Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 Pajut biokiertotaloudessa Materiaaleja, arvoaineita, ympäristöhyötyjä Anneli Viherä-Aarnio, Tuula Jyske ja Egbert Beuker (toim.) Luonnonvarakeskus, Helsinki 2022 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 Pajut biokiertotaloudessa Materiaaleja, arvoaineita, ympäristöhyötyjä Anneli Viherä-Aarnio, Tuula Jyske ja Egbert Beuker (toim.) Kirjoittajat: Luonnonvarakeskus: Lasse Aro, Egbert Beuker, Marleena Hagner, Paula Jylhä, Tuula Jyske, Kirsi Järvenranta, Hanna Kekkonen, Petri Kilpeläinen, Anuj Kumar, Jaana Liimatainen, Jyri Maunuksela, Veikko Möttönen, Pertti Pulkkinen, Kimmo Rasa, Auvo Sairanen, Juha Siitonen, Aki Sinkkonen, Jenni Tienaho, Eeva-Maria Tuhkanen ja Anneli Viherä-Aarnio. etunimi.sukunimi@luke.fi Aalto-yliopisto: Jinze Dou, Pirjo Kääriäinen, Tia Lohtander ja Tapani Vuorinen. etunimi.sukunimi@aalto.fi Viittausohje: Viherä-Aarnio, A., Jyske, T. & Beuker, E. (toim.). 2022. Pajut biokiertotaloudessa : Materiaaleja, arvoaineita, ympäristöhyötyjä. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022. Luonnonvara- keskus. Helsinki. 129 s. Viittausohje yksittäiseen artikkeliin: Viherä-Aarnio, A. 2022. Pajun (Salix L.) suku ja tärkeimmät biomassapajulajit Suomessa. Julkai- sussa: Viherä-Aarnio, A., Jyske, T. & Beuker, E. (toim.). Pajut biokiertotaloudessa : Materiaaleja, arvoaineita, ympäristöhyötyjä. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022. Luonnonvara- keskus. Helsinki. s. 10–13. Anneli Viherä-Aarnio ORCID ID, https://orcid.org/0000-0002-1777-637X ISBN 978-952-380-367-1 (Painettu) ISBN 978-952-380-368-8 (Verkkojulkaisu) ISSN 2342-7647 (Painettu) ISSN 2342-7639 (Verkkojulkaisu) URN http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-380-368-8 Copyright: Luonnonvarakeskus (Luke) Kirjoittajat: Anneli Viherä-Aarnio (toim.) Julkaisija ja kustantaja: Luonnonvarakeskus (Luke), Helsinki 2022 Julkaisuvuosi: 2022 Kannen kuva: Anneli Viherä-Aarnio Painopaikka ja julkaisumyynti: PunaMusta Oy, http://luke.juvenesprint.fi Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 3 Alkusanat Tämä synteesiraportti laadittiin Luonnonvarakeskuksen strategisessa hankkeessa ”WillPot – Po- tential of willows (Salix) as a source of biomass and ecosystem services” (1.5.–31.12.2021). Ra- portin kirjoittamiseen osallistui Lukesta ja Aalto-yliopistosta useita eri aihepiirien asiantunti- joita. Parhaat kiitokset kaikille kirjoittajille siitä, että tästä moniulotteisesta ja pajun tapaan moneen suuntaan vesovasta viidakosta valmistui asiapitoinen ja kattava kokonaisuus. Erityiskiitoksen ansaitsevat Aalto-yliopiston tutkijat, jotka lyhyellä varoitusajalla kirjoittivat nostot omista uu- sista tutkimustuloksistaan. Kiitokset myös Jyrki Hytöselle, Johanna Kohlille, Mikko Kurttilalle ja Johanna Roudalle, jotka lukivat käsikirjoituksen tehden arvokkaita korjausehdotuksia sekä Luonnontieteellisen Keskus- museon yli-intendentti Henry Värelle, joka auttoi pajujen muuttuneen nimistön tarkastami- sessa. Kasvinjalostusjohtaja Bo Gertsson Lantmännen Ab:sta lähetti tietoja Ruotsin pajulajik- keista, mistä kiitokset hänelle. Toimittajat Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 4 Tiivistelmä Anneli Viherä-Aarnio, Tuula Jyske ja Egbert Beuker Tämän synteesiraportin keskeinen tavoite on tarkastella, voisiko lyhytkiertopajun viljely ja ko- konaisvaltainen hyödyntäminen osaltaan edistää kestävää biokiertotaloutta ja samalla tarjota viljelijöille ja yrityksille uusia ansaintamahdollisuuksia. Raportin katsaus sisältää koko pajun ar- voketjun: pajun lyhytkiertoviljelyn menetelmät, riskit, tuotoksen, kannattavuuden ja ympäristö- vaikutukset. Pajun raaka-aineominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia esitellään uusimpien tut- kimustulosten kautta. Lopuksi tarkastellaan pajun kokonaisvaltaista käyttöä biojalostuksessa ja jalostamon kannattavuuden reunaehtoja. Lyhytkiertoviljelmällä kasvatettavan pajun tulee olla viljelypaikan ilmastoon sopeutunut, kysei- selle kasvupaikalle sopiva sekä taudin- ja tuholaisten kestävä. Sen tulee sietää toistuvia korjuita ja vesoa voimakkaasti korjuun jälkeen, kasvaa nopeasti sekä tuottaa hyvin ja halutunlaista bio- massaa. Viljelyyn käytetään lajikkeita, jotka ovat kasvullisesti monistettuja ja perinnöllisesti identtisiä klooneja. Pajuviljelmän kokonaisikä on 19‒25 vuotta, jonka aikana sato korjataan 3–5 vuoden välein. Viljelmän perustaminen ja kasvatus vaatii usein intensiivisiä toimenpiteitä, kuten pintakasvillisuuden torjuntaa, toistuvaa lannoitusta ja tarvittaessa kalkitusta. Pajujen maanpäällinen lehdetön kuiva-ainetuotos voi parhaimmillaan olla huomattavan suuri, mutta käytännön viljelmillä sen on arvioitu olevan Suomessa ihanteellisissa olosuhteissa keskimäärin 6,8 tn/ha/v. Viljelmän biomassan tuotos riippuu pajulajista ja -kloonista, viljelmän sijaintipaikan ilmasto-oloista, kasvupaikan ominaisuuksista, kasvukauden sääoloista ja viljelmän hoitotoi- menpiteiden intensiteetistä. Merkittäviä tuhoja ja tuotostappioita pajuviljelmillä aiheuttavat pa- jujen lehtiruosteet sekä halla ja pakkanen, mikäli käytetty klooni on heikosti ilmastoon sopeu- tunut. Jollekin tuholle alttiilla kloonilla perustettu viljelmä voi pahimmassa tapauksessa tuhou- tua kokonaan. Pajuviljelmä korjataan koneellisesti lehdettömänä aikana. Korjuuketjun valintaan vaikuttaa pajun käyttötarkoitus. Tehokkaiden erikoiskoneiden kannattava käyttö vaatii suurta viljelypinta-alaa ja keskitettyjä viljelmiä, joita Suomessa ei vielä toistaiseksi ole. Energiapajun tuotanto Suomessa on kannattamatonta nykyisillä viljelijätuilla ja polttohakkeen hintatasolla. Kannattavaan tuotantoon vaaditaan huomattavasti suurempi biomassatuotos, kuin käytännön viljelmiltä on mitattu, sekä pajusta maksettava korkeampi hinta. Tulevaisuu- dessa pajunviljelyn kannattavuutta voivat parantaa uudet korkean lisäarvon tuotteet, biomas- san kaskadikäyttö ja mahdollinen hiilikompensaatio. Keinolannoitteiden hinnannousu parantaa lietteen ja muiden kierrätyslannoitteiden kilpailukykyä, jota puolestaan suuret kuljetuskustan- nukset heikentävät. Pajuviljelmillä voi olla sekä haitallisia että myönteisiä ympäristövaikutuksia. Maanmuokkaus ja toistuva lannoitus nopeavaikutteisilla ravinteilla saattaa aiheuttaa vesistökuormitusta. Ravinne- huuhtoumat pajuviljelmiltä ovat todennäköisesti melko pieniä, jos lannoitemäärät suhteute- taan oikein pajun kasvun ja kasvupaikan ominaisuuksien mukaisesti, ja samalla huolehditaan vesien suojelutoimenpiteistä. Tutkittua tietoa aiheesta on niukasti. Pintakasvillisuuden kemial- lisessa torjunnassa käytetyllä glyfosaatilla on osoitettu olevan haitallisia vaikutuksia eri eliöryh- miin. Maatalouden monokulttuurin korvaaminen pajuviljelmällä lisää monimuotoisuutta, mutta esimerkiksi lajirikkaan niityn muuttaminen pajuviljelmäksi vähentää sitä. Varhain keväällä kuk- kivina pajut ovat tärkeitä pölyttäjähyönteisten ravintokasveja. Paju soveltuu lievästi saastuneiden yhdyskuntavesien puhdistukseen poistamaan niistä typpeä ja fosforia. Jätevedet kulkevat ensin puhdistamon kautta ja sen jälkeen pajua kasvavan valuma- kentän läpi. Saastuneiden maiden puhdistus pajun avulla Suomen oloissa vaatii pitkiä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 5 puhdistusaikoja, ja saataviin tuloksiin vaikuttavat ilmasto- ja maaperätekijät sekä saasteiden ominaisuudet. Pajut pystyvät sitomaan itseensä raskasmetalleja, etenkin kadmiumia. Maan puhdistuksessa käytetty paju vaatii jatkokäsittelyn. Lietelannan käyttö pajuviljelmillä mahdol- listaisi ravinteiden kierrätyksen ja voisi parantaa viljelyn kannattavuutta. Pajujen hiilensidontakyky perustuu niiden nopeaan kasvuun ja suureen biomassatuotokseen. Vaikutus on kuitenkin lyhytaikainen, koska pajun maanpäällinen sato korjataan muutaman vuo- den välein. Suurin merkitys hiilivaraston lisäyksessä on tällöin kanto- ja juuribiomassan sekä maan orgaanisen hiilivaraston kasvulla. Turvepelloilla kasvihuonekaasupäästöjen vähentämi- nen voisi onnistua pajun kosteikkoviljelyllä, jossa pohjavedenpintaa nostetaan erilaisin ojitus- ratkaisuin. Viherrakentamisessa pajut soveltuvat erityisesti luonnonmukaiseen hulevesien hal- lintaan sekä kohteisiin, joissa kulutus on suurta, kuten päiväkotien ja koulujen piha-alueille. Pajut voivat myös lisätä monimuotoisuutta rakennetussa ympäristössä. Pajujen rakenteelliset ja kemialliset raaka-aineominaisuudet voisivat mahdollistaa uudenlaisten tuotteiden kehittämisen. Pajun huokoinen puuaine sopii biohiilen valmistukseen. Biohiili on pyrolyysillä valmistettava materiaali, jonka sovellukset perustuvat sen huokoisuuteen. Biohii- lellä on lukuisia mahdollisia käyttökohteita muun muassa aktiivihiilissä, elektroniikkateollisuu- dessa ja maanparannusaineena. Pajusta valmistettava biohiili soveltuu suurten huokosten an- siosta erityisesti maatalous- ja kasvualustakäyttöön. Pyrolyysiprosessissa syntyvillä nestejakeilla on potentiaalia kasvinsuojelukäytössä, mutta niiden kaupallistaminen lupakäytäntöjen mukai- sesti edellyttää tutkimus- ja kehitystyötä. Lyhytkiertopajupuun on todettu sopivan erinomai- sesti biokomposiitteihin, joiden tuotemahdollisuudet ovat laajat erilaisista pakkauksista ruokai- luvälineisiin ja sisustuspaneeleihin. Pajun sisäkuoren pitkistä kuitukimpuista olisi mahdollista valmistaa monia ominaisuuksiltaan erityisiä materiaaleja, kuten esimerkiksi komposiittien vah- vikkeita, kestävää paperia, UV-säteilyä torjuvia ja happea läpäisemättömiä kalvoja sekä huo- koista hiiltä sähköakkuihin. Myös pajun kuoressa esiintyvillä bioaktiivisilla, antimikrobisilla ja antioksidatiivisilla uuteaineilla on monia sovellusmahdollisuuksia lääke-, kosmetiikka-, puhdis- tusaine-, pinnoite- ja elintarviketeollisuudessa. Pajunkuoriuutteiden toiminnallisten ominai- suuksien hyödyntämistä muovia korvaavissa, ympäristöystävällisissä materiaaleissa tutkitaan. Antimikrobisten ominaisuuksiensa ansiosta paju voisi olla mahdollinen turvetta korvaava kui- vikevaihtoehto. Pajunkuoriuutteita voi hyödyntää myös biovärinä selluloosapohjaisille kui- duille, korvaamassa tekstiiliteollisuuden saastuttavia synteettisiä väriaineita. Bioväreillä on myös antimikrobisia ominaisuuksia ja siten potentiaalia lääketieteellisiin sovelluksiin. Biojalostamotasolla pajun käytön kannattavuus perustuu biomassan kokonaisvaltaiseen hyö- dyntämiseen, kaskadikäyttöön, jossa pääkomponenttien lisäksi hyödynnetään arvokkaat uute- aineet ja sivuvirrat. Biojalostamon toiminta edellyttää huomattavasti suurempia ja keskitettyjä viljelypinta-aloja ja laadukkaan raaka-aineen häiriötöntä saantia. Pajubiojalostamon kannatta- vuutta voidaan arvioida vasta, kun on selvillä valmistettavat tuotteet, valmistusprosessit ja nii- den vaatima laitteisto sekä tuotteista saatava hinta. Nykyisellä pajuraaka-aineen hintatasolla pajun viljelymäärä tai viljelyn kannattavuus ei lisäänny ilman merkittäviä tukia. Pelkkä viljelyn lisääminen ei kuitenkaan riitä, vaan on kehitettävä koko ketjua viljelystä käyttöön ja lopputuotteisiin. Tarvitaan pajuraaka-aineen erityisominaisuuksiin perustuvaa tutkimus- ja kehitystyötä sekä tuotteistamista. Lisää tietoa tarvitaan myös pajuvil- jelmien ympäristövaikutuksista, hiilitaseesta, soveltuvuudesta kosteikkokasviksi suopeltojen ja turvesoiden haitallisten ilmastovaikutusten vähentämisessä sekä soveltuvuudesta ravinteiden kierrätykseen ja ekologiseen viljelyyn. Asiasanat: arvotuotteet, biojalostus, biomassa, ekosysteemipalvelut, fraktiointi, hiilen sidonta, lyhytkiertoviljely, monimuotoisuus, paju, Salix, viherrakentaminen, ympäristöhyödyt. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 6 Sisältö 1. Johdanto .................................................................................................................. 8 2. Pajun (Salix L.) suku ja tärkeimmät biomassapajulajit Suomessa .................. 10 2.1. Pajujen yleisiä piirteitä ............................................................................................................................... 10 2.2. Suomen kotimaiset pajulajit biomassapajuina ................................................................................. 11 2.3. Ulkomaiset biomassapajulajit.................................................................................................................. 13 3. Pajujen perinteinen käyttö .................................................................................. 14 4. Pajun lyhytkiertoviljely ........................................................................................ 15 4.1. Pajun lyhytkiertoviljelyn tutkimus Suomessa .................................................................................... 15 4.2. Pajunviljelyn pinta-alat ............................................................................................................................... 15 4.3. Pajuviljelmän perustaminen ja kasvatusketjut .................................................................................. 16 4.3.1. Viljelyaineisto ........................................................................................................................................ 16 4.3.2. Kasvupaikan valinta, viljelmän perustaminen ja hoito .......................................................... 19 4.3.3. Pajuviljelmien tuhot ............................................................................................................................ 21 4.4. Tuotos ........................................................................................................................................................... 22 4.5. Viljely- ja korjuuteknologia ...................................................................................................................... 25 4.5.1. Suorahaketus ......................................................................................................................................... 25 4.5.2. Kokopuuna korjuu ............................................................................................................................... 27 4.5.3. Paalaus ..................................................................................................................................................... 28 4.6. Pajuntuotannon kannattavuus ................................................................................................................ 28 4.7. Lyhytkiertoviljelyn ympäristövaikutukset ............................................................................................ 33 5. Pajujen tarjoamat ympäristöhyödyt ................................................................... 34 5.1. Pajut monimuotoisuuden ylläpitäjinä .................................................................................................. 34 5.2. Pajut jätevesien puhdistuksessa ............................................................................................................. 36 5.3. Pajut saastuneen maan puhdistuksessa .............................................................................................. 39 5.4. Pajut ravinteiden kierrätyksessä ‒ lietelanta ‒ tulevaisuuden optio? ....................................... 42 5.5. Pajut hiilen sitojina ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen turvemailla..................... 45 5.5.1. Paju hiilen sitojana .............................................................................................................................. 45 5.5.2. Päästöjen vähentäminen turvepelloilla ....................................................................................... 45 5.5.3. Päästöjen vähentäminen turvetuotantoalueilla ....................................................................... 47 5.6. Pajut viherrakentamisessa ........................................................................................................................ 48 5.6.1. Puumaiset pajulajit julkisessa viherrakentamisessa ............................................................... 49 5.6.2. Pensasmaiset pajut julkisessa viherrakentamisessa ............................................................... 52 5.6.3. Pajujen käyttö hulevesien luonnonmukaisessa hallinnassa ................................................ 54 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 7 6. Pajun raaka-aineominaisuudet ja käyttö ........................................................... 56 6.1. Pajun rakenteelliset ominaisuudet ja niihin perustuva käyttö .................................................... 56 6.1.1. Puuaine .................................................................................................................................................... 56 6.1.2. Kuori .......................................................................................................................................................... 62 6.2. Pajun kemialliset ominaisuudet ja niihin perustuva käyttö ......................................................... 71 6.3. Pajun käyttö biojalostuksessa ................................................................................................................. 80 6.3.1. Biojalostamo .......................................................................................................................................... 80 6.3.2. Pajun biojalostuspotentiaali ............................................................................................................ 