonen, J., Packalén, P. & Tokola, T. 2009. Predicting tree attributes and quality characteristics of Scots pine using airborne laser scanning data. Silva Fennica 43(3): 507–521. Peuhkurinen, J., Maltamo, M. & Malinen, J. 2008. Estimating species-specific diameter distributions and saw log recoveries of boreal forests from airborne laser scanning data and aerial photographs: a distribution-based approach. Silva Fennica 42(4): 625–641. Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 28 3 Puunkorjuu ja logistiikka 3.1 Tausta Tutkimusohjelman puunkorjuuseen ja korjuulogistiikkaan liittyvien tutkimusten keskeiset tulok- set esitetään seuraavassa kolmen keskeisen tutkimuskysymyksen, kausivaihtelun vähentäminen, kuljettajaopastus ja logistiset ratkaisut, mukaan jaoteltuina. Valtaosa tuloksista liittyy useampaan näistä kysymyksistä, mutta ne on asemoitu keskeisimmän tavoitteensa mukaan. Kausivaihtelun vähentämiseen ja kuljettajaopastukseen liittyvä tutkimus niveltyi keskeisiltä osiltaan Fibicin Eff- Fibre-ohjelmaan (Hagström-Näsi ym. 2010). 3.2 Korjuun kausivaihtelun vähentäminen Matti Sirén, Jari Ala-Ilomäki, Kari Väätäinen, Sami Lamminen & Antti Asikainen Korjuun kausivaihtelu aiheuttaa Pennasen ja Mäkelän (2003) mukaan puuhuollolle noin 100 milj. euron ylimääräiset kustannukset vuodessa. Kausivaihtelun keskeisiä syitä ovat sulan maan ajan, erityisesti kelirikkokauden aiheuttamat rajoitteet puunkorjuussa ja kaukokuljetuksessa. Leutojen talvien yleistyminen on omiaan voimistamaan kausivaihtelua (Pennanen ja Mäkelä 2003). Metsähallituksen, Metsäntutkimuslaitoksen ja Ponsse Oyj:n yhteisprojektissa (Airavaara ym. 2008, Ala-Ilomäki ym. 2011) haettiin ratkaisuja, joiden avulla turvemaiden sulan maan ajan puunkorjuuta voidaan lisätä yleisesti käytössä olevaa konekalustoa käyttäen. Kehittämiskohtei- ta olivat metsäkoneen varustaminen pehmeille maille, konetyöskentelyn sopeuttaminen heikosti kantaviin olosuhteisiin, suunnittelun kehittäminen sekä puunkorjuuyritysten valmiuksien paran- taminen. Uutta tietoa kerättiin maastokokeen ja yrittäjähaastattelujen avulla hyödyntäen samalla aihealueen 1980-luvun laajan kokeilutoiminnan tuloksia. Metsäkoneen liikkuvuutta pehmeillä mailla voidaan parantaa leveillä ja maastoystävällisillä te- loilla tai renkailla, käyttämällä apupyörää lisäämään kantopintaa tai mahdollistamaan telojen käyttö, kasvattamalla yksittäisten pyörien leveyttä pari- tai levikepyörien tai telan avulla ja alen- tamalla renkaiden ilmanpainetta. Maastokokeiden tulosten perusteella leveät, oikein muotoillut telat parantavat merkittävästi metsätraktorin suokelpoisuutta. Lupaava ratkaisu on telojen leven- täminen ja telaston pituuden kasvattaminen apupyörärakenteen avulla. Koetta varten kehitetyl- lä apupyöräratkaisulla pystyttiin kuljettamaan puutavaraa pehmeillä koealueilla ilman ylisuuria raiteita ja kiinnijuuttumisia. Osittain näiden kokemusten pohjalta Ponsse Oyj toi markkinoille PONSSE 10w -ratkaisun, jossa takatelin perään kiinnitetään kolmas pyöräpari ja olosuhteisiin soveltuvat telat. Nämä yhdessä tekevät kuormatraktorista kymmenpyöräisen, suurella kantopinta- alalla varustetun kuormatraktorin. Turvemailla on työskentelyn kannalta kriittisiä kohtia, joita välttämällä voidaan parantaa kor- juuolosuhteita ja sopeuttaa konetyöskentelyä kantavuusoloihin. Ratkaisuina voivat olla leimikon rajaus, varastopaikkojen ja ajourien sijoittelu, kuorman koon ja urakohtaisten ajokertojen rajoit- taminen sekä erilaiset ajoalustan vahvistamisratkaisut. Joukkoon kuuluvat myös korjuun ajoituk- Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 29 seen liittyvät keinot kuten kuivien kausien hyödyntäminen ja toteutuksen ajallinen porrastus (kak- sivaiheinen korjuu). Projektissa todettiin myös tarve metsäkoneiden suokelpoisuusluokituksen ja turvemaiden kantavuusluokituksen kehittämiseen. Hankkeessa tuotetut luokitusten perusmallit muodostivat pohjan myöhemmin kehitetyille turvemaiden kantavuusluokituksille (Högnäs ym. 2009, Högnäs ym. 2011). Ohjelmassa osallistuttiin myös Metsäliiton turvemaasavottaan 2009–2010, jossa suurimmat ko- neenvalmistajat toivat parhaaksi katsomansa ratkaisut käytännön työmaille. Näin saatiin moni- puolista kokemusta erilaisten korjuuratkaisujen soveltuvuudesta turvemaille. Savotan keskeinen johtopäätös oli, että suometsissä päästään ympärivuotiseen korjuuseen monenlaisilla ratkaisuil- la. Ratkaisevaan asemaan nousevat korjuun suunnitteluun ja toiminnan kokonaiskannattavuuteen liittyvät tekijät. Varustelun kannattavuuteen ja aluetason vaikutuksiin pureuduttiin tutkimuksessa, jossa selvi- tettiin ympärivuotisen puunkorjuun kustannusvaikutuksia ojitetuilla turvemailla korjuuyrittä- jän näkökulmasta alueilla, joissa turvemaiden osuus puunkorjuukohteista ja kertymästä on suuri (Väätäinen ym. 2010, Lamminen ym. 2010). Tarkasteltavina olivat korjuun kausittaisuus/ympäri- vuotisuus, talven pituuden vaihtelu, kaluston varustelutaso kantavuuden suhteen sekä leimikoiden ohjaaminen korjuuseen kantavuuden mukaan. Tutkimus aloitettiin varustelun vaikutuksia kartoit- tavalla koneyrittäjäkyselyllä, jonka tuloksia hyödynnettiin simulointien lähtötietoina. Tutkimukseen räätälöitiin puunkorjuun simulointimalli kolmella korjuuketjulla ja yhdellä siirto- ajoneuvolla toimivalle korjuuyrittäjälle. Simulointi tehtiin UPM Metsän, Metsäliiton ja Stora Enso Metsän leimikkoaineistoille Etelä- ja Pohjois-Pohjanmaalla, joissa ojitettujen turvemaametsien osuus on suuri. Turvemaiden kesäaikaiseen korjuuseen käytettiin yhtä korjuuketjua kolmesta. Hakkuun ja metsäkuljetuksen ajanmenekkimalleja ja kuormakokoja korjattiin ottamaan huomi- oon turvemaiden kesäaikaisen puunkorjuun erityispiirteet. Koneyrittäjähaastattelun mukaan sulan maan aikainen maanpinnan heikko kantavuus ja raiteistumisherkkyys pienentävät usein kuorma- kokoja 10–30 % verrattaessa talvikorjuuseen (Lamminen ym. 2010). Korjuutyön ajanmenekki on hieman suurempi kuin talvella, koska pienempi ajonopeus, pehmeiden kohtien havutus ja ojien ylitykset lisäävät ajanmenekkiä noin 5–15 %. Myös polttoaineen kulutus kasvaa talvikorjuuseen verrattuna. Tutkimuksen simulointivaihtoehdot esitetään kuvassa 9. Kun turvemaiden korjuuta oli noin 25 % koko korjuukertymästä ja