80 6.3.3. Pajun prosessointi biojalostamossa ............................................................................................. 82 7. Visio pajubiojalostamosta .................................................................................... 85 8. Päätelmiä ............................................................................................................... 90 Viitteet .......................................................................................................................... 92 Liitteet ........................................................................................................................ 121 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 8 1. Johdanto Anneli Viherä-Aarnio, Tuula Jyske ja Egbert Beuker Ilmastonmuutoksen hillitseminen, monimuotoisuuden säilyttäminen sekä luonnonvarojen kes- tävä käyttö ovat ihmiskunnan tulevaisuuden kannalta keskeisiä haasteita, joihin vastaamiseksi tarvitaan biokiertotaloutta. Se tarkoittaa fossiilisten raaka-aineiden korvaamista uusiutuvilla biopohjaisilla raaka-aineilla, biomassojen kokonaisvaltaista käyttöä, ravinteiden ja materiaalien kierrätystä sekä valmistusprosessien sivuvirtojen tarkkaa hyödyntämistä. Siirtyminen biokierto- talouteen edellyttää uudenlaista ajattelua ja innovatiivisuutta, mutta samalla se voisi tarjota uusia liiketoimintamahdollisuuksia ja uusia työpaikkoja (Suomen biotalousstrategia 2014). Kes- tävässä siirtymässä biokiertotalouteen tarvitaan myös yhteiskunnan tukea ja erilaisia politiikka- toimia. Biopohjaisilla vaihtoehdoilla voidaan korvata fossiilisia raaka-aineita materiaalien, kemikaalien, lannoitevalmisteiden ja polttoaineiden valmistuksessa. Kasvu- ja kuiviketurpeen tuotantoon tarvitaan korvaavia ratkaisuja energiaturpeen tuotannon vähentyessä. Lupaavia vaihtoehtoja ovat esimerkiksi rahkasammal ja puukuidut puutarhakasvien ja metsäpuiden taimien kasvatuk- seen. Ilmakehän hiiltä voidaan sitoa pitkäikäisiin tuotteisiin tai maaperään biohiilen muodossa. Puun käytön uusia sovelluksia ovat myös hemiselluloosa elintarvikkeiden sakeuttajana ja lig- niini elektroniikassa aktiivihiilenä. Erilaisia antimikrobisia ratkaisuja homeiden, bakteerien ja vi- rusten torjuntaan etsitään metsäbiomassoista ja -sivuvirroista. Ravinteiden kierrätyksellä vaiku- tetaan maaperän hyvinvointiin ja vähennetään haitallisia ympäristövaikutuksia. Pajujen (Salix L.) käyttö ihmisen taloudessa on ollut perinteisesti melko vähäistä rajoittuen lä- hinnä käyttöön rohtona, punontamateriaalina ja nahkojen parkitusaineena. Viimeaikaiset tut- kimukset ovat osoittaneet pajujen puuaineella ja etenkin kuorella olevan kiinnostavia kemialli- sia ja rakenteellisia ominaisuuksia, jotka voisivat mahdollistaa uudenlaisten tuotteiden ja sovel- lusten kehittämisen ja pajujen monipuolisen käytön osana kestävää biokiertotaloutta. Pajubiomassan tuotantoa lyhytkiertoviljelmillä on tutkittu paljon sekä Suomessa että muualla maailmassa sitten 1970-luvun öljykriisin. Pajun lyhytkiertoviljelyn tutkimus ja kehitys on täh- dännyt tuotetun biomassan käyttöön energiaksi polttohakkeena. Energiapajuviljelmien perus- tamisen, hoidon ja korjuun menetelmät tunnetaan hyvin ja se osaaminen voidaan valjastaa tuottamaan pajubiomassaa uusiin tarkoituksiin. Pajujen nopea kasvu, voimakas vesominen ja lisättävyys pistokkaista tekevät niistä sopivia ly- hytkiertoviljelyyn. Pajun suvun suuri lajimäärä ja lajien välinen vaihtelu sekä risteytyminen mah- dollistaisivat tarvittaessa myös suhteellisen nopean kasvinjalostuksen ja kloonien kehittämisen räätälöityjä sovelluksia varten. Pajun lyhytkiertoviljely saattaisi tarjota biomassan tuotannon ohessa ympäristöhyötyjä esimerkiksi hiilen sidonnan, maanpuhdistuksen, jätevesien suodatuk- sen, hulevesien säätelyn ja ravinteiden kierrätyksen muodossa sekä monimuotoisuuden ylläpi- täjänä. Energiapajujen kasvatus polttohakkeeksi on koettu kannattamattomaksi. Viljelijöiden ansain- tamahdollisuuksia voitaisiin ehkä parantaa siten, että suunnataan biomassan tuotanto ja käyttö korkeamman lisäarvon tuotteisiin, hyödynnetään biomassa kaikilta osiltaan ja samalla käyte- tään kasvavia pajuja ympäristön kannalta hyödylliseen toimintaan. Yhteiskunnallisten hyötyjen tuottaminen pajun kasvatuksessa voisi mahdollistaa julkisten tai markkinapohjaisten kannusti- mien käyttöönoton, joka osaltaan voisi parantaa tuotannon kannattavuutta. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 9 Tämän raportin keskeinen tavoite on tarkastella lyhytkiertopajun viljelyn mahdollisuuksia ja tuotetun raaka-aineen kokonaisvaltaista hyödyntämistä ja siten kestävän biokiertotalouden monipuolistamista. Raportissa tehdään katsaus pajun biologisiin ominaisuuksiin, lyhytkiertovil- jelyn perusteisiin, riskeihin ja kannattavuuteen. Lisäksi tarkastellaan pajuviljelmien ympäristö- vaikutuksia ja mahdollisia ympäristöhyötyjä. Pajun raaka-aineominaisuuksia ja käyttömahdolli- suuksia tarkastellaan nostaen esiin uusimpia tutkimustuloksia ja sovellusmahdollisuuksia. Lo- puksi tarkastellaan pajun kokonaisvaltaista käyttöä biojalostuksessa ja jalostamojen toiminta- edellytyksiä, nojautuen Luken asiantuntija-arvioihin, sillä kannattavuustarkastelujen pohjaksi ei ole vielä saatavilla ylös-skaalattuja esimerkkejä. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 10 2. Pajun (Salix L.) suku ja tärkeimmät biomassapajulajit Suomessa Anneli Viherä-Aarnio 2.1. Pajujen yleisiä piirteitä Pajun (Salix L.) suku on hyvin suuri, siihen arvioidaan kuuluvan noin 450 lajia (Christenhusz ym. 2017), joskin arviot lajien määrästä vaihtelevat suuresti pajujen risteytymisen ja lajinsisäisen muuntelun vuoksi. Pajun suku kuuluu pajukasvien heimoon (Salicaceae) yhdessä poppelien (Populus L.) kanssa. Pajut ovat puuvartisia kasveja, joiden kasvutapa ja koko vaihtelee paljon lajien välillä. Suurimmat pajulajit voivat kasvaa yli 30-metrisiksi puiksi, kun taas pienimmät ovat tuskin kymmensenttisiä maanmyötäisiä varpuja. Valtaosa pajuista on kuitenkin 1‒5 metrin kor- kuisia pensaita tai pieniä puita (Christenhusz ym. 2017). Pajun suvun levinneisyys keskittyy pohjoisen pallonpuoliskon lauhkeaan ja viileään ilmasto- vyöhykkeeseen, kun taas eteläisellä pallonpuoliskolla kasvaa alkuperäisenä vain yksi pajulaji, humboldtinpaju (Salix humboldtiana) (Viherä-Aarnio & Hytönen 2020a). Useimmat pajulajit kukkivat varhain keväällä, Suomessa huhti-kesäkuussa. Pajut ovat pääosin kaksikotisia ja hyönteispölytteisiä. Pajujen pienet siemenet voivat lenninkarvojensa turvin len- tää tuulen mukana pitkiäkin matkoja. Pajut leviävät ja uudistuvat tehokkaasti myös oksien tai- vukkaista ja vesomalla. Jokien varsilla kasvavat lajit leviävät myös katkenneista oksista virran kuljettamina (Budde ym. 2011). Pajut ovat pioneerikasveja, jotka suosivat avoimia, kosteita kas- vupaikkoja sekä ihmisen toiminnan paljastamaa maata. Useimmat niistä sietävät hyvin tulvaa (Glenz ym. 2006) ja viihtyvät vesistöjen varsilla sekä tulvarannoilla. Metsätaloudellista merkitystä on puumaisilla ja kookkaiksi kasvavilla pajuilla jokien suistoissa ja tulvaisilla alueilla, joilla muut puulajit eivät menesty. Esimerkiksi Argentiinassa, Paraná -joen suistoalueella harjoitetaan jalostettujen pajukloonien viljelyyn perustuvaa metsätaloutta, joka tuottaa puuta sekä mekaaniseen jalostukseen että sellu- ja paperiteollisuudelle (Cerrillo ym. 2018, Viherä-Aarnio & Hytönen 2020b). Pajuja käytetään myös jokirantojen ja rinnemaiden eroosion torjunnassa (Wilkinson 1999) (Kuva 1) sekä peltometsätalous (agro-forestry) -puina, jolloin ne voivat tuottaa polttopuuta, rehua, rakennus- ja huonekalupuuta (Gupta ym. 2014). Kuva 1. Jokirannan eroosion torjumiseksi istutettuja kookkaita pajupistokkaita. Paraná-joen suisto, Argentiina (vas.). Salix matsudana × alba -kloonin 6-vuotias pajuviljelmä, jonka puut ovat 15‒20 metrin pituisia. Puut on karsittu 5‒6 metrin pituuteen. El Milagro, Cipoletti, Rio Negro, Patagonia (oik.). Kuvat: Anneli Viherä-Aarnio. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 11 2.2. Suomen kotimaiset pajulajit biomassapajuina Suomessa kasvaa alkuperäisinä 21 pajulajia, 6 alalajia ja lukuisia lajien välisiä risteymiä. Pajuille ominaisen helpon risteytymisen seurauksena voi tavata yksilöitä, joilla on kolmen tai neljänkin kantalajin tuntomerkkejä (Väre ym. 2021), mikä tekee pajujen lajinmäärityksen joissakin tapauk- sissa vaikeaksi. Luonnonvaraisten pajujemme joukkoon mahtuu pajun suvun kasvutapojen ja mittojen koko kirjo maata myöden suikertavista varvuista kookkaisiin pensaisiin ja puihin. Puu- maisiksi kasvavina mainitaan tavallisesti raita (S. caprea) ja viitahalava (S. pentandra), mutta myös mustuvapaju (S. myrsinifolia), talvikkipaju (S. pyrolifolia) ja jokipaju (S. triandra) voivat joskus olla pieniä puita (esimerkkejä kotimaisista lajeista kuvassa 2). Useimmat kotimaiset lajit esiintyvät jokseenkin yleisinä koko maassa tai siten, että niiden levin- neisyysalue painottuu joko Etelä- ja Keski-Suomeen tai Pohjois-Suomeen (Väre ym. 2021). Ko- timaisten pajujen joukkoon mahtuu myös ääriharvinaisuuksia, kuten rauhoitettu talvikkipaju. Biomassapajuina kiinnostavimpia ovat pysty- ja nopeakasvuiset sekä voimakkaasti vesovat lajit. Nopeakasvuisten energiapajujen etsinnät 1970-luvulla tuottivat tulokseksi klooneja seuraavista kotimaisista lajeista: raita, tuhkapaju (S. cinerea), mustuvapaju, viitahalava, kiiltopaju (S. phylici- folia) ja jokipaju (Viherä-Aarnio 1989). Seuraavassa nostetaan esiin niiden joitakin huomionar- voisia erityispiirteitä. Kotimaisten pajulajien diversiteetti on suuri, ja myös lajeilla, joita ei tässä mainita, voisi olla potentiaalia arvokemikaalien lähteinä tai risteytysjalostuksessa, jos esimer- kiksi pyritään lisäämään näiden yhdisteiden pitoisuuksia tai parantamaan resistenssiominai- suuksia viljelypajuissa. Raita on todennäköisesti kotimaisista pajulajeista nopeakasvuisin. Sen kantovesat voivat kas- vaa yli 3-metrisiksi yhden kasvukauden aikana (Heino 1983). Raita voi kasvaa hyvin monenlai- silla kasvupaikoilla, mutta se suosii kalkkipitoisia maita (Enescu ym. 2016). Raita viihtyy muita pajulajeja kuivemmilla kasvupaikoilla ja sietää heikommin pysyvää tulvaa ja veden kyllästämää maata (Talbot ym. 1987). Raidalla on kyky kerätä itseensä maasta raskasmetalleja (Cd ja Zn), ja sitä voidaan käyttää saastuneiden maiden puhdistamiseen (Enescu ym. 2016 viitteineen). Rai- dalla on laaja ja erityisen hyvin kehittynyt hienojuuristo, minkä ansiosta se on eroosiolle herkillä rinteillä keskeinen maansitoja (Enescu ym. 2016 viitteineen). Raita on hirven suosima ravinto- kasvi (Seiskari 1956). Raita ja sen hybridit ovat myös alttiita lehtikuusen-raidankeltaruosteelle (Melampsora caprearum). Raidan käytön biomassaviljelmillä on estänyt sen pistokkaiden heikko juurtuvuus. Viitahalava on puu tai kookas, tavallisesti 2‒14 metrin korkuinen pensas. Viitahalavan kasvu- paikkoja ovat rannat, kosteat ja runsasravinteiset metsät, lehto- ja lettokorvet, märät niittyojat ja tienvarret. Halava sietää erittäin hyvin tulvaa ja kasvupaikan märkyyttä (Glenz ym. 2006). Muiden kasvupaikkavaatimustensa suhteen se on melko indifferentti tai lievästi emäksisyyttä suosiva (Jonsell 2000). Tosin sen mainitaan kasvavan myös happamilla (pH 4.5) turvemailla (Stott 1984, viitattu julkaisussa: Pohjonen 1991). Mustuvapaju on kotimaisista lajeista saanut eniten huomiota mahdollisena biomassapajuna (Lumme & Törmälä 1988, Honkanen 1994, Pohjonen 2015). Mustuvapaju on tavallisesti 1‒6 metrin korkuinen pensas. Mustuvapaju sietää hyvin tulvaa ja kasvupaikan märkyyttä (Glenz ym. 2006). Maaperän happamuuden suhteen se on indifferentti (Jonsell 2000). Mustuvapaju tun- netaan korkeista fenoliglykosidien, erityisesti salisiinin ja salikortiinin, pitoisuuksista (Julkunen- Tiitto 1986, Galambosi & Jokela 2009), mikä tekee siitä myös potentiaalisen arvokemikaalien lähteen. Tuhkapaju on pystykasvuinen, yleensä 2‒4 metrin korkuinen pensas. Energiametsä- kokeissa se ei osoittautunut erityisen lupaavaksi (Pohjonen 1991), mutta huomionarvoista on sen menestyminen kosteilla ja märilläkin kasvupaikoilla ja erityisen hyvä tulvansietokyky (Glenz Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 12 ym. 2006). Se voi kasvaa turve-, savi-, hiekka- sekä soramailla, ja ravinteisuuden suhteen keski- ja runsasravinteisilla mailla (Jonsell 2000). Kiiltopaju kasvaa yleensä 0,5‒3 metrin korkuiseksi pensaaksi. Kiiltopaju on maamme yleisin pajulaji ja sopeutunut hyvin monenlaisille kasvupai- koille. Maaperän happamuuden suhteen se on indifferentti. Biomassapajuna kiiltopaju on osoittautunut lupaavaksi, esimerkiksi Haapaveden Piipsannevalla se ylsi 7,9 tn/ha/v keskimää- räiseen kuiva-ainetuotokseen tavallista pidemmällä 10 vuoden kiertoajalla (Hytönen & Saar- salmi 2009, ks. kappale 4.4). Jokipaju on tavallisesti 2–5 metrin korkuiseksi kasvava pensas. Jokipaju on hyvin tulvaa sietävä avointen jokirantojen paju, jota kasvaa meillä luonnonvaraisena Pohjois-Suomen suurten jokien varsilla. Sitä on myös viljelty punontapajuna. Jokipaju on erit- täin hyvä juurtumaan. Jokipajun kuiva-ainetuotos Haapaveden Piipsannevalla oli keskimäärin 6,2 tn/ha/v viiden kasvukauden ajalla (Hytönen ym. 1995, ks. kappale 4.4). Kuva 2. Kotimaisia pajulajeja. Ylärivi: raita (vas.), viitahalava (oik.), keskirivi: talvikkipaju (vas.), tunturipaju (S. glauca) (oik.), alarivi: lettopaju (S. myrsinites) (vas.) ja jokipaju (oik.). Kuvat: Anneli Viherä-Aarnio. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 13 2.3. Ulkomaiset biomassapajulajit Energiametsätutkimusten alkaessa 1970-luvulla nopeakasvuisten pajujen etsijöiden huomion saivat erityisesti maahamme aiemmin tuodut punontapajut pitkine nopeakasvuisine vesoineen (ks. luku 3). Lisäksi energiametsäkokeiluihin tuotiin lisää ulkomaisia aineistoja etenkin Ruotsista, ja lisäksi mm. entisestä Neuvostoliitosta. Tärkeimmät biomassapajuina Suomessa viljellyt lajit ovat koripaju (S. viminalis), siperianpaju (S. schwerinii) ja vannepaju (S. dasyclados). Myös ny- kyisin saatavilla olevat jalostut kaupalliset kloonit perustuvat näiden lajien perimään. Koripaju (S. viminalis) on pystykasvuinen, tavallisesti 2–6 metrin korkuinen pensas tai joskus pieni puu. Korkein Suomessa mitattu koripaju on 10-metrinen (Kauppila ym. 2021). Koripajun vesat ovat pitkiä ja notkeita, mistä syystä se on ollut tärkeä punontapaju. Lyhytkiertoviljelyko- keissa ja käytännön viljelyksissä se on myös ollut yksi tuottoisimmista vannepajun ohella (Ferm 1985). Koripajun levinneisyys ulottuu Keski- ja Kaakkois-Euroopasta pitkälle Siperiaan (Väre ym. 2021). Koripaju on ollut viljelyssä niin pitkään, että villin luonnonpajun levinneisyyttä ei voida varmuudella sanoa. Koripajun kasvupaikkoja luonnossa ovat jokien ja järvien tulvaiset ja ravin- teiset rannat. Myös koripaju sietää hyvin tulvaa (Glenz ym. 2006). Koripaju on keskeinen bio- massapaju, ja esimerkiksi Ruotsin energiapajujen jalostusohjelma perustuu pitkälti koripajuun. Myös Suomessa se oli yksi lajiristeytyksissä käytetyistä lajeista. Siperianpaju (S. schwerinii) on koripajua puumaisempi, yleensä 4‒8 metrin korkuiseksi kasvava pensas tai useimmiten pieni puu. Sen Suomessa mitattu ennätyskorkeus on 10,3 m. Sille on ominaista pysty kasvutapa, mikä on koneellisesti korjattavan biomassapajun toivottava omi- naisuus. Siperianpaju esiintyy luonnonvaraisena Itä-Siperiassa ja Kaukoidässä, Baikalista itään, Kamtsatkalla ja Japanissa, missä sen kasvupaikkoja ovat jokien hiekka- ja sedimenttisärkät ja rantakasaumat. Siperianpaju on sopeutunut mantereiseen ilmastoon. Ruotsin pajunjalostusoh- jelmassa siperianpajua on käytetty sen edullisen kasvutavan vuoksi, sekä parantamaan ruos- teenkestävyyttä. Siperianpaju ja sen risteytysjälkeläiset ovat olleet aineistoina biohiilitutkimuk- sissa (Rasa ym. 2021, ks. kappale 6.1.1). Vannepaju (S. dasyclados) on yleensä 3‒6 metrin korkuinen, leveäkasvuinen pensas tai pieni puu, jonka suurin mitattu yksilö Suomessa on 10,2-metrinen. Tämän tärkeän punontapajun ja energiapajun taksonomiassa ja nimistössä on hieman sekavuutta, ja siitä on käytetty myös ni- meä S. burjatica (Pohjonen 1991) ja S. gmelinii (Väre ym. 2021). Vesipaju, josta on ollut käytössä erilaisia merkintätapoja, kuten esimerkiksi S. cv. Aquatica, S.’Aquatica’ ja S. ’Aquatica Gigantea Korso’, on vannepajun hedeklooni (Larsson 1995, Väre ym. 2021). Tämä kuuluisa vesipajuklooni tuotiin Suomeen Tanskasta 1950-luvun alussa, kun puunjalostusteollisuudessa oltiin kiinnostu- neita raaka-aineen tuottamisesta lyhytkiertoviljelyn periaatteella (Hagman 1976). Vesipajusta tuli sittemmin tärkeä energiapajuviljelmien koekasvi. Se olikin nopeakasvuinen ja hyvin tuot- toisa. Osoittautui kuitenkin, että se on altis pajunruosteelle eikä ole kestävä esim. Pohjanmaan turvesuonpohjilla (Hytönen & Saarsalmi 2009). Lisäksi sen leveä ja osittain lamoava kasvutapa on haittana koneellisessa korjuussa. Tässä raportissa käytetään jatkossa, viitattaessa aiempiin tutkimuksiin, vanne- ja vesipajusta alkuperäisissä tutkimusjulkaisuissa käytettyjä laji- ja lajikenimiä. Näiden keskeisten biomassa- pajujen taksonomia on edelleen selvityksen kohteena, ja esimerkiksi Suomen puu- ja pensas- kasviossa (Väre ym. 2021) oleva vannepajusta käytetty nimi on vielä tarkistettavana (Väre 2022). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 14 3. Pajujen perinteinen käyttö Anneli Viherä-Aarnio Pajujen notkeiden ja pitkien vesojen käyttö erilaisiin punonta- ja sidontatöihin on yksi pajujen vanhimpia käyttömuotoja jo Rooman valtakunnan ajalta (Makkonen 1975). Pajukorit olivat tär- keitä kappaletavaran kuljetuksessa ja kaupankäynnin kehittymisen edellytys. Korinpunonta oli Euroopassa merkittävä elinkeino viime vuosisadan alkupuolelle asti (Ilén 2004). Pajua myös vil- jeltiin monissa Euroopan maissa. Johtavia maita olivat Ranska, Saksa ja Hollanti. Esimerkiksi Ranskassa oli 100 000 ha pajuviljelmiä vuonna 1909 (Nordberg 1928). Myös Suomessa on tehty aloitteita kotimaisen punontamateriaalin tuottamiseksi pajuviljelmillä (Flinta 1882, Nordberg 1928, Tapio 1965). Suomessa päre ja tuohi olivat tärkeimmät punonta- materiaalit, eikä pajulla ei ollut yhtä suurta merkitystä lukuun ottamatta Pohjanmaata, jonne syntyi korimestarien ylläpitämä pohjalainen kopantekoperinne (Ilén 2004). Suomessa on käy- tetty paljon luonnonpajuja, kuten kiiltopajua, tuhkapajua, virpapajua (S. aurita) ja mustuvapajua (Rajala 1987). Käsityöpajun suunnitelmalliseen viljelyyn siirryttiin koritavaran määrä- ja laatu- vaatimusten kasvaessa (Ilén 2004). Punontapajulta edellytettiin, että sen vesat olivat hienoja ja sitkeitä sekä helppoja kuoria ja halkaista. Lisäksi pajun piti tuottaa huononlaisessakin maassa ja tiheästi istutettuna riittävä sato mahdollisimman hoikkia, oksattomia vesoja. Punontapajuina viljeltiin harvoja, tarkoin tunnettuja lajeja kuten jokipaju, koripaju, punapaju (S. purpurea) ja valkosalava (S. alba) (Nordberg 1928). Pajuista on tehty koreja, pullokoreja, rasioita, astioita, tarjottimia, korituoleja, kalanpyydyksiä ja erilaisia taidekäsitöitä. Hienoimpiin punontatöihin so- pivat mm. punapaju ja jokipaju, kun taas karkeampiin punontatöihin ja vanteiksi sopivat van- nepaju, huurrepaju (S. acutifolia), koripaju ja mesipaju (S. × smithiana) (Tapio 1965). Viime vuosikymmeninä erilaisten luonnonmateriaalien arvostus on kasvanut ja sen myötä pa- jun käyttö käsi- ja taideteollisuudessa, sisustus- ja koristemateriaalina sekä erilaisissa puutar- harakenteissa. Punontatöiden suosio on kasvanut, ja hyvälaatuisesta punontapajusta on ollut pulaa (Ilén 2004). Viimeisin laaja punontapajun kasvatuskokeilu tehtiin käsityöpajun tuotannon ja jalostuksen kehittämishankkeessa Pohjois-Savossa, jossa kokeiltiin kaikkiaan 300 pajutakso- nin kasvatusta (Ilén 2001). Pajujen kuorta on käytetty perinteisesti nahan parkitsemiseen (Laakso 2017). Pajun kuorella on parkittu kaikkien hienoimpia nahkoja, koska se tekee nahat erittäin pehmeiksi ja kauniin väri- siksi (Tapio 1965). Värjäyksessä pajun kuorella saadaan aikaan erilaisia ruskean sävyjä (ks. kap- pale 6.2). Pajun kuoresta ja lehdistä tehdyllä keitoksella on hoidettu tulehduksia ja lievitetty kipuja jo tuhansien vuosien ajan (ks. kappale 6.2). Pajun lehtiä on käytetty kotieläinten ravintona mm. keräämällä lampaille kerppuja talveksi. Lehtimassa sisältää runsaasti kivennäisaineita ja raakavalkuaista, mutta pajunlehtien korjuu ja säilöntä on hankalaa (Näsi & Pohjonen 1981). Luonnossa monet pajulajit ovat tärkeitä ravinto- kasveja riistaeläimille, kuten hirvelle, jäniksille ja riekolle (Seiskari 1956). Pajujen puuaine soveltuu moniin tarkoituksiin. Suomessa puumaiseksi kasvavista pajuista raita on käytännössä ainoa, jolla voisi olla käyttöä perinteisessä puunjalostuksessa. Se jää kuitenkin yleensä kooltaan pieneksi ja tekniseltä laadultaan heikoksi nopean ränsistymisen ja lahovikojen vuoksi. Raidasta on valmistettu erilaisia käyttöesineitä, pakkauslaatikoita, lippaita, puukenkiä, aidaksia, työkalujen varsia sekä hammastikkuja, ja sitä on käytetty myös vanerin sokkopuuna ja massateollisuudessa (Fagerstedt ym. 2016). Raidan juuripahkat ovat erityisen arvostettuja ko- riste-esineiden raaka-aineena. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 15 4. Pajun lyhytkiertoviljely 4.1. Pajun lyhytkiertoviljelyn tutkimus Suomessa Anneli Viherä-Aarnio Lyhytkiertoviljelyllä tarkoitetaan nopeakasvuisten, vesasyntyisesti uudistuvien lehtipuulajien kasvattamista lyhyin kiertoajoin tiheässä kasvatusasennossa ja käyttämällä tehokkaita maan- muokkaus-, pintakasvillisuuden torjunta- ja lannoituskäsittelyjä (esim. Hytönen ym. 1985, Poh- jonen 1995, Hytönen 1996). Työvaiheet on koneellistettu pitkälle. Lyhytkiertoviljelyllä tavoitel- laan mahdollisimman suurta biomassan tuotosta lyhyellä kiertoajalla. Suomessa kiinnostus metsäpuiden lyhytkiertoviljelyyn virisi 1970-luvun alussa, kun öljyn hinnan nousu loi tarpeen löytää kotimaisia uusiutuvia energialähteitä (Hakkila ym. 1978, Hakkila 1985). Pajuilla on monia lyhytkiertoviljelyn kannalta edullisia ominaisuuksia (ks. kappale 4.3.1), ja siksi ne saivat keskeisen roolin 1970-luvulla käynnistyneissä ja myöhemmissäkin tutkimuksissa, joita on maassamme ollut useita (esim. Pohjonen 1974, Hakkila ym. 1978, Hakkila 1985, Lumme ym. 1984, Tahvanainen 1995). Aiemmat tutkimukset ovat tuottaneet runsaasti tietoa pajun lyhyt- kiertoviljelmien perustamisesta ja hoidosta, viljelyaineistoista, tuotoksesta, riskeistä, korjuusta ja kannattavuudesta. Myös Ruotsissa tehdyn energiapajututkimuksen tulokset ovat suurelta osin sovellettavissa Suomeen. Myöhemmissä, 2000-luvun tutkimuksissa on keskitytty alkutuotannon sijasta pajujen raaka-ai- neominaisuuksiin ja käyttöön. Merkittävä avaus oli VTT:n ja Aalto-yliopiston yhteisprojekti ”Pa- jubiomassan rakenteen hallittu purkaminen”, jossa tutkittiin pajun rakennetta ja kemiaa sekä nykyistä tehokkaampaa hyödyntämistä vuosina 2014‒2015. Pajun käyttöä biohiilen ja muiden pyrolyysituotteiden raaka-aineena, komposiiteissa sekä pajunkuoren kemiaa ja bioaktiivisia ominaisuuksia on tutkittu viime vuosina aktiivisesti sekä Lukessa että muissa tutkimusorgani- saatioissa. Turvepeltojen hiilipäästöjen vähentämiseen tähtäävissä kosteikkoviljelytutkimuk- sissa paju on yksi koekasvi. 4.2. Pajunviljelyn pinta-alat Paula Jylhä ja Anneli Viherä-Aarnio Useista pajunviljelyn tutkimus- ja edistämishankkeista huolimatta pajun kasvatus ei ole Suo- messa saanut pysyvää suosiota, vaan viljelyinnostus on kausittain syntynyt ja jälleen laantunut. Heino ja Hytönen (2016) selvittivät pajun viljelypinta-alaa Suomessa ja Euroopan maissa säh- köposti- ja puhelinkyselynä vuonna 2015. Ruotsi on pajunviljelyn johtava maa Euroopassa. Siellä ensimmäiset kaupalliset pajuviljelmät perustettiin 1980-luvun puolivälissä. Pajun viljelyala oli suurimmillaan 16 000‒17 000 ha, mutta se oli vähentynyt noin 10 000 hehtaariin vuoteen 2015 mennessä (Heino & Hytönen 2016). Myös Tanskassa (4 500 ha) ja Britanniassa (4 100 ha) pajua on viljelty melko paljon ja Latvias- sakin runsaat 1 600 ha, kun taas Virossa pajuviljelmien pinta-ala oli vain noin 50 ha (Heino & Hytönen 2016). Ruotsissa energiapajun tuotannon volyymi on vaihdellut voimakkaasti riippuen pajunviljelyyn saatavilla olleesta tuesta, ja energiaverotus on puolestaan vaikuttanut biopoltto- aineiden kysyntään (Mola-Yudego & Pelkonen 2008). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 16 Pajun viljelypinta-ala Suomessa oli vuonna 2015 vain murto-osa Ruotsin viljelmiin verrattuna, Heinon ja Hytösen (2016) arvion mukaan kaikkiaan 110 ha. Viljelmät sijaitsivat Oulun eteläpuo- lisessa osassa maata ja olivat kooltaan alle puolesta yli viiteen hehtaariin. Kiinnostus pajua koh- taan on lisääntynyt sen raaka-aineominaisuuksien ja uusien käyttömuotojen sekä uusiutuvan energian käyttöä edistävän ilmastopolitiikan myötä (Heino & Hytönen 2016). Suomen tämän- hetkistä pajunviljelyn pinta-alaa ei tiedetä tarkasti. Energiapajun viljelylle haettiin tukea vuosina 2015‒2020 yhteensä noin 160 hehtaarille (Häggvik, U.-E., Pohjanmaan ELY-keskus, sähköposti 4.6.2021). Pajupistokkaita tuottavasta yrityksestä saatu arvio tämänhetkisestä pajunviljelypinta- alasta on 70 ha (Suutari, M., Carbons Finland Oy, sähköposti 29.9.2021). 4.3. Pajuviljelmän perustaminen ja kasvatusketjut 4.3.1. Viljelyaineisto Anneli Viherä-Aarnio Lyhytkiertoviljelmällä kasvatettavan pajun tulee olla viljelypaikan ilmastoon sopeutunut sekä taudin- ja tuholaisten kestävä. Sen tulee sietää toistuvia korjuita ja vesoa voimakkaasti korjuun jälkeen, kasvaa nopeasti sekä tuottaa hyvin ja halutunlaista biomassaa. Pajun vesojen kasvuta- van pitää olla pysty, jotta koneellinen korjuu sujuu vähäisin vaurioin. Viljelyyn käytettävien pis- tokkaiden pitää juurtua hyvin. Lisäksi viljeltävän pajukloonin pitää olla kyseiselle kasvupaikalle sopiva, mitä tulee maan ravinteisuuteen, happamuuteen ja märkyyteen. Pajulajien ja -kloonien välillä on suuria eroja kaikissa edellä mainituissa ominaisuuksissa (esim. Lepistö 1978, Viherä- Aarnio 1987, Lumme & Törmälä 1988, Glenz ym. 2006). Lyhytkiertopajujen viljelyaineistoa on Suomessa hankittu sekä kotimaisilla keräyksillä että tuo- malla pajuklooneja ulkomailta (Lepistö 1978, Pohjonen 1991). Keräysten tuloksena koottiin sa- toja klooneja kotimaisista lajeista ja aiemmin punontapajuiksi tuoduista lajeista (ks. kappaleet 2.2 ja 2.3). Tutkimustarkoituksiin pajuklooneja on tuotu pääasiassa Ruotsin energiametsäohjel- masta, mutta myös entisestä Neuvostoliitosta. Käytännön viljelmien perustamiseen on nykyisin saatavilla kaupallisia ruotsalaisia pajulajikkeita. Lyhytkiertopajujen viljelyaineistojen kestävyydestä ja tuotoksesta kivennäismaapelloilla ja tur- vesuonpohjilla on kertynyt tietoa useassa aiemmassa tutkimushankkeessa. Pohjonen (1991, 2015) on tehnyt kattavat katsaukset Suomessa tehtyihin lajikekokeisiin. Lajiketesteissä ja viljelmillä on kokeiltu periaatteessa neljänlaista aineistoa: 1) nopeakasvuisia, eteläistä alkuperää olevia koripaju- ja vannepajuklooneja, joiden tuotos on korkea, mutta tal- venkestävyys heikko, 2) kotimaisten mustuvapajun ja kiiltopajun klooneja, jotka ovat hyvin so- peutuneita ilmastoon, mutta niiden alkukehitys on hidasta ja siksi ne vaativat pidemmän kier- toajan, 3) Ruotsin pajunjalostusohjelmassa risteyttämällä kehitettyjä kaupallisia klooneja, joi- den menestymisestä pohjoisemmassa Suomessa on vielä melko vähän tietoa, sekä 4) Metsän- tutkimuslaitoksessa 1980-luvulla tehdyistä lajiristeytyksistä saatuja jälkeläistöjä ja klooneja. Eteläiset koripajukloonit ovat kasvupaikan suhteen vaativia. Ne ovat tuotokseltaan hyviä vain Etelä-Suomen hyvillä peltomailla, pohjoisempana ne eivät menesty, ja turvemailla ne vaativat maaperän pH:n nostamisen kalkituksella ja voimakkaan lannoituksen. Vannepajukloonit sekä vesipajuna myös tunnettu klooni E4856 antoivat aluksi ennätyssatoja, kuten esimerkiksi klooni E4856 Rovaniemen Apukassa, mutta sitten klooni paleltui kantoja myöden (Pohjonen 1974). Vannepajut osoittautuivat sittemmin alttiiksi ruosteelle (Melampsora epitea), joka heikentää Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 17 myös talveentumista, joten vannepajujen käytöstä biomassaviljelmillä luovuttiin. Eri pajukloo- neilla saavutettuja kuiva-ainetuotoksia on koottu taulukoihin 1 ja 2 (kappale 4.4.). On huomat- tava, että pieniltä, hoidetuilta koeruuduilta saadut tuotostulokset antavat usein käytännön vil- jelmiin nähden yliarvioita. Pohjoisempana Suomessa nopeakasvuiset eteläiset koripajualkuperät eivät ole kestäviä sikäläi- sessä ilmastossa vaan paleltuvat, ja niiden elävyys ja tuotos jää heikoksi. Limingan Hirvinevalla (64˚42’N, 25˚20’E) niin kävi kaikille 300 Ruotsista saadulle koripajukloonille. Nopean kasvun ja korkean tuotoksen taustalla on syksyllä pitkään jatkuva kasvu ja liian myöhäinen talveentumi- nen. Lumme & Törmälä (1988) osoittivat, että nopean kasvun ja vesojen talvenkestävyyden välillä oli merkitsevä negatiivinen riippuvuus. Kotimainen mustuva- ja kiiltopaju olivat paikalliseen ilmastoon sopeutuneita, talveentuivat ajoissa ja välttyivät pakkasvaurioilta, mutta niiden tuotos jäi pienemmäksi Limingan Hirvinevalla (Lumme & Törmälä 1988). Pohjonen (1991, 2015) päätyikin suosittelemaan mustuvapajun kas- vatusta pohjoisilla alueilla. Kiiltopajun kasvu oli erittäin hyvä Haapaveden Piipsannevalla (64˚06’N, 25˚36’E), 10 vuoden kiertoajalla sen kuiva-ainetuotos oli 7,9 tn/ha/v, kun taas vanne- pajukloonit (P6011, E4856) olivat tuhoutuneet kokeen aikana tyystin (Hytönen & Saarsalmi 2009). Kotimaisista pajuklooneista muodostunut ’Jysky’ syntyi, kun Kannuksesta Joensuuhun ja edel- leen Jyskyn ja Siikasalmen tilalle lähetetyt 60 parhaaksi arvioitua kloonia menivät monistusvai- heessa sekaisin. Tuloksena oli mustuva- ja kiiltopajun sekoitus, josta käytetään toisinaan nimi- tystä lajike, mutta se ei kuitenkaan ole virallinen, rekisteröity lajike. Mantereisesta ilmastosta Itä-Siperiasta peräisin oleva siperianpaju on osoittautunut meillä alt- tiiksi keväthalloille ja jänikselle hyvin kelpaavaksi (Pohjonen 2015). Suomeen on tuotu kolmea erilaista siperianpajukantaa: Olavi Luukkasen Amur-joelta tuoma, Lauri Kärjen tuoma klooni SU8955 ja Voronezin kanta, ’Amgunskaja’. Suomeen on tuotu lajike- ja viljelykokeisiin sekä käytännön viljelmille pidemmälle kehitettyjä lajikkeita sitä mukaa kun Ruotsin pajunjalostusohjelma on edennyt. Viime vuosina aloitetuista biomassapajuviljelmistä suurin osa on perustettu juuri näillä kaupallisilla klooneilla. Niiden me- nestymisen ja käyttömahdollisuuksien ymmärtämiseksi Suomessa on syytä valottaa niiden ja- lostamistyön taustaa: Ruotsissa energiaviljelmillä kasvatettavien puulajien valinta ja jalostus suunnattiin vuonna 1984 koskemaan vain sen lupaavinta osaa: pajujen kasvatusta peltomailla Etelä-Ruotsissa (Gull- berg 1988). Ohjelma keskittyi koripajuun, mutta myös vannepajua pidettiin lupaavana. Aluksi Ruotsin pajunjalostusohjelma painottui ruotsalaiseen ja keskieurooppalaiseen aineistoon, mutta geneettistä taustaa laajennettiin keräämällä aineistoa Venäjältä, Kirovin alueelta sekä Si- periasta Novosibirskistä ja Amurilta. Keräykset sisälsivät koripajun klooneja ja lisäksi sen lähi- sukulaista, siperianpajua. Näiden lajien välisillä risteytyksillä on pyritty yhdistämään eri lajien toivottuja ominaisuuksia ja samalla saamaan aikaiseksi heteroosia (Åhman & Larsson 1994). Ohjelmassa on tuotettu suuri määrä erilaisia yhdistelmiä siten, että toisena vanhempana oli biomassaviljelmillä hyvin menestyneeksi tiedetty klooni ja toisena Keski-Euroopan ja Venä- jän keräyksistä saatu klooni. Jalostusohjelmassa on keskitytty seuraavien ominaisuuksien parantamiseen: korkea ja stabiili biomassan tuotos, resistenssi pajuruosteelle (Melampsora epitea), resistenssi lehtikuoriaisia vastaan (pajunviherkalvaja (Phratora vitellinae), isoviherkalvaja (P. vulgatissima), pajunälvikäs (Galerucella lineola)), pakkasenkestävyys sekä sopeutuminen lämpimille ja kuiville viljelymaille. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 18 Ruosteen- ja talvenkestävyyttä on lisätty käyttämällä risteytyksissä erityisesti siperianpajun ’Amgunskaja’ -kloonia, joka löytyykin useiden nykyisten kaupallisten kloonien sukupuusta. Tes- taustoiminta keskittyy Etelä-Ruotsiin, pohjoisin toimintapaikka on kloonikokoelma Lännäsissä Ångermanlandissa, noin Tukholman korkeudella (Gertsson, B., Lantmännen Ab, sähköposti 24.9.2021). Ruotsissa pajunjalostus on ollut kaupallista toimintaa vuodesta 1987. Lantmännen Ab tekee lajikekehitystä, ja Salix Energi Europa (SEE) hoitaa pistokastuotannon ja markkinoinnin (Gertsson, B., Lantmännen Ab, suull. 27.5.2016). Vuonna 2011 perustettiin myös toinen pajun jalostusta tekevä yhtiö, European Willow Breeding (EWB). Salix Energi Europan myymistä kaupallisista ruotsalaisista klooneista voisivat periaatteessa olla Suomen oloihin sopivimpia ns. kolmannen sukupolven lajikkeet, joiden kehittämisessä on eri- tyisesti kiinnitetty huomiota kestävyyteen ja käytetty jonakin risteytysvanhempana joko siperi- anpajun ’Amgunskajaa’ tai Kirovin alueelta peräsin olevaa kloonia (Pohjonen 2015). Suomalai- sissa tutkimuksissa ovat olleet mukana mm. kloonit ’Karin’ ja ’Klara’ (Kuva 3), joiden sukupuussa on myös kestävä ’Amgunskaja’. Kyseisillä klooneilla perustettiin Haapaveden Piipsannevan tur- vekentälle viljelykoe vuonna 2010 (Reinikainen ym. 2012), ja ne menestyivät aluksi hyvin neljän talvikauden yli, mutta korjuun jälkeen yksivuotiaat vesat kärsivät pahoja talvivaurioita (Hytönen J., suull. 28.10.2021). Vaikka uudet jalosteet menestyvätkin selvästi paremmin kuin aiemmin kokeillut kori- ja vannepajut, näyttää näidenkin aineistojen menestyminen epävarmalta Poh- janmaan turvekentillä. Kuva 3. ’Klara’-lajike. Kuvassa 1-vuotiaita vesoja 2-vuotiailla juurilla Svalövissä, Ruotsissa. Kuva: Bo Gertsson Myös Suomessa tehtiin biomassapajujen lajiristeytyksiä Metsäntutkimuslaitoksen PERA-pro- jektissa 1980-luvulla. Tavoitteena oli saada aikaan uusia, aiempaa tuottoisampia klooneja sekä yhdistää eri lajien hyvä talvenkestävyys ja korkea tuotos lajien välisillä risteytyksillä (Viherä- Aarnio 1988). Ensin mainitussa tavoitteessa onnistuttiin, esimerkiksi koripajun ja raidan ristey- tysperheistä valitut kloonit olivat kloonikokeessa vanhempiaan nopeakasvuisempia Etelä-Suo- messa (Viherä-Aarnio & Saarsalmi 1994). Pajujen risteyttäminen voidaan tehdä kasvihuoneessa hyötämällä lepotilaiset risteytysoksat kukkimaan. Myös tuloksia on mahdollista saada suhteel- lisen nopeasti verrattuna metsäpuihin. Pajuilla on monia muitakin jalostuksen kannalta edullisia ominaisuuksia (Viherä-Aarnio 1989). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 19 4.3.2. Kasvupaikan valinta, viljelmän perustaminen ja hoito Lasse Aro Pellot Pajun lyhytkiertoviljelyn lähtökohtana on, että pajuviljelmä perustetaan hyväkuntoiselle, vilja- valle kivennäis- tai turvemaan pellolle, jonka happamuus on jo valmiiksi pajulle sopiva (pH 5,5– 7,5 lajista riippuen; Tahvanainen 1995, Guidi ym. 2013, Caslin ym. 2015). Tarvittaessa pelto kal- kitaan. Pajupistokkaiden istuttamista edeltävänä vuonna pelto muokataan ja pintakasvillisuus torjutaan kemiallisesti (esim. Tahvanainen 1995, Caslin ym. 2015) (Kuva 4). Pintakasvillisuuden kemiallinen torjunta voidaan joutua uusimaan vielä istuttamisvuonna, ja ehkä jopa pajujen alas leikkauksen jälkeenkin (Tahvanainen 1995). Myös pintakasvillisuuden mekaanisesta torjun- nasta on saatu lupaavia tuloksia (Albertsson ym. 2016). Kuva 4. Peltomaalla kasvatettavan pajuviljelmän vaatimat perustamis- ja hoitotoimet sekä sa- donkorjuukierto. Pintakasvillisuuden torjunta on tärkeä työvaihe, kun pajuviljelmä perustetaan peltomaalle, jossa pintakasvillisuuden kilpailu on voimakas. Kasvillisuus haittaa huomattavasti pajujen kas- vua ja menestymistä etenkin alkuvuosina. Albertssonin ym. (2014a) mukaan pintakasvillisuu- den torjunnan tekemättä jättäminen lisäsi pajun kuolleisuutta 37 % ja heikensi taimien kas- vua jopa 93–96 % viljelmän perustamisvuonna. Ensimmäisen korjuusyklin aikana kuolleisuus oli 10–56 % suurempi ja biomassan tuotos 68–94 % alempi ilman torjuntaa (Alberts- son ym. 2014b). Pistokkaita (pituus 20 tai 40 cm) istutetaan koneellisesti 10 000–20 000 kpl/ha nykysuositusten mukaan (Pohjonen 1995, Tahvanainen 1995, Tahvanainen & Rytkönen 1999, Mola-Yudego 2011, Caslin ym. 2015). Myös korkeampia istutustiheyksiä, jopa 40 000 pistokasta/ha, on käy- tetty, mutta istutustiheyden nostaminen ei juurikaan lisää tuotosta vanhemmissa kasvustoissa (Hytönen 1996). Yleensä pajupistokkaat istutetaan paririveihin, joiden väliin jätetään 1,5 metrin levyinen kasvutila ja korjuukäytävä. Jos istutusrivien etäisyys paririvissä on 75 cm, pistokkaiden etäisyys toisistaan 60 cm ja paririvien etäisyys toisistaan 1,5 m, tulee istutustiheydeksi noin 15 000 kpl/ha (Caslin ym. 2015). Pajua täytyy lannoittaa typellä, fosforilla ja kaliumilla säännöllisesti. Hyvin kasvava pajukasvusto käyttää vuosittain typpeä 40‒180 kg/ha, fosforia 6‒34 kg/ha ja kaliumia 40‒72 kg/ha pajula- jista ja kasvuolosuhteista riippuen (mm. Tahvanainen 1995, Danfors ym. 1997, Perttu 1999, Tahvanainen & Rytkönen 1999, Gonzalez-Garcia ym. 2012, Guidi ym. 2013, Caslin ym. 2015). Kun pajukasvusto perustetaan hyvälle peltomaalle, lannoitusta ei suositella perustamisvuodelle (Tahvanainen 1995, Danfors ym. 1997). Pajujen typen tarve on myös pienempi ensimmäisen Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 20 korjuukierron aloitusvuotena kuin kierron myöhemmässä vaiheessa (Tahvanainen 1995). Paju- jen ravinteiden käyttöön ja korjuussa poistuvaan biomassaan suhteutettuna vuosittainen ty- pen lannoitustarve on 24‒140, fosforin 3‒47 ja kaliumin 10–93 kg/ha pajulajin ja kasvuolosuh- teiden mukaan, jos pajun vuosituotos on 6,8 tn/ha (Guidi ym. 2013). Käytännössä lannoitus on kuitenkin tehtävä kerralla teknisten syiden takia jokaisen kolmen tai neljän vuoden pituisen korjuukierron alussa (esim. Tahvanainen 1995), jolloin lannoitetypen määrästä joudutaan hieman tinkimään. Tällöin typpeä levitetään hehtaarille 200 kg, fosforia 46 kg ja kaliumia 100 kg (Tahvanainen 1995, Danfors ym. 1997, Perttu 1999, Tahvanainen & Ryt- könen 1999, Gonzalez-Garcia ym. 2012, Guidi ym. 2013, Caslin ym. 2015; ravinnemääriä vas- taavat kaupalliset lannoitemäärät, ks. liite 1). Nopeavaikutteisten lannoitteiden käyttöön liittyy riski vesistökuormituksen lisääntymisestä (ks. kappale 4.6). Yhdellä pistokassukupolvella saa- daan kuudesta kahdeksaan satoa (Caslin ym. 2015), ja pajukasvuston kokonaisikä on 19‒25 vuotta (Caslin ym. 2015). Lopuksi pajujen kannot ja juuret jyrsitään. Kaupalliset lannoitteet voidaan korvata kierrätyslannoitteilla, kuten erilaisilla lietelannoilla (ks. kappale 5.4). Liete levitetään jokaisen kolmen tai neljän vuoden pituisen korjuukierron alussa. Lietteen käyttömäärä pajun kasvatuksessa perustuu tavoiteltavaan kokonaistyppimää- rään hehtaaria kohti. Lietteen käyttöä rajoittaa kuitenkin nitraattiasetuksen (1250/2014) mukai- nen vuotuinen maksimimäärä, joka on 170 kg kokonaistyppeä hehtaarille. Suonpohjat Tasaisina ja alavina alueina turvetuotannosta vapautuneet suonpohjat ovat hallalle alttiita kas- vupaikkoja, mikä täytyy huomioida kasvatettavien pajujen valinnassa. Pajuviljelmän perustami- nen suonpohjalle vaatii aluksi kasvupaikan kunnostamisen kalkituksella ja puutuhkalannoituk- sella, minkä jälkeen pajukasvustoa on lannoitettava säännöllisesti typellä, fosforilla ja kaliumilla (Hytönen 1994, 1995a, 1995b, 2005, 2016). Kalkki (6000 kg/ha dolomiittikalkkia) ja puutuhka (5000 kg/ha, irtotuhkana) sekoitetaan 10 cm:n paksuiseen pintakerrokseen muokkauksen yh- teydessä. Pistokkaiden (pituus 20 tai 40 cm ja istutustiheys 15 000‒20 000 kpl/ha, Hytönen 1996) koneellisen istuttamisen jälkeen viljelmä lannoitetaan typellä (50 kg N/ha). Fosfori- tai kaliumlannoitusta ei tarvita ensimmäisen korjuukierron aikana, sillä perustamisvaiheen puu- tuhkalannoitus turvaa pajujen kalium- ja fosforitarpeen. Suonpohjilla ei yleensä tarvita pinta- kasvillisuuden torjuntaa. Ensimmäisen korjuukierron aikana toisena, kolmantena ja neljäntenä keväänä pajut tarvitsevat typpilannoituksen (100 kg N/ha). Toinen korjuukierto aloitetaan typpi-, fosfori- ja kaliumlan- noituksella (N 100, P 30 ja K 40 kg/ha), ja kierron toisen ja kolmannen vuoden aikana jatketaan pajukasvuston lannoitusta typellä (100 kg N/ha), kun tavoitellaan pajun optimituotosta. Käytännössä lannoitus on kuitenkin tehtävä kerralla teknisten syiden takia jokaisen kolmen tai neljän vuoden pituisen korjuukierron alussa, jolloin lannoitetypen määrästä joudutaan hieman tinkimään. Tällöin typpeä levitetään hehtaarille 200 kg, fosforia 30 kg ja kaliumia 40 kg (ravin- nemääriä vastaavat kaupalliset lannoitemäärät, ks. liite 1). Nopeavaikutteisten lannoitteiden käyttöön liittyy riski vesistökuormituksen lisääntymisestä (ks. kappale 4.7). Yhdellä pistokassu- kupolvella saadaan noin seitsemän satoa, ja pajukasvuston kokonaisikä on noin 20 vuotta. Lo- puksi pajujen kannot poistetaan jyrsimellä. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 21 4.3.3. Pajuviljelmien tuhot Anneli Viherä-Aarnio Pakkanen voi aiheuttaa pajuviljelmällä merkittäviä vahinkoja, mikäli kasvatettava pajuklooni ei ole sopeutunut viljelypaikkakunnan ilmastoon. Jos pajut ovat talveentuneet kunnolla, ne voivat sietää hyvinkin alhaista lämpötilaa (jopa -85 ˚C) (von Fircks 1992). Mikäli kasvu jatkuu syksyllä pitkään, pakkanen vaurioittaa vielä vihreitä ja puutumattomia versoja. Pahimmassa tapauksessa koko verso paleltuu ja paju kuolee. Väärää alkuperää olevan kloonin viljely onkin pajun kasva- tuksessa merkittävä riski, mistä on olemassa useita esimerkkejä (Lumme & Törmälä 1988, Hy- tönen & Saarsalmi 2009). Myös kesähalla voi aiheuttaa merkittävää vahinkoa (Kuva 5). Verwijst ym. (1996) raportoivat 47 % ja 60 % tuotostappioista ankaran kesähallan seurauksena kahden pajukloonin viljelmällä Etelä-Ruotsissa. Kuivuus voi aiheuttaa kuolleisuutta ja alentaa tuotosta joillakin kasvupaikoilla, etenkin kun il- maston muuttumisen myötä kesän kuivuusjaksojen ennustetaan yleistyvän (Veijalainen ym. 2012). Herkimmin kuivuudesta kärsivät taimet viljelmän perustamisvuonna. Ruotsin kaupallis- ten kloonien jalostusohjelmassa kuivuuden sietoa pyritään parantamaan jalostuksella (Gerts- son, B., Lantmännen Ab, suull. 27.5.2016). Merkittävin bioottinen tuhonaiheuttaja pajuviljelmillä ovat pajujen lehtiruosteet (Me- lampsora spp.). Ne voivat suuresti heikentää tuotosta, jopa 40 % satotappioita on raportoitu (Hanley ym. 2011). Vakavan ruosteinfektion jälkeen pajut ovat alttiita sekundäärisille taudinai- heuttajille, mikä voi edelleen johtaa sadon menetykseen. Ruosteiden itiöemät näkyvät lehdillä oranssinpunaisina pilkkuina tai läiskinä, joissa kehittyvät sienen kesäitiöt. Tiheissä monokloo- nikasvustoissa ruosteilla on otolliset olosuhteet levitä. Lämpimien ja kosteiden säiden seurauk- sena ruoste-epidemia voi olla niin voimakas, että se aiheuttaa ennenaikaisen lehtien varisemi- sen (Kuva 5). Se voi puolestaan heikentää pajujen talveentumista, koska lehdet ottavat vastaan talveentumisen käynnistävän päivänpituussignaalin (Junttila 1976). Ruosteen heikentämät pa- jut kärsivät etenkin syyshalloista. Kuva 5. Ankara ruostetuho vesipajulla (vas.) ja koripajulla, jolla se on aiheuttanut lehtien vari- semisen (kesk.) Kuvat: Anneli Viherä-Aarnio sekä hallatuho (oik.). Kuva: Jyrki Hytönen Ruosteita on useita eri lajeja, jotka ovat usein erikoistuneet tiettyihin pajulajeihin (ks. kappale 5.1). Tärkein pajuviljelmien ruostetuhojen aiheuttaja on Melampsora larici-epitea. Se infektoi koripajua, joka on ollut tärkein biomassapaju kasvutapansa ja hyvän tuotoksen ansiosta. Eten- kin vannepaju (Toome ym. 2006) ja Suomen energiapajututkimuksissa laajasti käytetty vesipaju ovat osoittautuneet hyvin alttiiksi ruosteelle. Vesipajun viljelystä luovuttiin juuri tästä syystä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 22 (Pohjonen 2015). Kori- ja vannepajun risteymät ovat vähemmän alttiita ruosteelle kuin lajin sisäiset risteytykset (Johansson & Alström 2000). Ruotsin pajunjalostusohjelmassa koripajun vastustuskykyä ruosteelle on merkittävästi parannettu risteyttämällä sitä siperianpajun kanssa. Ruosteresistenssi voi myös murtua taudinaiheuttajan kehittäessä uusia kantoja (Hanley ym. 2011). Pajut ovat pihlajan ja haavan ohella hirven suosimia ravintokasveja (Seiskari 1956). Hirville maistuvat erityisesti eteläistä alkuperää olevat, kasvuaan pitkälle syksyyn jatkavat kloonit, jol- loin tuhoja syntyy pääosin syys-lokakuun vaiheessa (Rossi 1982). Hirven syönti kohdistuu ve- sojen kärkiin, joten tappiot biomassan tuotoksessa jäävät vähäisiksi, Rossin (1982) mukaan vain 3,4 % kokonaissadosta. Pistokkaiden tuotannossa menetykset voivat kuitenkin olla merkittäviä. Hirvituhojen riski pienenee pajuviljelmän kasvaessa, koska hirvet karttavat korkeita ja tiheitä kasvustoja (Tahvanainen 1995). Metsäjänis ja rusakko syövät pajuista talvisaikaan lumenpääl- lisiä osia ja voivat kaulata perusteellisesti korkeitakin kasvustoja (Hakkila 1985). Pajulajien ja kloonien maistuvuudessa jäniksille on eroja, joita selittävät uuteaineiden, kuten fenoliglyko- sidien, pitoisuuksien erot nuorten pajujen kuoressa (Tahvanainen ym. 1985). Kookkaiksi kasva- villa lajeilla resistenssi syöntiä vastaan heikkenee iän myötä, mutta pysyy voimakkaana matala- kasvuisilla lajeilla (Tahvanainen ym. 1985). Siperianpajun (Tahvanainen 1995) mainitsee olevan jänisten suosima. Eri myyrälajit vahingoittavat pajuntaimia eri tavoin juuristosta latvaan. Pa- himpina biomassaviljelmien tuholaisina on pidetty vesi-, lapin- ja peltomyyrää, jotka voivat tu- hota täysin osia pajuviljelmästä (Hakkila 1985). Hyönteistuhot biomassapajuilla voivat kohdistua lehtiin tai versoon. Lehtiä syövistä hyöntei- sistä tärkeimpiä ovat isohaavanlehtikuoriainen (Chrysomela populi), pajupistiäinen (Ptero- nidea salicis) ja lehdenkalvajat (Phratora). Tavallisesti ne ovat jokseenkin harmittomia, mutta joinakin vuosina niiden kannat voivat nousta niin korkeiksi, että pajut syödään lehdettömiksi, ja seurauksena on kasvutappioita (Tahvanainen 1995). Alttiudessa hyönteistuhoille on kloonien välisiä eroja, esimerkiksi Peacockin ym. (2002) mukaan kelpaavuudessa lehdenkalvajahyöntei- sille (P. vulgatissima). Vannepaju todettiin P. vulgatissiman suhteen vastustuskykyiseksi, mitä selitti sen lehdistä mitattu korkea fenoliglykosidipitoisuus (salikortiini) (Kelly & Curry 1991). Ruotsin pajunjalostusohjelmassa on tehty valintaa kolmea lehtikuoriaislajia vastaan: pajunvi- herkalvaja (P. vitellinae), isoviherkalvaja (P. vulgatissima) ja pajunälvikäs (Galerucella lineola) (Bo Gertsson, Lantmännen Ab, suull. 27.5.2016). Versoja vahingoittavat hyönteiset aiheuttavat versoihin äkämiä ja pensastumista. Erityisesti niistä on haittaa punontapajuviljelmillä, mutta myös pistokastuotannossa. Merkittävimpiä niistä ovat äkämäsääskiin kuuluva pajunversosääski (Rhabdophaga terminalis) ja pajunvirpisääski (R. salicis) (Tahvanainen 1995). Pajuviljelmät perustetaan kasvullisesti monistetuilla pistokkailla yleensä yhden tai muutaman kloonin monokulttuureina. Jos viljelty klooni osoittautuu alttiiksi jollekin tuhoaiheuttajalle, on olemassa riski, että tuho kohdistuu koko viljelmään, ja pahimmassa tapauksessa menetetään koko sato. 4.4. Tuotos Lasse Aro Pajujen maanpäällinen lehdetön kuiva-ainetuotos on vaihdellut eri tutkimuksien mukaan 4 ja 16 tn/ha/v välillä (Lumme ym. 1984, Lehtonen & Tikkanen 1986, Pohjonen 1991, Hytönen 1995a, 1995b, 1995c, Pohjonen 1995, Toivonen & Tahvanainen 1998, Perttu 1999, Tahvanainen & Rytkönen 1999, Mola-Yudego & Aronsson 2008, Hytönen & Saarsalmi 2009, Mola- Yudego 2010, Sevel ym. 2012, Guidi ym. 2013, Cunniff ym. 2015, Nord-Larsen ym. 2015, Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 23 Albertsson ym. 2016, Dimitriou & Mola-Yudego 2017; Taulukko 1), kun epäonnistuneita tai poikkeuksellisen korkeita viljelytuloksia ei huomioida. Em. tutkimukset on tehty lähinnä maa- talousmaalla Pohjoismaissa, Irlannissa, Iso-Britanniassa ja Quebecissä Kanadassa. Suomessa pajun tuotostuloksia on saatu myös entisiltä turvetuotantoalueilta (Taulukko 2). Tuotos riippuu pajulajista ja -kloonista, viljelmän sijaintipaikan ilmasto-oloista, kasvupaikan ominaisuuk- sista, kasvukauden sääoloista ja pajuviljelmän hoitotoimenpiteiden intensiteetistä (esim. Tah- vanainen 1995, Hytönen 1996, Mola-Yudego 2010, Guidi ym. 2013, Nord-Larsen ym. 2015). On myös huomattava, että pieniltä ja hyvin hoidetuilta tutkimuskoealoilta on saatu parempia sa- toja kuin käytännön viljelmiltä. Mola-Yudego (2010) arvioi pajun potentiaaliseksi tuotostasoksi maatalousmaalla Suomen ilmasto-oloissa 6,8 tn/ha/v. Taulukko 1. Pajun (Salix spp.) lehdetön maanpäällinen biomassatuotos (kuiva-aineena) ki- vennäismaapelloilla. Ikä = vesojen ikä korjuuhetkellä. e.s. = tietoa ei saatavilla. Laji/lajike* Klooni Sijainti Viljelytiheys, kpl/ha Ikä, vuotta Tuotos, tn/ha/v** Viite Useita Useita Röykkä 20 000 3 2,3‒15,3 Lepistö 1978 Useita Useita Inkoo e.s. 3 3,3‒16,3 Pohjonen 1991 S. alba 77803 Inkoo e.s. 1‒7 2,3‒16,2 Pohjonen 1995 S. ’Aquatica’ DK6351 Suonenjoki 44 000 1 8,5 Rossi 1982 S. ’Aquatica’ E4856 Suonenjoki 40 000 1 0,5‒10,5 Saarsalmi 1984 S. ’Aquatica’ e.s. Lahti 50 000 2 5,5‒13,5 Ferm 1985 S. ’Aquatica’ e.s. Hollola 30 000 3 6‒8 Ferm 1985 S. ’Aquatica’ V769 Nurmijärvi 36 000 3 3,0‒6,1 Hytönen 1985a S. ’Aquatica’ V769 Nurmijärvi 36 000 1 0,7‒5,2 Hytönen 1995c 3 5,1‒7,2 7 6,5 S. ’Aquatica’ E4856 Sukeva 40 000 5 < 0,1 Hytönen ym. 1995 S. burjatica Useita Inkoo e.s. 1‒7 1,3‒18,1 Pohjonen 1995 S. x dasyclados P6011 Sukeva 40 000 5 0,2 Hytönen ym. 1995 S. phylicifolia e.s. Sukeva 40 000 5 2,4 Hytönen ym. 1995 S. smithiana 77681 Inkoo e.s. 1‒2 2,8‒5,5 Pohjonen 1995 S. triandra P6010 Sukeva 40 000 5 1,9 Hytönen ym. 1995 S. viminalis S15211 Suonenjoki 44 000 1 8,5 Rossi 1982 S. viminalis e.s. Lahti 50 000 2 3,5‒10 Ferm 1985 S. viminalis Useita Inkoo e.s. 1‒7 1,6‒27,5 Pohjonen 1995 * laji ja lajike ilmoitetaan siten kuin se on viitatussa julkaisussa (ks. kappale 2.3) ** keskiarvojen vaihteluväli, kun kokeessa on useita käsittelyjä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 24 Taulukko 2. Pajun (Salix spp.) biomassatuotos (kuiva-aineena) turvetuotannosta vapautu- neilla suonpohjilla. Kokonaistuotos sisältää pajujen maanpäälliset ja maanalaiset osat. Viljely- kohteiden sijainti: J-P = Juva, Pakinsuo; H-P = Haapavesi, Piipsanneva; L-H = Liminka, Hirvi- neva; M-K = Mikkeli, Kovalansuo; R-P = Ruukki, Paloneva; T-V = Tohmajärvi, Valkeasuo. Ikä = vesojen ikä korjuuhetkellä. e.s. = tietoa ei saatavilla. Laji/lajike* Klooni Sijainti Viljely- tiheys, kpl/ha Ikä, v Tuotos, tn/ha/v Viite koko- nais lehde- tön** maan alla*** S. 'Aquatica' E4856 T-V 40 000 3 0,7–1,3 Hytönen 1995a S. 'Aquatica' E4856 H-P 40 000 5 0,2 Hytönen ym. 1995 S. cv. aquatica V761 L-H 42 533 1 0,8–5,7 Lehtonen & Tikkanen 1986 S. cv. aquatica V769 L-H 40 000 1 1,8–4,1 Lumme ym. 1984 S. 'Aquatica' V769 H-P, R-P 40 000 1 1–3 Hytönen 1994 S. cv. aquatica V769 L-H 42 533 1 0,6–3,2 Lehtonen & Tikkanen 1986 S. 'Aquatica' V769 H-P, R-P 40 000 3 2,6–4,7 Hytönen 1994 S. 