talvikorjuuaika oli pitkä (3,5 kk), turvemaat voitiin korjata joko talvella tai ympärivuotisesti. Kesäkorjuukohteiden määrän kas- vaessa vähäisestä normaaliin, kasvoi ympärivuotisen turvemaiden puunkorjuun kustannushyöty pelkkään talviaikaiseen korjuuseen nähden 1,2 prosentista 3,8 prosenttiin. Varustelutasojen väli- set erot olivat pieniä eikä niiden välistä paremmuutta voi esittää yksikkökustannusten perusteel- la. Kun turvemaiden korjuukohteiden määrää kasvatettiin 10 prosentista 25 prosenttiin pitkän talvikorjuuajan skenaarioissa, kasvoivat yksikkökustannukset vastaavasti noin 3–5 %. Toisaal- ta lyhyen talven skenaarioissa turvemaakohteiden kasvanut korjuumäärä alensi yksikkökustan- nuksia 4–5 %. Yksikkökustannusten aleneminen selittyi turvemaiden ympärivuotisen puunkor- juun ja korjuumäärien sekä koneiden käyttöasteiden kasvulla. Kangasmaiden kesäkorjuukohteet ohjautuivat kahdelle korjuuketjulle ja varusteltu korjuuketju vastasi turvemaiden korjuusta ke- säaikaan. Korjuuyritystasolla ympärivuotinen puunkorjuu turvemaavaltaisilla alueilla on järke- vää ja kustannustehokasta käytettäessä nykyisiä käytössä olevia kalusto- ja varusteluratkaisuja. Hyötyjen edellytyksenä on, ettei talvikorjuukohteista ole niukkuutta ympärivuotisen puunkorjuun Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 30 skenaarioissa. Turvemaiden kustannustehokkaalle kesäaikaiselle korjuulle vaihtoehtoisia korjuu- konsepteja ovat pehmeille maille varusteltu yleis-/harvennuskonekorjuuketju tai tela-alustaiset korjuukoneet. Siihen, millainen varustelu on järkevää yleiskorjuukalustolle tai tuleeko erikoiskor- juukalusto kysymykseen, vaikuttaa erityisesti turvemaakohteiden määrä suhteessa kovien maiden korjuumäärään. Jos turvemaiden korjuu on vain täydentävänä työmuotona kesäaikaan, vähäisem- pi varustelu voi olla kannattavinta. Kyseisellä toimintamallilla korjuun ajankohtaa voidaan ohja- ta esim. sateettomille kesäjaksoille, jolloin kohteen kantavuus ja korjuun kannattavuus paranee. Kun toimitaan alueella, jossa turvemaakorjuukertymä on 20−30 prosenttia, vähintään kolmannes korjuukalustosta tulisi varustella turvemaiden korjuukoneiksi tai tulisi olla turvemaille suoraan soveltuvia telakoneita. 3.3 Raiteenmuodostuksen minimointi ja ennustaminen Matti Sirén, Jari Ala-Ilomäki & Sami Lamminen Kausivaihtelun vähentämiseen liittyi myös tutkimus kuusikoiden kesäkorjuun toteutusvaihto- ehdoista ja mahdollisia seurausvaikutusvaikutuksista (Sirén ym. 2012, Sirén ym. 2013), jossa osatehtävät olivat korjuujälki ja juurikäävän leviämisriski sulan maan aikaisissa harvennuksissa, juurikäävän torjunnan tehostaminen, juurikäävän esiintymisriskin ja leviämisdynamiikan ennus- tamisen menetelmät ja kuusikoiden kasvatus- ja korjuuvaihtoehtojen puuntuotannolliset ja ta- loudelliset vaikutukset. Kuusikkoharvennukset on pitkään ohjeistettu tehtäväksi talvella lumen ja roudan suojatessa maaperää ja juuristoa. Viime vuosikymmenen lopun lauhat talvet nostivat esiin tarpeen selvittää niin kuusikoiden kuin suometsienkin kesäaikaisen korjuun mahdollisuuk- sia. Käytännön toimijoilla olikin jo myönteisiä kokemuksia korjuun onnistumisesta. Tällöin kuu- 2,5 kk (B, C) tai 4 kk (B, C) Turvemaat: 10% (A) tai 20% (B, C) Turvemaat: 25% (A) tai 35% (B, C) Turvemaat: 40% (A) tai 50% (B, C) Vakiovarustelu -korjuu talvella ”Parannettu” -pintapaine ?50 kPa ”Kantava” -pintapaine ?40 kPa ”Superkantava” -pintapaine ?30 kPa Turvemaat: 10% (A) tai 20% (B, C) Turvemaat: 25% (A) tai 35% (B, C) Turvemaat: 40% (A) tai 50% (B, C) Vakiovarustelu -korjuu talvella ”Parannettu” -pintapaine ?50 kPa ”Kantava” -pintapaine ?40 kPa ”Superkantava” -pintapaine ?30 kPa Talvi: 2 kk (A) tai 2,5 kk (B, C) Talvi: 3,5 kk (A) Turvemaat: 10% (A) tai 20% (B, C) Turvemaat: 25% (A) tai 35% (B, C) Turvemaat: 40% (A) tai 50% (B, C) Vakiovarustelu -korjuu talvella ”Parannettu” -pintapaine? 50 kPa ”Kantava” -pintapaine? 40 kPa Turvemaat: 10% (A) tai 20% (B, C) Turvemaat: 25% (A) tai 35% (B, C) Turvemaat: 40% (A) tai 50% (B, C) Vakiovarustelu -korjuu talvella ”Superkantava” -pintapaine? 30 kPa ”Superkantava” -pintapaine? 30 kPa ”Parannettu” -pintapaine? 50 kPa ”Kantava” -pintapaine? 40 kPa Kuva 9. Tutkimuksen simulointivaihtoehdot pääskenaarioittain. Talven pituus, turvemaiden osuus ja kuor- matraktorin varustelutaso vaihtelivat yrittäjittäin (A, B ja C). Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 31 sikoissa oli sovellettu hakkuumenetelmää, jossa mahdollisimman suuri osa hakkuutähteistä tuo- daan ajouralle ja latvuksia käännetään uran suuntaisiksi suojaamaan maaperää ja juurenniskoja. Tuottavuus- ja korjuujälkikysymysten lisäksi haluttiin tietoa myös korjuujäljen seurannaisvaiku- tuksista. Tämän vuoksi perustettiin kestokoealoja Tammelaan ja Tuusulaan. Niistä tullaan analy- soimaan kantokäsittelyn vaikutuksia juurikäävän esiintymiseen, juurikäävän leviämistä samoin kuin puusto- ja maaperävaurioiden aiheuttamia laatu- ja kasvutappioita. Tammelan kokeessa vuonna 2009 selvitettiin lisäksi korjuuajan vaikutusta juurikääpäriskiin jakamalla korjuukoe kah- teen ajankohtaan, elokuuhun ja lokakuuhun. Tuusulan koe tehtiin syyskuussa 2010. Tammelassa maaperä oli kivistä moreenimaata ja Tuusulassa hiesua. Vuonna 2009 heinä-lokakuussa sademää- rä Tammelassa oli ainoastaan 55–68 % pitkän ajan keskiarvosta. Myös kesä 2010 oli lämmin ja kuiva. Heinäkuussa lämpötilat olivat yli 5 astetta keskimääräistä korkeampia ja sademäärä vain 20 % pitkän ajan keskiarvosta. Hakkuussa verrattiin tuottavuutta ja korjuujälkeä kahta eri työtapaa käyttäessä. Normaalia työta- paa verrattiin hakkuutapaan, jossa lähes kaikki hakkuutähteet tuotiin uralle maaperää ja juuristoa suojaamaan. Lisäksi latvuksia käännettiin uran suuntaisiksi. Maaperän kantavuutta arvioitiin mo- nipuolisin mittauksin (penetrometri, kivisyysrassi, maaperänäytteet) urien varteen viiden metrin välein perustetuilta mittauspisteiltä. Mittauspisteiltä mitattiin raiteiden syvyydet jokaisen koneen ylityksen jälkeen, ja kirjattiin ylimennyt massa koneen ja kuorman yhteispainona. Jokaisesta mit- tauspisteestä mitattiin hakkuukoneen jäljiltä painuneen hakkuutähdekerroksen paksuus, ja joka kolmannelta mittauspisteeltä hakkuutähteiden massa punnittiin. Normaalissa hakkuutyössä