'Aquatica' V769 H-P, R-P 40 000 3 1,7–6,8 0,9–4,1 0,5–1,6 Hytönen 1995b S. x dasyclados P6011 L-H 40 000 1 4,8–5,2 Lumme ym. 1984 S. x dasyclados P6011 H-P 40 000 1 2–4 0,7–1,4 Hytönen 1994 S. x dasyclados P6011 H-P 40 000 3 10,2 6,3 2,1 Hytönen 1994 S. x dasyclados P6011 L-H 40 000 1–4 0,5–9,3 Lumme ym. 1984, Lumme & Kiukaan- niemi 1987 S. x dasyclados P6011 H-P 40 000 5 3 Hytönen ym. 1995 S. x dasyclados P6011 T-V 40 000 5 1,2 Hytönen ym. 1995 S. myrsinifolia Si-1 Si-5 J-P, M-K 33 300 2 6,35 Galambosi & Jokela 2009 S. myrsinifolia K2183 L-H 20 000 2 2,3 Lumme & Törmälä 1988 S. phylicifolia e.s. T-V, H-P 40 000 5 4,3–7,5 Hytönen ym. 1995 S. phylicifolia e.s. H-P 40 000 10 7–8,7 Hytönen & Saarsalmi 2009 S. phylicifolia e.s. H-P 40 000 18 5,9–6,5 Hytönen & Saarsalmi 2009 S. triandra P6010 L-H 40 000 1 1,8–2,3 Lumme ym. 1984 S. triandra P6010 H-P 40 000 5 6,2 Hytönen ym. 1995 S. triandra P6010 H-P 40 000 10 5–5,6 Hytönen & Saarsalmi 2009 S. triandra P6010 H-P 40 000 18 2,2–2,3 Hytönen & Saarsalmi 2009 * laji ja lajike ilmoitetaan siten kuin se on viitatussa julkaisussa (ks. kappale 2.3) ** lehdetön, maanpäällinen tuotos; keskiarvojen vaihteluväli, kun kokeessa on eri käsittelyjä *** juuret ja kannot ilman hienojuuria; keskiarvojen vaihteluväli, kun kokeessa on eri käsittelyjä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 25 4.5. Viljely- ja korjuuteknologia Paula Jylhä Pajuviljelmän perustamistyöt (maanmuokkaus, lannoitus, kalkitus ja kasvinsuojelu) voidaan pis- tokkaiden istutusta lukuun ottamatta tehdä tavallisilla maatalouskoneilla. Paju korjataan yleensä lehdettömänä, myöhäisestä syksystä kevääseen. Tällöin kasvukausi ei keskeydy, ja leh- tien sisältämät ravinteet jäävät kasvupaikalle. Kasvukauden aikainen korjuu saattaa johtaa vil- jelmän tuhoutumiseen, koska uudet vesat eivät ehdi talveentua ajoissa ja ne saattavat paleltua syksyn ja talven aikana (Hytönen 1985b). Heikosti kantavilla alustoilla, esimerkiksi turvemailla, korjuu on parasta tehdä jäisen maan aikana. Korjattaessa pajun katkaisuläpimitta on tavallisesti 3–7 cm ja vesojen pituus 5–10 m (Sihvonen ym. 2013). Kaatotuoreen pajun kosteus korjuuajan- kohtana on tyypillisesti 55–60 % (Hytönen ja Ferm 1984, Kofman 2012). Pienet lämpökattilat vaativat kuivaa polttoainetta, ja pajuhake poltetaan tyypillisesti 35–40 %:n kosteudessa (Ala- kangas ym. 2016). Pajun korjuussa voidaan hyödyntää tavanomaista maatalous- ja puunkorjuukalus- toa, mutta tarkoitukseen on kehitetty myös erikoiskoneita. Paju voidaan korjata suoraan hak- keena tai lyhyinä pätkinä, kokopuuna tai paaleina (Danfors & Nordén 1995, Caslin ym. 2015). Korjuumenetelmän valinnassa tulee ottaa huomioon muun muassa tuotannon laa- juus ja pajun käyttötarkoitus. Korkeiden pääomakustannusten vuoksi suurten ja tehokkaiden koneiden käyttö ei ole kannattavaa, jos korjuumäärät jäävät pieniksi. Sihvosen ym. (2013) mu- kaan vuotuisen korjuupinta-alan tulisi olla vähintään 50–300 ha vuodessa, jotta erikoiskaluston hankinta olisi kannattavaa. 4.5.1. Suorahaketus Suorahaketus on Ruotsissa energiapajun korjuun valtamenetelmä (Xiong ja Finell 2009). Suo- rahaketuksen tuottavuus on useissa tutkimuksessa todettu suuremmaksi kuin erillisen korjuun ja haketuksen (esim. Vanbeveren ym. 2014, 2017). Tuoretta haketta ei voida varastoida pitkään ilman merkittävää kuivamassahävikkiä (Jirjis 2005). Whittakerin ym. (2018) tutkimuksessa tuo- reen pajuhakkeen kuivamassahävikki oli 20–23 % puoli vuotta kestäneen varastointikokeen ai- kana, kun kokopuuna varastoidulla pajulla se oli korkeintaan 10 %. Kostea hake myös homeh- tuu helposti, ja homeitiöt ovat terveysriski haketta käsitteleville ihmisille (Jirjis 2005). Pitkään varastoitava hake onkin syytä kuivata. Varastointitappioita voidaan vähentää myös säätämällä hakkeen palakokoa suuremmaksi (Kofman 2012). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 26 Kuva 6. Energiapuupöydällä varustettu ajosilppuri pajun suorahaketuksessa. Kuva: Henriksson Salix AB. Pajun suoraan hakkeena korjaavat koneet on yleensä muunnettu jostakin maatalouskoneesta, esimerkiksi säilörehun korjuussa käytetystä ajosilppurista, jonka alkuperäinen pöytä on kor- vattu energiapuupöydällä (Kuva 6). Nämä itsekulkevat koneet sopivat parhaiten kantoläpimi- taltaan alle 6–7 cm:n pajun korjuuseen (Di Fulvio ym. 2012). Tehokkaimmilla koneilla pystytään hakettamaan jopa läpimitaltaan 15 cm:n puita (Sihvonen ym. 2013). Ajosilppureiden tuottavuus tunnissa vaihtelee kertymän ja muiden viljelmän ominaisuuksien mukaan 17–35 tuoretonnin tai 0,34–1,42 hehtaarin välillä. Sokeriruo’on korjuukoneet käyvät pajunkorjuuseen lähes sellai- senaan, ja niiden tuottavuudeksi on mitattu jopa 46 tuoretonnia tunnissa (Sihvonen ym. 2013). Vakiovarusteiset sokeriruo’on korjuukoneet katkovat pajun 10–15 cm pitkiksi pätkiksi (Sihvo- nen ym. 2013), mutta yleensä tällainen materiaali joudutaan vielä hakettamaan ennen polttoa (Kofman 2012). Suorahaketusmenetelmässä hake syötetään perävaunuun tai rinnalla kulkevan maataloustraktorin perävaunuun. Ajosilppurin tuntikustannus on korkea, esimerkiksi nurmen korjuussa se oli keskimäärin 473 €/h vuonna 2020 (Palva 2021). Lisäksi hakkeen kuljetukseen tarvitaan vähintään kaksi traktoria, joten toimintaan ei saisi tulla keskeytyksiä. Suorahaketus- koneissa on ollut myös omia hakesäiliöitä, joiden tyhjentämismatkat vievät aikaa (Vanbeveren ym. 2017). Myös erillisten, maahan tiputettavien ja myöhemmin kerättävien hakekonttien käyt- töä on selvitetty, mutta tämä vaihtoehto ei osoittautunut kilpailukykyiseksi (Karpachev 2020). Pajun korjuussa käytetään myös edullisempia maataloustraktorisovitteisia suorahaketusko- neita, joko lyhytkiertoisen energiapuun korjuuseen suunniteltuja tai esimerkiksi tarkkuussilp- purista muokattuja, mutta niiden tuottavuus on pienempi kuin ajosilppureiden (Sihvonen ym. 2013, Vanbeveren ym. 2017). Poppelin lyhytkiertoviljelyssä käytetty kaksivaiheinen korjuuketju voisi soveltua myös pajulle. Siinä puut kaadetaan karholle maataloustraktorin perään kiinnitet- tävällä kaatolaitteella ja haketetaan maasta keräävällä hakkurilla, mutta lumi rajoittaa tämän menetelmän käyttöä Suomessa (Sihvonen ym. 2013). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 27 Erittäin lyhyillä kuljetusmatkoilla (esimerkiksi Itävallassa alle 9–13 km; Handler & Blu- mauer 2010) hake kannattaa viedä traktoreilla suoraan käyttöpaikalle, pidemmillä matkoilla vaihtolavat ovat kustannustehokkaampi vaihtoehto. Suorahaketuksessa korjuu ja hakkeen kul- jetus ovat kiinteässä vuorovaikutuksessa keskenään. Siten huomattava osa ajasta voi kulua odotuksiin, mikä nostaa tuotantokustannuksia (Asikainen & Nuuja 1999). Hake voidaan myös kasata viljelmän lähelle myöhemmin käyttöpaikalle kuljetettavaksi, mutta ketjuun saatetaan tarvita ylimääräinen kone hakkeen kuormaukseen (Sihvonen ym. 2013). Heikosti kantavilla mailla korjuukoneiden pintapainetta voidaan vähentää teloilla, mutta telavarusteltuna konetta ei voida siirtää teitä pitkin ajamalla paikasta toiseen (Kofman 2012). Tällöin korjuukone joudu- taan siirtämään lavetilla, mikä nostaa tuotantokustannuksia. 4.5.2. Kokopuuna korjuu Suomessa energiapajun tuotantoketjut, joissa paju varastoidaan ja kuivatetaan ennen hake- tusta, ovat todennäköisesti kustannustehokkain vaihtoehto ennen suurten viljelykeskittymien syntyä. Pienimuotoisessa viljelyssä paju voidaan kaataa kokonaisina vesoina käsityökaluilla, moottori- tai raivaussahalla (Kofman 2012) ja kuljettaa esimerkiksi traktorilla tienvarteen hake- tettavaksi. Suuremmilla viljelmillä voidaan käyttää traktorisovitteisia korjuulaitteita. Ne kokoa- vat pajunippuja kuormatilaan, joka tyhjennetään suoraan toisen traktorin lavalle tai maahan odottamaan jatkokuljetusta esimerkiksi metsäperävaunulla varustellulla maataloustraktorilla tai kuormatraktorilla. Lyhyillä kuljetusmatkoilla voidaan käyttää myös pyöräkuormaajaa tai ku- rottajaa. Sihvosen ym. (2013) kirjallisuuskatsauksen mukaan nämä kokopuun korjuuseen tar- koitetut koneet pystyvät korjaamaan läpimitaltaan noin 8 cm:n pajua ja niiden tuottavuus vaih- telee välillä 0,1–0,9 ha/h. Pajua voidaan korjata myös energiapuun korjuuseen varustelluilla metsäkoneilla, mutta pajun- vesojen pienen koon vuoksi tuottavuudet jäävät alhaisiksi. Kahden koneen (hakkuukone ja kuormatraktori) ketjun lisäksi korjuu voidaan tehdä korjureilla, joilla paju hakataan ja kuljete- taan välivarastolle. Ruotsalaisen systeemianalyysin (Bergström ym. 2011, Di Fulvio ym. 2012) mukaan korjurin käyttö ylikasvaneen pajun korjuussa oli kannattamatonta, sillä korjuukustan- nukset ylittivät energiapuun tienvarsihinnan. Jatkuvatoimisella energiapuun kaatolaitteella va- rustetulla hakkuukoneella ja kuormatraktorilla korjuun kustannukset tienvarressa jäivät ener- giapuun tienvarsihinnan alle, mutta työ olisi ollut pajun korjuuseen kehitetyillä tuotantoketjuilla huomattavasti tehokkaampaa ja kannattavampaa. Metsäkoneet ovat kilpailukykyisimmillään ylikasvaneen pajun korjuussa. VTT tutki keräävällä energiapuukouralla (Naarva E-20) varustetun maataloustraktorin tuotta- vuutta ja kustannuksia energiapajun korjuussa erilaisilla työmalleilla (Sihvonen ym. 2013). Lähi- kuljetus tehtiin samaan traktoriin kytketyllä metsäperävaunulla. Korjurityömallilla paju hakattiin kokopuuna suoraan kuormatilaan, kaksivaiheisessa menetelmässä hakkuulaitteen tilalle vaih- dettiin puutavarakoura ja lähikuljetus tehtiin erikseen. Pajun koko vaikutti hakkuun tuottavuu- teen, joka vaihteli välillä 0,6–1,6 kuivatonnia (1,5–3,7 m3) tehotunnissa 5–6 vuoden iässä korja- tuissa, paririviin istutetuissa kasvustoissa. Bergströmin ym. (2011) tutkimuksessa saavutettiin jatkuvatoimisella kaatolaitteella varustetulla hakkuukoneella noin 40 % suurempi tuottavuus kuin parhaalla Sihvosen ym. (2013) tutkimalla työmallilla lähes vastaavissa olosuhteissa. Tasa- riveihin istutetun yli-ikäisen (13-vuotiaan) mustuvapajun hakkuussa päästiin 1,8–2,3 kuivaton- nin tehotuntituottavuuteen. Suoraan perävaunuun hakattaessa hakkuun tuottavuus heikkeni 23–58 %. Lähikuljetuksen tuottavuus oli 150 metrin matkalla 1,7–3,8 tn kuiva-ainetta (4,2–9,2 m3) tehotunnissa. Suurin tuottavuus saavutettiin 13-vuotiaalla pajulla, jolla kuormakoko oli suurin. Ruotsalaisessa tutkimuksessa (Bergström ym. 2011) samalla kuljetusmatkalla lähikulje- tuksen tuottavuus oli 8,4 tn kuiva-ainetta tehotunnissa. Hakkuun ja lähikuljetuksen Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 28 sisältävänä korjurityönä Sihvosen ym. (2013) tutkimuksessa päästiin 150 metrin matkalla 0,53– 0,9 kuivatonnin (1,3–2,1 m3:n) tehotuntituottavuuteen. Pienimmät korjuukustannukset saavu- tettiin kahden koneen ketjulla yli-ikäisellä viljelmällä. 4.5.3. Paalaus Kokopuukuormien tiiviys on pieni varsinkin kaukokuljetusta ajatellen. Kuormista saadaan tii- viimpiä paalaamalla. Pyöröpaalaimesta kehitetty kone kaataa, murskaa ja paalaa pajun. Mene- telmä sopii vain pienikokoiselle, läpimitaltaan 4–5 cm:n pajulle. Pyöröpaalaimella on saavutettu noin puolen hehtaarin tuntituottavuuksia. Leikkuujälki on huono, mikä heikentää pajun veso- mista. Lisäksi paalit joudutaan murskaamaan ennen polttoa. Pajun korjuuseen kehitetty paalain on jatkuvatoiminen. Pajut kaadetaan teräketjulla ja niputetaan määrämittaisiksi paaleiksi, jotka pudotetaan maahan koneen viereen ja kuljetetaan varastolle (Sihvonen ym. 2013). 4.6. Pajuntuotannon kannattavuus Paula Jylhä Pajun lyhytkiertoviljelyn kannattavuus riippuu erityisesti biomassatuotoksesta ja biomassasta saatavasta hinnasta (Hauk ym. 2014). Vuotuista 10–12 tonnin kuivamassatuotosta on pidetty kannattavuusrajana energiapajun tuotannolle, tuotantokustannuksista ja hakkeesta makse- tusta hinnasta riippuen (Lindegaard ym. 2001). Julkaistut kannattavuuslaskelmat perustuvat usein viljelykokeissa mitattuihin kuivamassatuotoksiin, joita ei tavallisesti saavuteta käytännön viljelmillä. Energiapajun viljely onkin todettu lähes poikkeuksetta yksityistaloudellisesti kannat- tamattomaksi ilman tukea (El Kasmiou & Ceulemans 2012, Niemi 2014). Keski- ja Etelä-Ruotsin kaupallisilla pajuviljelmillä (yht. 2082 kpl) mitattiin vuosina 1989–2005 keskimäärin vain 2,6–4,5 tonnin kuivamassatuotokset kolmella ensimmäisellä korjuukierrolla (Mola-Yudego & Arons- son 2008). Muun muassa viljelmän hoidon tason, maantieteellisen sijainnin ja kasvupaikan omi- naisuuksien on päätelty selittävän tuotoseroja (Mola-Yudego 2011), mutta Ericsson ym. (2009) ovat arvioineet, että pajun biomassatuotosta voidaan parantaa merkittävästi jalostuksella ja viljelykäytäntöjä kehittämällä. Mola-Yudegon (2010) skenaarion mukaan puolet parhaista pajunviljelijöistä olisi voinut saa- vuttaa Suomessa keskimäärin 5,8 tonnin kuivamassatuotoksen ja paras neljännes 8,5 tonnin tuotoksen vuonna 2010. Toivosen ja Tahvanaisen (1998) tutkimuksen mukaan energiapajun tuotanto olisi ollut 1990-luvun lopulla nettonykyarvolla (korkokanta 5 %) mitattuna kannatta- vaa ilman tukia 8,2 tonnin vuotuisella kuiva-ainetuotoksella, jos hakkeesta saatava hinta käyt- töpaikalla 25 km:n päässä viljelmältä olisi ollut vähintään 130 mk/MWh (nykyrahassa noin 30 €/MWh; Tilastokeskus 2021a). Metsähakkeen keskimääräinen nimellishinta on vaihdellut vuo- sina 2016–2021 välillä 20,2–23,2 €/MWh (Tilastokeskus 2021b). Energiapajun tuotannon yhdis- täminen jätevedenpuhdistamoiden tai turvetuotantoalueiden vesienkäsittelyyn ja liete- ja tuh- kalannoitukseen uskotaan parantavan viljelyn kannattavuutta (Xiong & Finell 2009, Niemi 2014). Käsitys Suomessa kannattavaan pajunviljelyyn vaadittavasta pinta-alasta vaihtelee 5:n ja 30 ha:n välillä (Niemi 2014, Viholainen 2017). Pellonmetsityshankkeissa keskimääräinen pinta-ala on ollut 2,0 ha vuosina 2010–2019 (Suomen metsäkeskus 2020), joten riittävän suurten viljely- keskittymien muodostaminen pelloille on haastavaa. Turvesoilla tuotantolohkot ovat tyypilli- sesti kymmenien hehtaarien suuruisia, joten suonpohjille perustetuilla pajuviljelmillä on pa- remmat mahdollisuudet käyttää tehokkaita korjuuketjuja. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 29 Kannattavuuslaskelmat Esimerkkilaskelmissa pajuntuotannon kannattavuutta mitattiin investoinnin nettonykyarvolla (NNA), jolla tarkoitetaan tulo- ja menovirtojen nykyarvojen erotusta (Copeland & Weston 1988). Laskelmat tehtiin erikseen pelloille ja suonpohjille olettamalla kuivamassatuotokseksi 7– 10 tn vuodessa. Valittu alaraja perustuu Mola-Yudegon (2010) arvioon, jonka mukaan pajun vuotuinen kuivamassatuotos voi Suomessa ihanteellisissa olosuhteissa olla maatalousmaalla keskimäärin 6,8 tn/ha. Energiapajun tuotannon kannattavuuden lisäksi arvioitiin tuoreelle pa- juhakkeelle vaadittavaa hintaa, jolla sen tuotanto olisi kannattavaa muussa käytössä. Laskel- missa otettiin huomioon korkokannan vaikutus, ja energiapajulaskelmissa tarkasteltiin myös maataloustukien vaikutusta kannattavuuteen. Esimerkkialueeksi valittiin C2-tukialue (Valtio- neuvoston asetus 8.1.2015/5), jonne sijoittuu huomattava osa turvetuotannosta ja jolla peltojen metsityspotentiaali on merkittävä. Kivennäis- ja turvemaapeltojen toimenpideketjut ja biomassatuotokset oletettiin samanlaisiksi, koska tutkimusten mukaan hyvään lopputulokseen on mahdollisuus päästä molemmilla kas- vupaikoilla. Lähtötilanteeksi oletettiin viljava peltomaa, joka ei tarvitse peruskunnostusta. Pel- loilla verrattiin pajunkasvatuksen kannattavuutta keinolannoitteilla ja lietelannoituksella. Jäl- kimmäisessä vaihtoehdossa pellolle levitettiin kymmenen kilometrin päästä ilmaiseksi saatavaa nautakarjan lietelantaa, ja tällöin ainoastaan kuljetus- ja levityskustannukset otettiin huomioon. Suonpohjilla käytettiin keinolannoitteiden lisäksi tuhkaa ja maa kalkittiin. Biomassan tuotanto oletettiin samaksi kaikissa vaihtoehdoissa kasvupaikasta ja lannoituksesta riippumatta. Kierto- ajaksi oletettiin kolme vuotta, ja sato korjattiin yhteensä kuusi kertaa. Lehdetön paju hakattiin kokopuuna energiapuun korjuuseen kehitetyllä, kaivinkonesovitteisella kaatopäällä. Lähikulje- tus tehtiin kuormatraktorilla ja haketus tienvarressa tehokkaalla autohakkurilla. Polttohake kul- jetettiin täysperävaunuautolla lämpölaitokselle 64 tai 103 km:n päähän 40 %:n toimituskosteu- dessa korjuuvuoden lopussa. Hakkeen myyntihinta oli kannattavuuslaskelmissa 20, 25 tai 30 €/MWh. Muuhun käyttöön välittömästi korjuun jälkeen toimitettavan pajuhakkeen kosteudeksi oletettiin 57 % (Hytönen & Ferm 1984), ja kuljetusmatkat käyttöpaikalle oletettiin samoiksi kuin polttohakkeella. Laskelmien oletukset ja käytetyt tietolähteet on kuvattu yksityiskohtaisesti liit- teessä 1. Kasvupaikan valintaa ja viljelmän perustamista on käsitelty kappaleessa 4.3.2. Polttohakkeen diskonttaamattomat kustannukset käyttöpaikalla olivat 121–155 €/tn (Kuva 7). Muuhun käyttöön menevä pajuhake oli kosteampaa, mikä lisäsi kuljetuskustannuksia noin kahdella eurolla kuivatonnia kohti. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 30 Kuva 7. Keskimääräiset haketetun energiapajun diskonttaamattomat tuotantokustannukset kuivatonnia kohti kuusi korjuukiertoa sisältävän viljelmän elinkaaren aikana. Energiapajun tuotanto oli laskelmissa käytetyillä oletuksilla selkeästi kannattamatonta kaikilla kasvupaikoilla myös nykyisillä maataloustuilla, kun polttohakkeen hinta käyttöpaikalla oli 20 €/MWh (Kuva 8). Maataloustuet nostivat tuotannon kannattavaksi pienimmillä korkokan- noilla vasta, kun hakkeen hinta oli 25 €/MWh ja kuivamassatuotos vähintään 9 tai 10 tn/ha. Tälle tuotostasolle voidaan Suomessa päästä vain poikkeustapauksissa. Pitkä lietteen kuljetus- matka heikensi lietelannoituksen kilpailukykyä pelloilla niin, että investoinnin nettonykyarvo jäi 265–281 €/ha pienemmäksi kuin keinolannoitteilla. Lietteen kuljetusmatkan puolittuminen vii- teen kilometriin nostaisi investoinnin nettonykyarvoa esimerkiksi polttohakkeen hinnalla 25 €/MWh ja kolmen prosentin korkokannalla ilman maataloustukia 725 €/ha, mutta tuotanto olisi edelleen selkeästi tappiollista kaikilla biomassan tuotostasoilla. Viimeaikainen keinolan- noitteiden hintojen nousu (Kiviranta 2021) on kuitenkin parantanut lietelannoituksen kilpailu- kykyä. Energiapajun tuotanto oli keinolannoitetuilla pelloilla hieman kannattavampaa kuin suonpohjilla. Ero selittyy lähinnä lyhyemmällä hakkeen kuljetusmatkalla pelloilta käyttöpaikalle (64 km vs. 103 km, ks. liite). Lisäksi suonpohjilla kannattavuutta heikensi hieman tuotantokus- tannusten painottuminen laskentajakson alkuun. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 31 Kuva 8. Energiapajun kasvatuksen kannattavuus pelloilla ja suonpohjilla erilaisilla kuivamas- satuotoksilla (7–10 tn/ha/v), polttohakkeen hinnoilla (20–30 €/MWh) ja laskentakorkokannoilla (1–5 %) ilman maataloustukia (yhtenäiset viivat) ja C2-alueen tukitasolla (katkoviivat). Kannat- tavuuden mittarina käytettiin investoinnin nettonykyarvoa (NNA). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 32 Kuva 9. Tuoreesta pajuhakkeesta maksettavan hinnan vaikutus pelloilla ja suonpohjilla kasva- tetun pajun tuotannon kannattavuuteen yhden, kolmen ja viiden prosentin korkokannoilla. Pajuraaka-aineen kilpailukyky määräytyy biomassan tuotantokustannusten ja jalostusprosessin maksukyvyn tai suoraan kilpailevan tuotteen hinnan perusteella. Esimerkiksi kolmen prosentin laskentakorkokannalla kannattava tuotanto vaatisi pajuhakkeen hinnaksi käyttöpaikalla vähin- tään 160 euroa kuivatonnilta, jos paju kasvatettaisiin pelloilla keinolannoitteilla ja kuivamassa- tuotos olisi 7 tn/ha/v (Kuva 9). Pajua pidetään mm. lupaavana korvikkeena kuiviketurpeelle. Kuivatonni kuiviketurvetta suolta noudettuna maksoi syyskuussa 2021 kuiva-aineen tilavuus- painosta (turpeen maatuneisuudesta) riippuen 87–174 € (Vapo Oy 2021). Kun tähän lisätään kuljetuskustannukset, paju saattaa olla kilpailukykyinen kuivikemateriaali, mikäli sen ominai- suudet sopivat käyttötarkoitukseen ja biomassatuotos on riittävä. Kuivikekäyttöön menevä paju joudutaan kuitenkin todennäköisesti hienontamaan pienempään palakokoon kuin poltto- hake, mikä nostaa tuotantokustannuksia (Jylhä 2013). Lääkepajun kasvatukseen oli vuonna 2021 tarjolla moninkertaiset tuet energiapajun tuotan- toon verrattuna (Ruokavirasto 2021a), mutta tätä mahdollisuutta ei ole vielä hyödynnetty. Uu- det innovaatiot voisivatkin parantaa pajuntuotannon kannattavuutta olennaisesti, mikäli tuki- politiikka pysyy ennallaan. Tulevaisuudessa myös mahdollinen hiilikompensaatio voi parantaa pajunviljelyn kannattavuutta. Pajuntuotannon kannattavuustekijöitä havainnollistetaan liitteessä 2. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 33 4.7. Lyhytkiertoviljelyn ympäristövaikutukset Lasse Aro Pajun lyhytkiertoviljelyssä vaaditaan tehokkaat toimenpiteet niin viljelmän perustamisvaiheessa kuin myöhemmin jokaisen korjuukierron aloituksessa (ks. kappale 4.3.2), jotta pajun biomassa- tuotos olisi mahdollisimman suuri viljelmän kokonaisiän ajan. Maanmuokkaustoimenpiteet, toistuva lannoitus nopeavaikutteisilla ravinteilla ja pintakasvillisuuden kemiallinen torjunta saattavat lisätä vesistökuormitusta. Erityisen suuri riski on tilanteissa, joissa pajukasvusto ei pysty heti hyödyntämään helppoliukoisia ravinteita, lannoitemäärät on mitoitettu liian suuriksi viljeltävän pajulajin ja kasvupaikan olosuhteiden kannalta, eikä riittävän laajoista suojavyöhyk- keistä ojien varrella ole huolehdittu. Kierrätyslannoitteiden käyttöä ohjataan myös lainsäädän- nöllä, esim. nitraattiasetus (1250/2014; ks. kappale 5.4). Tärkeimmät vesistöä kuormittavat te- kijät ovat kiintoaines, typpi ja fosfori (ks. myös Liite 3). Yleisesti on todettu, että ravinnehuuhtoumat pajuviljelmiltä ovat melko pieniä, jos lannoite- määrät on suhteutettu oikein pajun kasvuun nähden kasvupaikan ominaisuuksien mukaisesti (esim. Caslin ym. 2015). Tämä perustuu siihen, että hyvin kasvava paju kuluttaa paljon vettä ja ravinteita, ja pajukasvusto myös kierrättää ravinteita tehokkaasti. Hyvään kasvuun päästyään pajun tiheä kasvusto ja laaja juuristo ehkäisevät pintavalunnan tai eroosion kautta vesistöihin päätyvää kuormitusta. Lyhytkiertoviljelyn vesistökuormituksesta on vähän käyttökelpoista, tutkittua tietoa. Hamelin ym. (2012) ja Parajuli ym. (2017) arvioivat, että pajuviljelmän kuormitus voisi olla kokonaistypen osalta 9‒14 kg/ha/v ja kokonaisfosforin osalta 0,1‒1,6 kg/ha/v. Tanskassa tehdyssä kenttäko- keessa (Sevel ym. 2014b) typen vuosittainen huuhtoutuminen jäi 1‒7 kg/ha tasolle, kun vuosit- tainen typpilannoitus oli enintään 120 kg/ha, mutta nousi lähes 100:aan kg/ha, jos typpilannoi- tus tehtiin kertalannoituksena ja suurin annoksin (360 kg N/ha). Dimitriou ym. (2012a) vertaili- vat pajun- ja viljanviljelyn vaikutuksia pohjaveteen ja havaitsivat, että pajunviljelyssä nitraatti- typen (NO3-N) pitoisuudet pohjavedessä laskivat selvästi, mutta fosfaattifosforin (PO4-P) pitoi- suudet sen sijaan nousivat. Ledin (1998) osoitti, että vuosittainen 80–200 kg/ha typpilannoitus lisäsi peltomaan (0–90 cm kerros) typen määrää kolmessa vuodessa 110–324 kg/ha, mikä jäi kokonaisuudessaan pajujen typen käytön ulkopuolelle ja siten alttiiksi huuhtoutumiselle. Typen ja fosforin huuhtoutumiseen pajuviljelmältä vaikuttaa kuitenkin voimakkaasti pajulaji ja sen tuotostaso, viljelytoimenpiteet, kasvupaikan ominaisuudet ja kasvukausien sääolot. Vesistö- kuormituksen hallinnan kannalta hyvään tulokseen päästäisiin, jos kunkin pajuviljelmän ravin- netase arvioitaisiin huolellisesti. Tämä ei kuitenkaan ole usein mahdollista käytännön viljelmillä. Pajunviljelyssä tehokas pintakasvillisuuden torjunta perustuu yleisesti kemiallisiin torjunta-ai- neisiin, joista tehoaineita saattaa päätyä ravintoketjuihin, mutta myös sitoutua biomassaan (esim. Muola ym. 2021). Bioenergiakäytössä biomassaan kertyneet torjunta-aineiden mahdol- liset jäämät eivät aiheuta ongelmaa, mutta kaikessa muussa käytössä torjunta-aineiden aiheut- tama terveysriski on tunnistettava. Rikkakasvihävitteissä yleisin tehoaine on glyfosaatti, jolla on haitallisia vaikutuksia ekosysteemissä muille eliöille (Helander ym. 2012). Pintakasvillisuuden kemiallisen torjunnan haitallisista vaikutuksista, samoin kuin keinoista niiden välttämiseksi tar- vitaan lisää tietoa. Nykyisten torjunta-aineiden vaihtoehtoja voisivat olla mekaaninen rikka- ruohontorjunta (Albertsson 2016) sekä biopohjaiset torjunta-aineet (Hagner 2020, Korkalo ym. 2022, ks. kappale 6.2) Elinkaarianalyysin menetelmin on osoitettu, että ympäristökuormitus pienenee selvästi viljel- män koon kasvaessa (Kowalczyk & Kwasniewski 2021). Pajun hiilensidontaa ja pajunviljelyn mahdollisuuksia ilmastovaikutuksien haittojen pienentämisessä on käsitelty kappaleessa 5.5. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 34 5. Pajujen tarjoamat ympäristöhyödyt 5.1. Pajut monimuotoisuuden ylläpitäjinä Juha Siitonen Suomessa kasvaa kolmisenkymmentä pajulajia, kun mukaan lasketaan kotimaisten lajien lisäksi viherrakentamiseen yleisesti käytetyt pajut. Pajuilla esiintyy yhteensä satoja niistä riippuvaisia seuralaislajeja. Muihin puulajeihin verrattuna pajuilla elää erityisen paljon kasvinsyöjälajeja (Kuva 10). Pajuilla elää noin 600 selkärangatonta herbivorilajia, kun koivuilla niitä elää vähän yli 400, haavalla sekä lepillä vähän alle 300 ja muilla boreaalisilla puulajeilla kullakin alle 200 lajia. Pajuilla eläviin kasvinsyöjälajeihin kuuluu noin 250 perhosta, 150 sahapistiäistä, 80 kovakuori- aista, 30 kaskasta, 26 ludetta, 17 kirvaa, 16 kemppiä, 11 äkämäpunkkia, 8 äkämäsääskeä 7 kil- pikirvaa ja 5 miinaajakärpästä. Kuva 10. Yleisillä boreaalisilla puulajeilla elävien kasvinsyöjäselkärangattomien kokonaislaji- määrä sekä yhteen puusukuun erikoistuneiden spesialistilajien määrä. Lajimääräarvioiden pe- rustana olevat tietolähteet on kuvattu tarkemmin julkaisussa Keto-Tokoi ja Siitonen (2021). Osa pajuilla esiintyvistä herbivorilajeista on moniruokaisia, ja ne pystyvät pajujen lisäksi käyt- tämään ravintonaan haapaa tai muitakin lehtipuulajeja. Tällainen moniruokainen laji on esimer- kiksi suruvaippa (Nymphalis antiopa), joka raidan ohella voi elää koivuilla ja haavalla. Salix- sukuun erikoistuneita herbivoreja on yhteensä yli 300 lajia. Pajuihin erikoistunut spesialistilaji on Etelä-Suomessa runsastunut ja levinneisyysaluettaan laajentanut häiveperhonen (Apatura iris), jonka toukka elää erityisesti raidalla. Sahapistiäisissä on monia spesialisteja, jotka ovat tiu- kasti muutamaan tai ainoastaan yhteen pajulajiin erikoistuneita. Euura-suvussa on peräti 115 pajuja syövää lajia, joihin kuuluu lähes jokaiselle yksittäisellekin pajulajille erikoistuneita lajeja. Pajujen seurassa elää joitain kymmeniä pajuihin erikoistuneita juurisienilajeja. Pajujen lehdillä esiintyy kymmeniä ruostesieniä, härmäsieniä ja lehtien soluväleissä kasvavia mikroskooppisia endofyyttisieniä, joista valtaosa kuulu kotelosieniin (Ascomycota). Esimerkiksi raidalla, halavalla ja jokipajulla esiintyy kullakin oma erikoistunut keltaruostesienilajinsa (Melampsora caprearum, M. laricis-pentandrae, M. amygdalina). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 35 Suomessa luontaisesti esiintyvistä pajulajeista puumaisiksi kasvaa neljä: raita, halava, mustuva- paju sekä jokipaju. Viljellyistä pajuista puumaisia ovat esimerkiksi hopeasalava (S. alba f. sericea ’Sibirica’) ja terijoensalava (S. euxina ’Bullata’). Puumaisilla pajuilla esiintyy niiden eläviä ja kuol- leita runkoja lahottavia kääväkkäitä ja muita lahottajasieniä sekä lahopuusta riippuvaisia selkä- rangatonlajeja, joita varpumaisilla ja pensasmaisilla pajulajeilla ei esiinny joitain yksittäisiä lajeja lukuun ottamatta. Yhteensä pajuilla esiintyviä saproksyylilajeja on yli tuhat, joista noin 500 on lahottajasieniä ja noin 600 selkärangatonta lajia. Raita on tämän lajiston kannalta ylivoimaisesti tärkein pajulajimme, jolla suurin osa pajujen saproksyylilajeista voi elää tai on raidan spesialis- teja. Esimerkiksi Euroopan pienin kovakuoriaislaji, vain noin 0,5 mm pitkä ja hyvin kapea rai- dankääpäripsikkä (Baranowskiella ehnstromi), elää raidankäävän (Phellinus conchatus) pilleissä. Elävien puiden rungoilla kasvaa päällysvieraina eli epifyytteinä viitisensataa jäkälälajia ja viiti- senkymmentä sammallajia. Myös tämän lajiston kannalta vanhat metsäraidat ovat tärkeä kas- vualusta. Raidalla voi kasvaa parisataa epifyyttijäkälä- ja sammallajia. Keskimäärin vanhan met- säraidan tyvirungolla esiintyy kolmisenkymmentä lajia, kun kuusella, männyllä ja koivulla lajeja on parikymmentä (Kuusinen 1996). Pajuilla voi esiintyä yhteensä joitain kymmeniä uhanalaiseksi tai silmälläpidettäväksi luokiteltuja eliölajeja. Suurin osa uhanalaisista pajujen seuralaislajeista on joko soilla tai paljakalla kasva- vista pajulajeista riippuvaisia herbivoreja tai sitten puumaisista vanhoista tai kuolleista pajuista riippuvaisia epifyyttejä, lahottajasieniä tai muita saproksyylilajeja. Uhanalaisia pajujen seuralai- sia ovat muun muassa kääpiöhopeatäplä (Clossinana improba), eläviä vanhoja raitoja lahottava raidantuoksukääpä (Haploporus odorus) sekä toistaiseksi ainoastaan Suomesta tunnettu, la- hoissa halavan ja mustuvapajun rungoissa elävä halavasepikkä (Eucnemis zaitzevi). Herbivorilajiston ylläpitämisen lisäksi pajujen toinen tärkeä merkitys sekä monimuotoisuuden että ekosysteemipalvelujen kannalta on niiden runsas ja varhainen kukinta. Kukkivat pajut tar- joavat keväällä tärkeän ravintolähteen niin kimalaisille, liikkeelle lähteville kesymehiläisille kuin monille erakkomehiläisille, päivä- ja yöperhosille ja monille muillekin pölyttäjähyönteisille. Pö- lyttäjien kannalta tärkeimmät pajulajit ovat todennäköisesti raita ja kiiltopaju, jotka ovat laajalle levinneitä ja yleisiä. Raidan erityinen merkitys sekä herbivoreille että pölyttäjille liittyy siihen, että se on Suomessa ainoa kangasmetsissä yleisesti esiintyvä pajulaji (esimerkkejä raidalla elä- vistä kovakuoriaisista kuvissa 11 ja 12). Muiden pajulajien esiintyminen keskittyy lähinnä ran- noille, soille, luhtiin ja muihin kosteikkoihin. Kuva 11. Lehtikuoriaisiin (Chrysomelidae) kuuluvan pallokalvajan (Plagiodera versicolora) toukkaryhmä raidan lehdellä. Lehtikuoriaisten toukat kalvavat puiden lehtiä tyypillisesti siten, että vain luurankomainen lehtiranka jää jäljelle. Kuva: Juha Siitonen Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 36 Kuva 12. Myskijäärä (Aromia moschata) on komea, ränsistyvillä vanhoilla raidoilla toukkana elävä kovakuoriaislaji. Aikuiset myskijäärät vierailevat kukilla. Kuva: Juha Siitonen Yhden pajulajin ja usein vain yhden tai muutaman pajukloonin muodostamilla lyhytkiertovil- jelmillä ei ole yleisesti ottaen monimuotoisuuden kannalta positiivista merkitystä. Tällaisessa voimakkaasti muokatussa ja täysin keinotekoisessa habitaatissa on sopivia elinympäristöjä vain hyvin pienelle osalle pajuista riippuvaisesta lajistosta. Lähinnä lyhytkiertoviljelmällä voi esiintyä joitain yleisimpiä, viljeltäviä pajulajeja syöviä herbivorilajeja sekä lehtitauteja. Usein tällaiset lajit esiintyvät viljelmällä kasvua haittaavina tuholaisina. Lyhytkiertoviljelmien biodiversiteettivaikutuksia pitää kuitenkin tarkastella osana laajem- paa maisemakokonaisuutta. Vaikutukset riippuvat siitä, millaisille paikoille lyhytkiertoviljelmiä perustetaan, mikä on niiden pinta-ala ja osuus maisemasta sekä millaisia vaihtoehtoisia kas- viyhteisöjä lyhytkiertoviljelmät korvaavat. Tutkimusten perusteella puiden (erityisesti pajujen) lyhytkiertoviljelmät ylläpitävät korkeampaa lajidiversiteettiä kuin maatalouden monokulttuurit, mutta alempaa lajidiversiteettiä kuin lehtisekametsät. Niinpä puiden lyhytkiertoviljelmät voivat lisätä monimuotoisuutta maisemassa, jossa yhden satokasvin viljelysmaat ovat vallitsevia (Van- beveren ja Ceulemans 2019). Jos taas viljelmät korvaavat lajirikkaita niittyjä tai lehtisekametsiä, vaikutukset paikalliseen ja alueelliseen monimuotoisuuteen ovat negatiivisia. Lyhytkiertoviljel- mien ylläpitämä lajidiversiteetti kasvaa, mikäli viljelmät koostuvat useista eri pajulajeista tai ge- notyypeistä (Müller ym. 2018). Lyhytkiertoviljelmät voivat vaikuttaa positiivisesti kukkivilla pa- juilla vierailevien pölyttäjähyönteisten kantoihin. 5.2. Pajut jätevesien puhdistuksessa Pertti Pulkkinen Yhdyskuntajätevedet ovat olleet kasvava ongelma koko teollistumis- ja kaupungistumiskehi- tyksen ajan. Sekä maa- että metsätalous ovat myös vaikuttaneet merkittävästi vesistöjen tilan huonontumiseen. Suomen ympäristökeskuksen mukaan joka vuonna pelkästään Itämereen va- luu pääosin maa- ja metsätaloudesta ja yhteiskuntajätevesistä peräisin olevaa typpeä yli 70 000 tonnia ja fosforia yli 3 000 tonnia (Mohsin ym. 2021). Erityisesti maatalouden valumavedet saat- tavat sisältää varsin korkeita fosfori- ja typpimääriä. Näiden rehevöittävien ravinteiden pääsyä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 37 vesistöihin on perinteisesti yritetty estää erilaisilla kasvillisuutta sisältävillä puskurivyöhykkeillä. Jätevesien käsittely vaatiikin tehokkaita menetelmiä, mutta ne eivät saisi lisätä ilmastopäästöjä (Zouboulis & Tolkou 2015). Suhteellisen lievästi saastuneiden vesien puhdistamiseen on yritetty kehittää mahdollisimman tehokkaita ja taloudellisia biologisia puhdistusmenetelmiä esimerkiksi käyttämällä nopeakas- vuisia puita, kuten pajuja ja poppeleita (Zouboulis & Tolkou 2015). Pulford ja Dickinsonin (2006) mukaan edellytyksenä puiden käytölle niin maaperän kuin vesienkin puhdistamiseen in situ ovat seuraavat: 1) puulajin kasvu on puhdistuksen kohteessa riittävää, 2) puulaji kestää hyvin kohteen olosuhteita ja spesifisesti kohteen saasteita, 3) lajia on helppo lisätä, 4) laji pystyy joko itse tai yhteistyössä bakteerien kanssa neutraloimaan ja/tai ottamaan itseensä kasvupaikan saasteita, 5) korjuu ja tarvittaessa saasteiden käsittely onnistuu ja 6) taloudelliset tekijät mah- dollistavat puulajin käytön. Puhdistustehokkuuteen vaikuttavat hyvin monet tekijät, kuten puhdistettavien yhdisteiden laatu, määrä, koostumus ja sitoutuminen muihin yhdisteisiin sekä veden määrä ja liikkuminen maaperässä. Tärkeitä vaikuttavia tekijöitä ovat myös ilmastotekijät kuten sateiden määrä (myös kasteluveden laatu ja määrä), lämpötila sekä paikan pinnanmuodot ja maaperän rakenne. Joi- hinkin näistä tekijöistä voidaan jossain määrin vaikuttaa, mutta yleensä hyvin vähän. Pohjois- maissa suhteellisen lyhyt kasvukausi ja myös maaperän kylmyys rajoittavat käyttävien puulajien juuriston sekä bakteerien aktiivista toiminta-aikaa vuodessa (Sillanpää 2007). Jätevedet kulkevat yleensä ensin puhdistamojen kautta, mutta sen jälkeen niitä voidaan johtaa puita sisältävien valumakenttien läpi, joissa pyritään poistamaan ainakin typpeä ja fosforia. Ken- tät saattavat olla vanhoja viljelypohjia, mutta myös suonpohjia tai vastaavia. Puhdistusta varten voidaan myös rakentaa erillisiä altaita, liittyen esimerkiksi haihduttavaan, pajujen avulla tapah- tuvaan puhdistukseen, mutta myös laajempia kostean maan puskurivyöhykkeitä (Jabłonska ym. 2020) joko puilla tai ilman. Tanskassa on rakennettu myös niin sanottuja suljettuja pajupuhdis- tamoita (Zero Discharge Willow Facility) alueille, joilla esim. vesistöt ovat lähellä asutusta. Suu- rimmillaan suljettuihin säiliöihin on johdettu lähes 100 kotitalouden jätevedet systeemissä, jossa säiliöiden päälle istutetut nopeakasvuiset pajukloonit puhdistavat jätevedet. Vastaavan tyyppisiä puhdistamoita on kokeiltu tilakohtaisesti myös Suomessa (Onkamo 2016). Biologisessa puhdistuksessa (in situ) kyseessä on fytoremediaatio, jossa yleensä hiilivetypoh- jaiset saasteet kuten öljyt ja PAH-yhdisteet hajotetaan puiden ja bakteerien sekä muiden mik- robien avulla harmittomiksi yhdisteiksi tai fytoekstraktio, jossa saasteet, kuten raskasmetallit, allokoituvat puun eri osiin, lehtiin, runkoon ja juuriin, ja edellyttävät jatkokäsittelyä ongelma- jätteenä. Ruotsissa selvitettiin pajubiomassan energiakäytön lisäksi pajujen mahdollista käyttöä jäteve- sien puhdistamiseen, keskittyen aluksi yhdyskuntajätevesien kastelukäyttöön (Aronsson & Perttu 1994). Vesistöihin joutuneet vedet sisälsivät kuitenkin melkoisia määriä fosforia ja typpeä sekä muita haitallisia yhdisteitä, varsinkin pajupuhdistuskenttien alkuvaiheissa (Perttu & Arons- son 2000). Pajukenttien puhdistustulokset ovat vaihdelleet 3‒4 vuoden lyhytaikaisissa pajukokeissa Eu- roopassa (Suomi, Viro, Ruotsi, Tanska, Pohjois-Irlanti, Slovenia, Ranska, Kreikka) 