uralle tulee tyypillisesti hakkuukoneen yksi ajokerta ja ajokoneelle 2–3 ajokertaa. Koska kokoojaurille tulee suurempi rasitus, ajettiin ”kokoojauraa” täydellä kuormalla edestakaisin. Näin osalle urista tuli 10 ajokertaa, jolloin mittauspisteen yli kulkenut massa oli yli 300 tonnia. Hakkuutapojen tuottavuudessa oli eroja. Hakkuutavalla, jossa lähes kaikki hakkuutähteet tuo- daan uralle, runkokohtainen kokonaisajanmenekki oli hieman yli 5 % suurempi kuin normaalilla työtavalla. Ajanmenekkieroon oli kaksi syytä. Uran ulkopuolelta otettujen runkojen ajanmenek- ki oli jonkin verran suurempi, kun ne tuotiin käsiteltäväksi uran päälle ja puutavara valmistet- tiin ottopuolen vastakkaiselle puolelle. Normaalilla työtavalla uran ulkopuolelta otetuista puista vietiin uran yli noin 60 %, kun vastaava osuus hakkuutähteet uralle maksimoivalla työtavalla oli yli 80 %. Toinen syy ajanmenekin lisäykseen oli suurempi hakkuutähteiden järjestelyyn käytetty aika, jonka osuus hakkuutähteet uralle maksimoivalla työtavalla oli 3,4 % ja normaalilla työtaval- la 1,1 % kokonaisajanmenekistä. Ensiharvennuskuusikossa urille saatiin vahva havumatto molemmilla hakkuutavoilla. Normaalil- la hakkuutavalla hakkuutähdepotentiaalista kertyi urille 75–84 %, hakkuutähteiden määrää uralla maksimoivalla työtavalla 86–92 %. Hakkuutähteen keskimääräinen massa urilla koealueittain ja hakkuutavoittain vaihteli välillä 13,82–18,83 kg/m². Raiteenmuodostus hakkuutähteiden määrää maksimoivalla työtavalla oli hieman pienempi kuin normaalilla työtavalla. Metsänhoitosuosituksissa (Hyvän metsänhoidon suositukset 2006) kiven- näismailla hyväksyttävä korjuujälki edellyttää yli 10 cm syvyistä raidetta olevan alle 4 % urien kokonaispituudesta. Tässä vaatimuksessa pysyttiinkin pääsääntöisesti vielä neljän ajokerran jäl- keen. Syvien raiteiden määrä ylittyi erityisesti Tammelan lokakuun kosteammissa olosuhteissa 7–10 ajokerran jälkeen. Tuusulassa yli 10 cm raiteensyvyys ylittyi kovallakin kuormituksella vain harvoin. Kosteammissa olosuhteissa tilanne hiesumaalla olisi kuitenkin voinut olla hyvin toisen- Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 32 lainen. Kuormatraktorin raiteenmuodostuksessa ei ollut oleellista eroa ajettaessa teloilla tai ilman teloja. Kasvamaan jätetyistä puista vaurioitui 7‒15 prosenttia. Vaikka huomattava osa puustovau- rioista oli hakkuuvaiheessa syntyneitä pienikokoisia pintavaurioita, puustovaurioiden määrää on pidettävä liian korkeana. Koska pienetkin pintavauriot luettiin mukaan, vauriomäärät eivät ole suoraan verrannollisia esimerkiksi Tapion korjuujälkiseurantojen tuloksiin. Vaurioiden runsautta selittää se, että kohteita ei raivattu ennen hakkuuta. Kuusikoiden sulan maan aikaisen korjuun korjuujälkeä mitattiin järjestetyn kokeen lisäksi nel- jältä käytännön työmaalta, joilla raiteenmuodostusta seurattiin reaaliaikaisesti. Käytännön koh- teillakin urille kertyi verraten runsas havutus, sillä keskimääräinen hakkuutähteen massa urilla oli 9,70–15,30 kg/m2 ja hakkuutähdematon paksuus 8,3–12,7 cm. Käytännön kohteilla raiteiden syvyys oli alle 10 cm kaikissa mittauspisteissä, ja