30 %:sta lähes sadan prosentin alenemaan typen ja fosforin määrissä (mm. Istenic & Božic 2021, Mohsin ym. 2021, Holm & Heinsoo 2013, Dimitriou ym. 2012b, Larsson 2003) yhdistettynä hyvään biomas- sakasvuun ja suhteellisen pieneen kuolleisuuteen. Vastaavia puhdistustasoja on saavutettu myös muualla (Land ym. 2016). Nelivuotisessa Ruotsin, Ranskan, Pohjois-Irlannin ja Kreikan alueilla toteutetussa EU-hankkeessa pajun rungoista mitatut arvot vaihtelivat 18‒73 kg N/ha, Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 38 3‒9 kg P/ha and 6‒27 kg K/ha välillä (Larsson 2003). Raskasmetallien (Cu, Zn, Cd and Pb) määrät rungoissa eivät selkeästi korreloineet raskasmetallien konsentraatioihin jätevedessä millään testipaikkakunnalla (Larsson 2003). Eteläruotsalaisilla lyhytkiertoviljelmillä havaittiin olevan sel- keästi vähäisemmät typen valuma-arvot kuin läheisillä viljapelloilla, mutta vastaavilla 16 koe- paikalla ja kolmen vuoden aikana fosforiarvot pohjavedessä näyttivät kohonneen lyhytkierto- viljelmien pajupalstoilla (Dimitriou ym. 2012b). Kasvihuoneolosuhteissa on päästy eri pajulajik- keilla huomattavan korkeisiin typen ja fosforin akkumulaatiotuloksiin (Salam ym. 2016, 2019a). Akkumulaatiotehokkuutta voidaan myös yrittää parantaa erilaisin ravinteiden ja eritoten ras- kasmetallien akkumuloitumista helpottavien yhdisteiden kuten kelaattien avulla (Mohsin ym. 2019). Suomessa tehdyissä kokeissa on keskitytty lähinnä siperianpajuun ja sen erilaisiin risteytyksiin, erityisesti ruotsalaisiin kaupallisiin lajikkeisiin kuten ’Klaraan’. Valintaperusteena saastekokeisiin on näyttänyt olevan ’Klaran’ runsas viljely varsinkin Etelä-Ruotsissa, joskin varsinkin ’Klaran’ vil- jelykäyttö biomassan tuotantoon on hiipumassa. Kotimaisia kokeita pajun käytössä vedenpuh- distuksessa ei juurikaan ole, mutta alustavien tulosten mukaan Outokummussa sijaitsevalla koealalla ’Klara’ pystyi yhteiskuntajätevesikokeessa poistamaan 30‒60 % typestä ja fosforista 2‒4 vuoden koeaikana ja samalla tuottamaan biomassaa 2,5–6,5 kertaa enemmän kuin yhteis- kuntajätevedellä kastelemattomissa koeruuduissa olevat vastaavat pajut (Mohsin ym. 2021). Myös koepuiden kuolleisuus oli puolet alhaisempi kuin vastaavien kontrollien. Vaikka hyperakkumulaatiokasveja ei puulajeista juurikaan löydy (Reeves ym. 2017), pajuissa on kuitenkin useita ominaisuuksia, jotka mahdollistavat niiden tehokkaan käytön niin biomassan tuottajana kuin ympäristöongelmien hallinnassa (mm. Isebrands ym. 2014). Pohjoisen lyhyen kasvukauden olosuhteissa korkea puhdistustehokkuus korostuu, koska ilman tehokasta kasvua ei ole tehokasta akkumulaatiotakaan (mm. Saarsalmi 1984). Myös kasvupaikkavaatimukset puoltavat tehokkaaksi kilpailijaksi osoittautunutta pajua, tosin tässäkin, kuten monessa muus- sakin ominaisuudessa, on suuria eroja pajulajien ja lajikkeiden välillä (Istenic & Božic 2021, Holm & Heinsoo 2013, Watson ym. 2003). Valintaa vaikeuttavat myös hyvinkin eri tasoiset tu- lokset eri laboratoriokokeista ja lyhytaikaisista kenttäkokeista. Varsinkin raskasmetallien, mutta myös typen ja fosforin talteenottoa saatettaisiin pystyä parantamaan oikealla lajikevalinnalla. Nelivuotisen EU-hankkeen mukaan (Larsson 2003) jäteveden laadun ”valinta” ja tiukka klooni- valinta tiettyjen metallien akkumuloimiskyvyn perusteella tehostaisi puhdistustoimintaa (Lars- son 2003, Larsen ym. 2018). Akkumulaatiokykyisten lajikkeiden ja/tai lajien risteyttämistäkin sekä metallien akkumuloitumista helpottavien yhdisteiden käyttöä (esim. Mohsin ym. 2019, Sa- lam ym. 2019b) voisi kokeilla. Pajupuhdistamoiden kannattavuuden arviointi on ollut riittävän pitkien kenttäkokeiden puut- tuessa varsin haasteellista. Lyhytaikaisissa laboratorio- ja pienen mittakaavan kenttäkokeissa saadaan helposti liian positiivisia arvioita puiden tehokkuudesta. Asiaan liittyvät myös oleelli- sesti jälkikäsittelyiden kustannukset ja mahdollisuudet. Esimerkiksi biomassan poltosta jää jäl- jelle raskasmetalleja, ja varsinkin kadmiumpitoisuudet ylittävät helposti lannoitesopivuuden ra- jat. Myös pyrolyysin käyttömahdollisuudet jälkikäsittelyssä vaatisivat ehkä kokonaisvaltaisem- paa tarkastelua. Tutkimustarpeet kohdistuvatkin aika selkeästi käytännön puhdistumista palve- leviin pitkäaikaisiin koekenttiin ja lajikkeiden tehokkuuden testaamiseen. Tätä korostaa myös se, että on suhteellisen vaikeaa saada vertailukelpoisia tuloksia maiden välillä tai edes suhteel- lisen pienien alueiden sisällä, saati sitten eri saastelähteiden välillä, sillä mukana on yleensä liikaa arviointiin vaikuttavia tekijöitä alkaen ympäristöolosuhteista, pajulajeista ja -lajikkeista päätyen maaperäolosuhteisiin ja saastelähteisiin. Yhteenvetona voisi sanoa, että riittävän pit- käaikainen ja samalla myös käytäntöä palveleva testaaminen maksaa vaivan lisäksi runsaasti rahaa ja vaatii paljon aikaa. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 39 5.3. Pajut saastuneen maan puhdistuksessa Pertti Pulkkinen Biologisen maanpuhdistuksen taustaa Ympäristön saastuminen on ongelma, joka on ihmistoiminnan myötä levinnyt kaikkialle (Bezie ym. 2021). Sen vaikutuksia voidaan yrittää korjata maaperän saasteiden teollisilla ja teknisillä käsittelyillä, joissa yleensä saastunut maa kaivetaan ylös, siirretään ja käsitellään kemiallis-teol- lisesti, mutta halvempana vaihtoehtona on käytetty myös erilaisia biologisia puhdistusmene- telmiä. In situ-menetelmissä saastuneen alueen puhdistaminen tapahtuu suoraan saastumis- kohteella ja puhdistamiseen osallistuvat kasvit ja/tai saasteesta riippuen myös bakteerit ja muut mikrobit (Tangahu ym. 2011). Näitä bioremediaatiomenetelmiä yhdistää se, että puhdistumi- nen vaatii aikaa ja tehokkaasti kasvavaa kasvipeitettä puhdistettavassa kohteessa. Fytoremedi- aatiossa mikro-organismit hajottavat orgaaniset saasteet harmittomiksi yhdisteiksi ja fytoekstraktiossa saasteet allokoituvat suoraan kasviin itseensä; joko juureen, varteen tai lehtiin (Sillanpää 2007). Näin muodostuvat metallipitoiset kasvinosat tulee hävittää (Vallinkoski ym. 2007). Bioremediaatiossa usein käytettyjä kasvilajeja ovat erilaiset Brassica-lajit, tupakka ja varsinkin pohjoisella pallonpuoliskolla myös poppelit ja pajut. Näitä kaikkia yhdistää hyvä kasvu ja tole- ranssi vaikeita ympäristöolosuhteita vastaan. Bezien ym. (2021) yhteenvedon mukaan vajaat 90 % tutkimuksista on koskenut lähinnä raskasmetallien poistamista kasvien avulla ja vain runsaat 10 % orgaanisia yhdisteitä, mikä korostaa raskasmetallisaasteiden yleisyyttä, mutta myös ehkä niiden vaarallisuutta terveydelle ja ekosysteemille. Poppeleiden ja pajujen käyttö laajemmin ekosysteemipalveluissa alkoi 1900-luvun alkupuolella lähinnä saastumisen estämisessä (Isebrands ym. 2014). Pohjoisella pallonpuoliskolla päähuo- mio onkin paljolti kiinnittynyt juuri poppeleihin ja pajuihin, koska ne ovat nopeakasvuisia ja yleensä suhteellisen tolerantteja kasvupaikan ja stressien suhteen (Tangahu ym. 2011). Molem- mista suvuista löytyy fytoremediaatioon kykeneviä lajeja myös Pohjois-Euroopan suhteellisen kylmiin olosuhteisiin, joissa kasvukauden lyhyyden vuoksi myös puhdistuskausi on suhteellisen lyhyt. Pajut ja bioremediaatio Kontaminoituneen maan käsittelyyn on kokeiltu pohjoisella pallonpuoliskolla pajujen ja pop- peleiden lisäksi mm. leppiä ja tammia, joskin suurin kiinnostus on kohdistunut nopeasti kasva- viin lajeihin, joilla on selvitetty toleranssia ja akkumulaatiota lähinnä fytoremediaatiota ajatellen (Pulford & Watson 2003). Punshon ja Dickinsonin (1999) mukaan pajujen raskasmetalliresis- tenssiä (kupari, kadmium, nikkeli ja sinkki) selittävät enemmän erot kloonien- ja hybridien välillä kuin erot pajulajien välillä. Yleisesti ottaen S. viminalisin ja S. triandran kloonit olivat sensitiivisiä ja S. caprean vähemmän sensitiivisiä (Punshon & Dickinson 1999). Varsinkin kuparin ja sinkin konsentraatiot eri puun osissa vaihtelivat tutkituilla kahdeksalla pajulajilla huomattavasti, mutta yleisenä trendinä oli, että sinkki konsentroituu kupariin verrattuna suhteessa enemmän maan- päällisiin osiin (Nissen & Lepp 1997). Tämä suhde voi muuttua ainakin S. viminalisilla maaperän raskasmetallikonsentraatioiden noustessa (Sander & Ericsson 1998) ja lehtien varistessa. Ras- kasmetallien akkumulaatiossa onkin havaittu suuria eroja, sillä Greger ja Landberg (1999) ha- vaitsivat pajugenotyyppien välillä 43 kertaisen eron kadmiumpitoisuuksissa. Heidän mukaansa parhaat genotyypit pystyivät akkumuloimaan viisi kertaa enemmän kadmiumia kuin Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 40 hyperakkumulaattorilaji Alyssum murale. Syynä siihen oli eräiden pajugenotyyppien erittäin voimakas biomassan kasvu ja kadmiumin tehokas siirto runkoon. Mikro-organismit, kuten bakteerit ja sienet saattavat auttaa metalli-ionien kulkeutumisessa ja rakenteen muutoksessa muotoon, johon bioprosessit vaikuttavat (Wang ym. 2021). Orgaanis- ten saasteiden hajotuksessa (esim. öljyt ja PAH-yhdisteet) mikro-organismeilla on yleensä pal- jon suurempi rooli (Tagahu ym. 2011). Pajujen ja mikro-organismien suhdetta kadmiumin ak- kumulaatiossa selvitettiin eri pajugenotyypeillä ja havaittiin, että tiettyjen bakteerien runsaus on yhteydessä kyseisten pajugenotyyppien kykyyn allokoida kadmiumia (Wang ym. 2021). Felixin (1999) mukaan S. viminalis on yksi parhaiten raskasmetalleja akkumuloivista kasveista, mutta hänen arvionsa oli, että kadmiuminpitoisuuden laskeminen hyväksyttävälle tasolle kes- täisi kuitenkin yli 70 vuotta, mikä on käytännön puhdistustilanteessa liian pitkä aika. Näyttää myös siltä, että mitä pohjoisemmassa kasveilla yritetään maata puhdistaa, sitä pidempään puh- distumisaikaan pitää varautua. Sillanpää (2007) selvitti öljyhiilivedyillä saastuneeseen maaperän haavan hybridin (Populus tremula x tremuloides), rauduskoivun (Betula pendula) ja kiiltopajun (S. phylicifolia) in situ –kunnostusvaikutusta Helsingissä, Ylöjärvellä ja Kokkolassa. Saasteet oli- vat pääosin öljyjä ja PAH-yhdisteitä. Kokeilla ei saavutettu mitään selkeitä puhdistustuloksia ehkä johtuen testauksen erittäin lyhyestä kestoajasta (2‒4 vuotta). Samoin Salam ym. (2020) havaitsivat, että vanha PAH-yhdisteitä ja öljyjä sisältävä metsäpohja ei ollut juurikaan puhdis- tunut kymmenessä vuodessa valituilla haapaklooneilla. Riddell-Black (1993) esittikin, että kol- menkymmentä vuottakaan ei ehkä riittäisi voimakkaasti saastuneen maan metallipitoisuuden laskemiseen hyväksyttävälle rajalle, jos tämän saasteen pitäisi allokoitua puiden runkoihin. Hä- nen mukaansa tämä vaikeuttaa lyhytkiertoisten puulajien kuten pajun käyttöä varsinkin voi- makkaasti saastuneiden kohteiden puhdistamisessa. Tosin Košnář ym. (2020) mukaan myös PAH-yhdisteiden puhdistaminen pajuilla onnistuu hyvin. He raportoivat kolmevuotisesta S. smithianalla tehdystä kokeesta, jossa onnistuttiin poistamaan yli 50 % polysyklisistä aromaat- tisista hiilivedyistä, kun vastaava arvo ilman pajuja oli vain alle 10 %. Perinteisesti pajujen kykyä puhdistaa maaperää selvitetään ensin toleranssikokeilla ja laajalla joukolla raskasmetalleja kuten kadmiumilla, kromilla, kuparilla, nikkelillä, lyijyllä ja sinkillä. Lä- hinnä kasvukyvyn perusteella valittuja testattavia pajulajeja ja lajikkeita on tässä vaiheessa vielä yleensä runsaasti. Meers ym. (2007) käyttivät ulkona toteutetussa pottikokeessaan seuraavia lajikkeita: S. dasyclados ‘Loden’, S. triandra ‘Noir de Villaines’, S. fragilis ‘Belgisch Rood’, S. pur- purea × S. daphnoides ‘Bleu’, S.schwerinii ‘Christina’ istutettuina eritavoin saastutettuihin pot- teihin. Tutkituista lajikkeista ’Christina’, ’Loden’ and ’Belgisch Rood’ lajikkeilla oli korkeat kad- mium- ja sinkki- konsentraatiot ja ne valittiin ensivaiheen kenttätestaukseen, jossa määritettiin kuinka paljon kadmiumia ja sinkkiä ne pystyvät allokoimaan. Tämän jälkeen selvitettiin näiden lajikkeiden kasvukyky, sillä käytännön puhdistustehokkuus on allokaatiokyvyn ja biomassan kasvun yhteistulos (Meers ym. 2007). Pajukokeissa on useimmiten yhdistetty kasvihuonekokeita ja lyhytaikaisia parin-kolmen vuo- den kenttäkokeita (Traunfeld & Clement 2001, Chang ym. 2009, Hasegava ym. 2009). Raskas- metalleista useimmiten on testattu kadmiumtoleranssia ja -ekstraktiota, mutta myös sinkki ja kupari on usein ollut kiinnostuksen kohteena. Myös raskasmetallien allokaatiolla pajun eri osiin on merkitystä; Roy ym. (2005) mukaan S. viminalisin kadmiumpitoisuudet olivat kaksivuotisen kenttäkokeen jälkeen pajun lehdissä suuremmat kuin rungossa. Vastaavanlaisia kenttäkoetu- loksia on saatu S. viminalisin kyvystä orgaanisten jätteiden hajottamisessa (öljypohjainen jäte) ja PAH-yhdisteiden määrissä varsinkin juuristovyöhykkeellä (Vervaeke ym. 2003). Pajun runko- puusta mitatut ekstraktiotehokkuudet olivat Mohan ja Pitmannin (2007) mukaan korkeimmat kadmiumilla, mutta taso jäi siltikin alle 0,5 %:n kymmenen koevuoden aikana ja vastaavasti Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 41 muilla tutkituilla raskasmetalleilla alle 0,1 %:n. Laboratoriokokeissa tosin Salix sp:llä päästiin lähes 10 % ekstraktioon käyttökelpoisesta lyijystä ja 1 % ekstraktioon arseenista. Nämä olivat noin 10 kertaa korkeammat lukemat kuin hybridipoppelien vastaavassa kokeessa (Mohan & Pittman 2007). Dos Santos Utmazian ym. (2007) mukaan näyttäisi siltä, että huolimatta pajujen suhteellisen alhaisista kadmium- ja kobolttikonsentraatioista metallitolerantit kloonit lajeista S. matsudana, S. fragilis ja S. purpurea olivat lupaavia fytoekstraktiokasveja niiden kovan kasvu- potentiaalin ansiosta. Varsinkin kadmiumin ekstraktiokyky näyttää pajuilla olevan korkea voi- makkaasti saastuneilla mailla (Dickinson & Pulford 2004). Tähän liittyvät kiinteästi myös pajujen vuorovaikutukset erilaisten mikrobien, kuten mykorritsasienten kanssa. Näyttääkin siltä, että Salix-hybridien genotyypit ovat hyvin erilaisia suhteessa mikro-organismien määrään, mikä vai- kuttaa myös niiden kykyyn ottaa puun eri osiin kadmiumia (Wang ym. 2021). Etelä-Ruotsissa pitkäaikaisen, kymmenen aluetta käsittävän energiapajukokeen tuloksena ha- vaittiin runsaan 10 %:n lasku pintamaan kadmiumpitoisuuksissa verrattuna vastaaviin viljapel- toihin, mutta mitään selkeitä eroja ei havaittu kuparin, nikkelin, lyijyn ja sinkin suhteen (Dimi- triou ym. 2012b). Poppelin ja pajun välisiä vertailukelpoisia fytoekstraktioarvoja on saatavilla suhteellisen vähän, mutta ainakin Algreenin ym. (2014) mukaan Tanskassa tehdyissä suhteelli- sen edustavissa kokeissa pajun fytoekstraktiokyky oli parempi kuin poppelilla ainakin kad- miumin, kuparin, nikkelin ja sinkin suhteen. Suomessa on tutkittu pajujen käyttöä erityisesti kaivostoiminnan tuottamien raskasmetallien poistamisessa, mutta lähinnä vain lyhytaikaisilla laboratorio- ja kasvihuonekokeilla (Salam ym. 2016). Lajeina ovat olleet erilaisten pajuhybridien kuten S. viminalis × S. schwerinii × S. dasy- clados lajikkeet, jotka olivat kasvaneet kuparilla, nikkelillä ja sinkillä kontaminoituneessa maassa. Metalliallokoitumista on myös yritetty lisätä erilaisilla kelaateilla ja kalkilla (Salam ym. 2019ab, Mohsin ym. 2019). Vaste näissä kokeisssa oli varsin hyvä; vahvasti kontaminoituneessa maassa kasvaneiden ’Klara’-lajikkeen taimien biomassa ja fytoekstraktiokyky kasvoi. Metalliakkumulaation molekyylitason perustaa selvitettiin S. caprealla ja todettiin, että saastu- neessa ja puhtaassa maassa kasvaneet pajut eroavat toisistaan ainakin 20:n lehdistä löytyvän metalleja käsittelevän geenin suhteen (Konlechner ym. 2013) Geneettisesti modifoidut mikro- organismit (GMO) ovat parina viime vuosikymmenenä olleet myös remediaatioon liittyvissä tutkimuksissa keskeisesti esillä (Agnihotri & Seth 2019). Ei ainoastaan bakteerien ja sienten te- hokkuutta, mutta myös suoraan kasvien fytoremediaatiokykyä on yritetty parantaa geneettis- ten modifikaatioiden avulla (Davison 2005). Puulajeista ovat olleet mukana mm. eräät amerik- kalaiset poppelilajit, kuten P. deltoides (Che ym. 2003). Johtopäätöksiä Dickinson ja Pulfordin (2004) mukaan kadmiumilla saastuneen maan puhdistus pajulla ja var- sinkin lyhyen kiertoajan valittuja tehokkaita klooneja viljelemällä on hyvin tehokasta verrattuna muihin raskasmetalleihin tai muihin puulajeihin. Tosin puhdistuksen onnistumisen edellytyk- senä he pitävät voimakkaasti saastuneiden hotspottien etukäteiskartoitusta, toistuvaa sadon- korjuuta ennen lehtien putoamista ja kantojen poistoa lopullisessa hakkuussa (Dickinson & Pulford 2004). Yhteenvetona voidaan todeta, että pajuissa on selkeästi potentiaalia maanpuhdistukseen ja tämä jopa saattaa korostua kylmissä olosuhteissa, joissa kasvukausi jää suhteellisen lyhyeksi. Toimivan puhdistuksen paikallisuus vaatii aina monivuotista paikallista kenttätestausta sekä la- jike- tai kloonitason metallitoleranssin testausta. Paikallisesti pitäisi myös selvittää tarvitaanko maaperää parantavia käsittelyjä kuten kalkitseminen ja/tai kelaatit (Tangahu ym. 2011, Mohsin Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 42 ym. 2019) auttamaan saasteiden kulkeutumisessa pajuihin. Puiden kasvua ja saastetoleranssia voidaan yrittää parantaa jalostuksella ja tiukalla kloonivalinnalla, tosin Punshon ja Dickinsonin (1999) mukaan pajulajien ja eri genotyyppien hyvinkin erilaiset vasteet raskasmetalleihin saat- tavat vaikeuttaa puiden valintaa ja vaatia pitkäkestoisia kenttäkokeita. Puhdistamistehokkuu- teen vaikuttaa kuitenkin aina keskeisesti kaksi asiaa: kasvu ja toleranssi. Nämä pitäisi aina tes- tata paikallisesti, sillä koetulokset vaihtelevat suuresti pajulajista ja lajikkeesta (kloonista), sa- moin kuin testaustavasta ja testauksen kestosta riippuen. 