kohteilla vaurioituneiden puiden osuus jäävän puuston runkoluvusta keskimäärin 5,4 % (1,6–13,2 %). Suurin osa vaurioista sijaitsi juurennis- koissa tai juuristossa. Kuusikoiden harvennuksissa urille saadaan runsas havutus maaperää ja juurenniskoja suojaa- maan. Urat on syytä avata riittävän leveinä, jotta juurenniskat säilyisivät vaurioitumattomina. Kuivat jaksot antavat mahdollisuuden harventaa kuusikoita sulan maan aikana verraten vähäisellä raiteenmuodostuksella. Sääolojen muutoksiin on kuitenkin pystyttävä nopeasti reagoimaan. Suometsien hakkuupotentiaalin tehokas hyödyntäminen edellyttää korjuulta nykyistä suurem- paa ympärivuotisuutta. Metsähallituksen ja Metsäntutkimuslaitoksen FIBICin EffFibre-ohjelman hankekokonaisuuteen ”Turvemaiden kesäkorjuu liikkeelle” liittyneessä yhteisprojektissa selvitet- tiin integroidun aines- ja energiapuun korjuun korjuujälkeä ja vaikutuksia ravinnetalouteen turve- mailla (Sirén ym. 2013). Suometsissä hakkuutähteillä on tärkeä rooli niin korjuujälki- kuin ravin- nekysymyksissäkin. Tapion suosituksissa hyvän korjuujäljen rajana urapainumien osalta on, ettei yli 10 cm urapainuman osuus ajourien kokonaispituudesta ole rämeillä yli 10 % ja korpimailla yli 4 % (Suunnittelijan opas turvemaametsän kunnostukseen 2012). Typpi, fosfori, kalium ja boori ovat puuston kasvun kannalta keskeisimpiä ravinteita turvemailla. Hakkuutähteiden sisältämän typen poistuminen kasvupaikalta ei ole ravinnetaloudellisesti merkittävää, koska metsänkasva- tuskelpoisilla ojitetuilla soilla turpeeseen on sitoutunut runsaasti typpeä. Suometsien kokopuun- korjuussa on oltu erityisesti huolestuneita kaliumin ja boorin lisääntyvästä poistumisesta kasvu- paikalta. Kesäkorjuukelpoiseksi luokitetulla mäntyvaltaisella rämeellä verrattiin seuraavia Metsähallituk- sen valitsemia menetelmiä: 1. Ainespuu yksinpuin, energiapuu kokopuuna joukkohakkuu (minimirunko aines 11 cm, energia 5 cm) 2. Ainespuu joukkohakkuu (minimirunko 7 cm) 3. Ainespuu yksinpuinhakkuu (minimirunko 7 cm) 4. Ainespuu yksinpuin, energiapuu rankana joukkohakkuu (minimirunko aines 11 cm, ranka 5 cm) 5. Ainespuu joukkohakkuu, energiapuu rankana joukkohakkuu (minimirunko aines 7 cm, ranka 5 cm). Metlan työraportteja 284 http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2014/mwp284.htm 33 Kullakin menetelmällä hakattiin kolme 50 m x 20 m koealaa. Näiden keskelle sijoitettiin 10 m x 20 m puustokoeala, josta mitattiin puustotiedot ennen ja jälkeen korjuun. Urille sijoitettiin rai- teenmuodostuksen mittauspisteet 15 metrin välein. Niiltä mitattiin kivisyysrassin painuma, leik- kausmoduuli piikkisiipikairalla sekä havutuksen paksuus hakkuukoneen raiteista. Raiteen syvyys ja ylimennyt massa (kone + kuorma) mitattiin jokaisen ylityksen jälkeen. Hakkuutähteiden määrä mitattiin 3 m x 1 m koealoilta (11–18 kpl/50 m x 20 m koeala), joita perustettiin mittauslinjoille eri etäisyyksille urista. Hakkuutähteet punnittiin ja niistä otettiin kosteusnäytteet ja näyte ravin- neanalyysia varten. Mitattua hakkuutähteiden määrää verrattiin myös puustokoekoealojen poistu- man ja hakkuutavan perusteella