5.4. Pajut ravinteiden kierrätyksessä ‒ lietelanta ‒ tulevaisuuden optio? Auvo Sairanen ja Kirsi Järvenranta Kotieläinten tuottama lanta on arvokas ravinteiden lähde ja vaihtoehto kaupallisille lannoit- teille, joiden tuottamiseen käytetään fossiilista energiaa. Lannan ongelmana on sen suuri vesi- pitoisuus, joka tekee lannan ravinteiden hyödyntämisen ekologisesti ja taloudellisesti kannat- tamattomaksi. Traktorikäyttöisellä kalustolla jo yli 10 km siirtomatkan kustannukset ylittävät ravinteiden arvon, jos arvona käytetään 5 €/m3, ja lisäkuljetuskilometrin hinta on 0,5 €/km. Rek- kakuljetuksella voidaan pidentää kannattavaa kuljetusmatkaa isoissa yksiköissä. Vesipitoisuu- den vuoksi lietteen ravinteiden hyväksikäyttö rajautuu joka tapauksessa suhteellisen lähelle ta- louskeskusta. Kotieläintiloille ravinteet kuljetetaan tiivistetyssä muodossa rehujen ja kaupallisten lannoittei- den mukana jopa satojen kilometrien päästä. Ravinteiden kulkulogistiikan vuoksi maatilat muo- dostuvat ravinteita kerryttäviksi alueellisiksi tiivistymiksi. Lannoitesuositukset, nitraattiasetus, ympäristökorvausjärjestelmä ja lannoitelaki säätelevät pelto- ja kasvilajikohtaista lannoitusta (Ruokavirasto 2021b). Kasvinviljelytilat voisivat käyttää kaiken tarjolla olevan lannan ravinteet, mukaan lukien turkis- eläinten tuottama lanta. Ongelmana on kotieläin- ja kasvitilojen etäisyys. Kuljetuskustannuksia voitaisiin vähentää tiivistämällä lannan ravinteet pienempään tilaan. Teknisesti tämä on mah- dollista, mutta taloudellisesti liian kallista tällä hetkellä käytössä olevalla teknologialla. Vallitsevan käytännön mukaan lannan ravinteet hyödynnetään kotieläintiloilla joko omaan käyttöön tulevan rehun tuottamiseen tai ravinteita sisältäviksi myyntikasveiksi, joista viljat ovat tyypillisimpiä. Pohjoisessa viljakasvien laatu ei välttämättä täytä elintarviketeollisuuden vaati- muksia. Viljan lisäksi pelloilla voi tuottaa erikoiskasveja kuten kuminaa tai vihanneksia. Erikois- kasvit vaativat kuitenkin oman ammattitaidon ja viljelytekniikan. Rehun tuottamisen, lannan levitysalavaatimusten ja edellä mainittujen rajoitteiden vuoksi nautatilat hankkivat laskennalli- seen rehuntarpeeseen verrattuna ylimääräistä peltoa ja peltojen kasvupotentiaalista osa jää käyttämättä. Maidon kulutus (Luke 2021a) ja lypsylehmien määrä on viime vuosina tasaisesti laskenut (Luke 2021b). Lehmien määrän vähentyessä vähenee myös vasikoiden määrä sekä naudanlihan tuo- tanto. Peltoala pysyy ennallaan, jolloin nautoihin perustuvasta kotieläintuotannosta on vapau- tunut ja vapautuu edelleen merkittävä määrä viljelysmaata. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 43 Kuva 13. Maatilan sisäinen ravinteiden kierrätys ja kuivikkeen tuotanto pajun lyhytkiertovilje- lyllä. Paju tarjoaa yhden harvoista vaihtoehdoista rehuntuotannosta vapautuvalle peltomaalle viljan- viljelyn kannattavuusrajan pohjoispuolella. Lyhytkiertopajun kannattava viljely vaatii peltomaan tukikelpoisuuden ja korkean satotason. Energiakäytössä paju ei ole osoittautunut kannatta- vaksi, mutta tulevaisuudessa maan hiilensidontavaatimus ja siihen mahdollisesti liitettävä tuki voivat kääntää tilanteen pajulle edullisempaan suuntaan. Juuristosidonnan lisäksi hiilen takai- sinkierrätystä voi lisätä käyttämällä pajua kestokuivituksen osana. Pajun lyhytkiertoviljely voisi tarjota mahdollisuuden ravinteiden kierrätykseen maatilalla (Kuva 13). Kotieläinten lannoista naudanlanta soveltuu ravinnesuhteeltaan pajun lannoitteeksi. Pajulajik- keet hyötyvät typpilannoituksesta, mutta reagoivat vähemmän fosfori- tai kaliumlannoitukseen (Hytönen 1995b). Siipikarjan ja turkiseläinten lanta on hyvin fosforipitoista ja niiden kuiva-ai- nepitoisuus on korkea verrattuna tyypilliseen naudan lietelantaan (Taulukko 3). Näiden eläinten lanta soveltuu fosforiköyhille maille. Rehuntuotannosta vapautuva peltoala painottuu nauta- karjatuotantoalueille, missä naudanlietteellä on suurin lannoituspotentiaali. Taulukko 3. Lannan ravinnepitoisuuksia, kg/m3 Kuiva-aine Kokonais- N Liukoinen N Fosfori Kalium Naudanliete1 6 % 2,8 1,7 0,5 2,8 Sianliete2 3,4 2,2 0,8 Turkiseläimet2 40 % 5,9 1,1 12,4 Siipikarja2 8,4 2,9 4,0 1 Eurofins 2021 2 Ruokavirasto 2021b Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 44 Lannan ravinteiden käyttöä ohjaa nitraattiasetus (1250/2014), minkä vuoksi käytettävän lannan kokonaistypen vuotuinen käyttömäärä on Suomessa enintään 170 kg N/ha. Kokonaistypestä vain liukoinen osa katsotaan kasveille käyttökelpoiseksi eli taulukkoarvon (Ruokavirasto 2021b) mukaan vuotuinen maksimimäärä liukoista typpeä on 103 kg N/ha. Paju korjataan keväällä ja tavanomaista istutustiheyttä käytettäessä lietteen levitys tehdään ke- sän alussa. Kasvukauden aikana levitettävä maksimimäärä naudanlietettä on 60 m3/ha, joka sisältää 170 kg kokonaistyppeä, 30 kg fosforia ja 170 kg kaliumia. Ilman täydennyslannoitusta lietteen sisältämät N ja P alittavat energiapajun viljelyssä kappaleessa 4.3.2 esitetyn suositus- määrään 200 kg N, 46 kg P ja 100 kg K. Paju ei välttämättä ensimmäisenä kasvuvuonna pysty hyödyntämään kerralla annettua ravinnemäärää varsinkaan mineraalilannoitteena, jolloin ra- vinteiden huuhtoumariski suurenee. Liete sisältää tarpeeseen nähden ylimääräisesti kaliumia, mutta tämä ei nykyisen tiedon valossa ole kasveille eikä ympäristölle haitallista. Osa kaliumista voi sitoutua maahan ja olla kasvien käytettävissä lannoitusta seuraavina vuosina. Lietteen kokonaistypestä osa mineralisoituu hitaasti kasveille käyttökelpoiseen muotoon, joten lannoitusvaikutus yltää osittain levitystä seuraavaan vuoteen. Tässä suhteessa lietteen lannoi- tusvaikutus on kolmen vuoden lannoitusvälillä jopa parempi kuin kaupallisilla tuotteilla. Kau- pallisten mineraalilannoitteiden ongelma pajun kannalta on niiden nopealiukoisuus. Korjuun jälkeen annetun suuren kertalannoituksen vaikutus seuraavina kasvukausina on heikko. Paju hyötyisi vuosittain annettavasta N-lannoituksesta, mutta käytännössä tavanomaisen pajuviljel- män vuosittainen lannoitus ei onnistu (Hytönen 1995b). Viljelykokeissa erilaisilla lannoitteilla saadut typpilannoituksen vasteet ovat vaihdelleet 15‒67 kg ka/kg N (Larsen ym. 2016, Sevel ym. 2014a, Aronsson ym. 2014). Satovasteet lisäfos- forille ovat olleet vähäisiä. Yleispätevää lannoitussuositusta on vaikea antaa, koska lannoite- vaste riippuu pajulajikkeesta, kasvuston iästä, maalajista ja maan orgaanisen aineksen mää- rästä, mykoritsoista, maan vedenpidätyskyvystä sekä lannoitelajista (Baum ym. 2020). Koska ravinteiden hyväksikäyttö vaihtelee paljon, myös ravinnehävikit vaihtelevat. Huuhtoutuminen ja kaasumaiset emissiot kasvavat, jos kasvusto ei hyödynnä ravinteita (Sevel ym. 2014b, Larsen ym. 2016). Yksi vaihtoehto lietteen käytön lisäämiselle on pajun vuoroviljely nurmen kanssa, agroforestry (Dupraz ym. 2018). Tällöin lietettä voidaan levittää kasvulohkolle vuosittain ja sijoittavaa me- netelmää käytettäessä typen haihtumistappiot pienenevät täystiheän pajun hajalevitykseen verrattuna (Mattila & Joki-Tokola 2003). Viljellyn kaistan leveys täytyy olla vähintään 4 m käy- tettävän koneistuksen mukaan. Viljelykaistojen välillä voi olla paririvi 80 cm välillä. Nurmivaih- toehto täytyy valita käyttökohteen mukaan. Biokaasun raaka-aineeksi valitaan talvenkestävä perusnurmilajike. Hiilensidonnan kannalta ruokohelpi on huomionarvoinen, pitkäikäinen laji. Kuivikekäyttöön ennen kasvukauden alkua korjattavan ruokohelven uusimisväli voi olla 10 vuotta. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 45 5.5. Pajut hiilen sitojina ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen turvemailla Lasse Aro ja Hanna Kekkonen 5.5.1. Paju hiilen sitojana Pajujen hyvät hiilensidontaominaisuudet perustuvat niiden nopeaan kasvuun ja suureen bio- massatuotokseen, kun kasvupaikan olosuhteet ovat sopivat kulloinkin viljeltävälle lajille (ks. kappale 4.3; Keoleian & Volk 2005, Caslin ym. 2015, Cunniff ym. 2015). Pajuviljelmien vuotui- sesta hiilensidonnasta voi jopa 40–50 % kohdistua karikkeen ja maanalaisen hiilivaraston li- säykseen (esim. Agostini ym. 2015). Erityisen tärkeä merkitys tässä yhteydessä on pajun juuris- tolla, joka on yleensä laaja ja joka vielä suurenee pajun ikääntyessä (esim. Matthews 2001, Keoleian & Volk 2005, Pacaldo ym. 2013, Cunniff ym. 2015). Suuri osa maanalaisesta biomas- satuotoksesta tulee hienojuurten kasvun kautta (Rytter 2001, Rytter ym. 2015). Pajun maanalai- sesta biomassasta 85–92 % sijaitsee maaperän 30 cm:n paksuisessa pintakerroksessa (Rytter & Hansson 1996, Pacaldo ym. 2013). Maanpäällinen pajukasvusto korjataan pois 3–5 vuoden korjuukierroilla, joten kasvupaikan hii- livaraston lisäys perustuu maanalaiseen juuribiomassaan ja maan orgaanisen hiilivaraston kas- vuun (ks liite 3). Arviot maanalaisen hiilivaraston kertymisestä vaihtelevat kuitenkin suuresti. Caslin ym. (2015) raportoivat, että pajuviljelmä voi sitoa vuosittain hiiltä kanto- ja juuribiomas- sojen sekä maan orgaanisen hiilen lisäyksen kautta 0,12 tn C/ha. Rytter ym. (2015) sen sijaan saivat maanalaisen hiilivaraston lisäykseksi ruotsalaisilla pelloilla 0,98‒2,79 tn C/ha/v, kun pajun maanpäällinen biomassatuotos oli 2,0‒5,7 tn/ha/v. Hamelin ym. (2012) mallinsivat pajukasvus- ton aiheuttamaksi maan orgaanisen hiilen lisäykseksi Tanskan hiekkaisilla peltomailla keski- määrin 524 kg C/ha/v 20 vuoden aikana. Ruotsissa Rytter (2012) sai maahiilen lisäykseksi 22 vuoden aikana keskimäärin 410 kg C/ha/v hyvin hoidetuissa pajuviljelmissä viljavilla pelloilla ja Rytter ym. (2015) viiden vuoden seurannassa 150‒450 kg C/ha/v. Hiilen kertyminen lyhytkier- toviljelmien eri osiin tunnetaan varsin hyvin, mutta maan orgaanisen hiilen dynamiikasta ja hii- len huuhtoutumisesta kasvupaikalta tiedetään vähän (esim. Sartori ym. 2006, Rytter 2012, Ryt- ter ym. 2015, Agostini ym. 2015). Pajun kasvatuksella on positiivisia ilmastovaikutuksia, kun pajun viljelyä tarkastellaan koko ar- voketjun osalta esim. energia- ja elinkaarianalyysien perusteella, jolloin huomioidaan mm. fos- siilisten raaka- ja polttoaineiden korvaaminen uusiutuvalla biomassalla (esim. Heller ym. 2003, Keoleian & Volk 2005, Djomo ym. 2011, González-García ym. 2012, Holland ym. 2015, Parajuli ym. 2017). Suomessa pajuviljelmien kasvatus sopii hyville maatalousmaille. Kun turvemaiden käytön ne- gatiivisia ilmastovaikutuksia pyritään vähentämään, pajua voisi harkita yhtenä kosteikkoviljelyn vaihtoehtona turvemaan pelloilla, suonpohjilla ja turpeennostoalueilla käyttämällä lyhytkierto- viljelyn menetelmiä (ks. kappale 4.3). 5.5.2. Päästöjen vähentäminen turvepelloilla Yli puolet maatalouden ja maatalouden maankäytön tuottamista päästöistä muodostuu viljel- lyiltä turvemailta, jotka kattavat noin kymmenyksen Suomen kokonaisviljelyalasta (Tilastokes- kus 2021c). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 46 Tehokkaimmat keinot vähentää turvemailta muodostuvia päästöjä ovat ennallistaminen, met- sittäminen, kosteikkoviljelyyn siirtyminen tai pohjavedenpinnan nostaminen erilaisin ojitusrat- kaisuin (Lehtonen ym. 2021). Kekkonen ym. (2019) mukaan Suomessa on noin 26 000 hehtaaria heikkotuottoista eloperäistä peltoalaa, joka ei ole ollut elintarvikkeiden tai rehuntuotannossa. Nämä pellot lisäävät Suomen maankäyttösektorin päästötaakkaa hyödykkeiden tuotannon si- jaan, ja siksi ne voisivat ensisijaisesti soveltua aktiivisten päästövähennystoimenpiteiden jal- kauttamiseen, jolloin niiden päätuote olisi päästövähennys. Kun kosteikkoviljelyä arvioitiin maankäyttösektorin ilmastotoimenpiteiden päästövähennysmahdollisuutena (Lehtonen ym. 2021), sen tavoitepinta-alaksi kirjattiin 30 000 hehtaarin määräala, joka vastaa suunnilleen Maa- talouden ilmastotiekartan (Lehtonen ym. 2020) keskiskenaariossa asetettuja tavoitteita. Ennallistaminen ja metsittäminen johtavat peltolohkon poistumiseen aktiivisesta viljelystä, mikä voi tarkoittaa maanomistajalle pinta-alaan sidonnaisten tukien menetystä, mikä puoles- taan voi heikentää maanomistajan halukkuutta toimenpiteiden toteuttamiseen. Metsittämisen ja ennallistamisen sijaan maanomistajilla on olemassa vaihtoehto siirtyä kosteik- koviljelyyn, jossa tavoitteena on nostaa pohjavedenpintaa joko säätösalaojitusmenetelmin tai padotusjärjestelmin mahdollisimman lähelle maan pintaa, noin 0–20 cm:n maanpinnan rajasta viljelykasvista ja vedenhallinnallisista rajoitteista riippuen. Tällöin peltolohko on mahdollista pi- tää tuottavana ja viljeltävästä kasvilajista riippuen pinta-alaperusteisten maataloustukien pii- rissä. Kosteikkoviljely ei toistaiseksi ole maataloustuin tuettu viljelymenetelmä, mutta ohjaus- keinoihin pyritään saamaan muutoksia (Berninger ym. 2020). Vedenpinnan hallinnasta johtuen viljelykasvien valikoima rajautuu perinteisistä viljelykasveista hyvin kosteutta sietäviin kasveihin. Mahdollisia kasveja kosteikkoviljelyyn olisivat muun muassa erilaiset helpet, osmankäämi, erilaiset märissä oloissa viihtyvät marjat sekä paju, joista mm. ruokohelpi ja paju kuuluvat tuettaviin kasveihin (Naukkarinen 2021). Näiden kasvien ohella muita kosteikkoviljelyyn soveltuvia kasveja ovat luonnolliset kasvit, jotka viihtyvät kosteissa oloissa (Laurila 2018), mutta peltomaan ravinteikkuus ja korkea pH saattavat vaikuttaa kasvien menestymiseen. Peltomaassa on usein myös suuri nopeakasvuisten rikkakasvien siemenpankki, joten pienten taimien kasvuresurssien riittävyydestä kasvun alkuvaiheessa on huolehdittava, mikä tarkoittaa ahkeraa rikkakasvien torjuntaa. Maatalousmaana olleet peltomaat eroavat turvetuotantoalueista muun muassa ravinteikkuu- deltaan. Peltomaat on usein kalkittu ja lannoitettu ja maaperä on perustusvaiheessa kuiva ja tasainen, jolloin niiden muuttaminen pajuviljelmiksi onnistuu turvetuotantoalueisiin verrattuna vähemmillä alkupanostuksilla. Siksi vähäravinteisemmat ja happamammat turvetuotantoalui- den pohjat voisivat olla luonnostaan parempi vaihtoehto esimerkiksi suomarjojen kosteikkovil- jelyyn. Pajun soveltuvuutta kosteikkoviljelyyn tutkitaan parhaillaan Luonnonvarakeskuksen koordinoi- massa SOMPA-hankkeessa (Uudet maatalous- ja metsämaan viljely- ja hoitomenetelmät – avain kestävään biotalouteen ja ilmastonmuutoksen hillintään - hanke). Tutkimuksessa verra- taan kolmen kasvilajin, pajun, rehunurmen sekä juolukan soveltuvuutta kosteikkoviljelyyn Suo- men oloissa, ja tutkitaan maaperän kaasunvaihtoa sekä kasvien hiilensidontaa pimeä- ja valo- kammiomenetelmin sekä mittaamalla maahengitystä. Peltomaan peltoviljelykasveille opti- moidut viljelyolosuhteet eivät ole kuitenkaan olleet juolukalle suotuisat, ja ne eivät menesty- neet koekentällä lainkaan. Nämä ruudut muutettiin myöhemmässä vaiheessa koetta luonnon- hoitopeltoa vastaaviksi. Sen sijaan paju ja rehunurmi ovat menestyneet korkeasta vedenpin- nasta huolimatta, ja ensimmäisiä tuloksia sadoista sekä kasvihuonekaasuista saadaan vuosien 2022 ja 2023 aikana. Pajuruutujen sato korjattiin ensimmäisen kerran helmikuussa 2021. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 47 Kosteikkoviljelmän perustamiseen sisältyy viljeltävän kasvin istutus- ja kylvötyöt, minkä jälkeen pellon padotus suljetaan, jolloin sade- sekä lumien sulamisvedet pidättyvät alueelle. Turvepel- lot voivat poutaisina jaksoina olla todella kuivia, ja siksi istutusvuonna taimien alkuunlähtövai- heessa maaperän kosteudesta on huolehdittava, kun pelto ei vielä ensimmäisenä vuonna ole läpikotaisin märkä. Tämä voi aiheuttaa viljelijälle lisätyötä, sillä mikäli kasvuun lähdöstä ei huo- lehdita, taimet kuivuvat ja niihin kohdennettu investointi menee hukkaan. Selkeiden markki- noiden puute askarruttaa viljelijöitä, samoin viljelyn tukitaso. Alkuinvestoinnille saa sadon- tuoton kautta vastinetta vasta noin kolmen vuoden kuluttua, kun ensimmäinen sato on korjat- tavissa. 5.5.3. Päästöjen vähentäminen turvetuotantoalueilla Turvetuotantoalueet ja turvetuotannosta vapautuneet suonpohjat (Kuva 14), jotka eivät ole vielä siirtyneet uuteen maankäyttöön, ovat merkittäviä hiilen lähteitä. Näiden alueiden uudella maankäytöllä, kuten soistaminen tai metsitys, voidaan vähentää päästöjä, ja osa alueista saat- taa muuttua jopa hiilinieluiksi (esim. Lehtonen ym. 2021). Suonpohjien ominaisuudet tukevat osittain myös pajun viljelyä. Suonpohjille on tyypillistä jäännösturpeen suuri typpimäärä, mutta puiden hyvän kasvun kan- nalta turpeessa on niukasti fosforia ja kaliumia (Aro ym. 1997, Hytönen ym. 2018). Suonpohjien kasvualusta on hapan, pH on tyypillisesti selvästi alle 5 (Hytönen 1996). Suonpohjien kuivatus- tila on yleensä hyvä. Sen sijaan alavat osat turvetuotantoalueista pidetään kuivina pumppaa- malla, jolloin turpeennoston päätyttyä ne sopisivat hyvin kosteikkoviljelyyn korkealle nousevan pohjavesipinnan takia. Hiilipäästöjen vähentäminen suonpohjilta pajun lyhytkiertoviljelyllä vaatii tehokkaat ja oikein ajoitetut toimenpiteet sekä kasvupaikalle sopivan viljelymateriaalin (ks. kappale 4.3). Pajun leh- detön, maanpäällinen tuotos on ollut suonpohjilla parhaimmillaan 4–9 tn/ha/v (Taulukko 2, kappale 4.4). Biomassaa kertyy sekä maan päälle että alle, ja hiilensidonnan kannalta on tär- keää, että sitä kertyy mahdollisimman paljon juuri maan alle (esim. Lemus & Lal 2005). Hytösen (1994, 1995a, 1995b) mukaan pajujen (Salix x dasyclados, S. cv. aquatica) maanalainen biomas- satuotos ilman hienojuuria oli 32–39 % maanpäällisestä lehdettömästä tuotoksesta suonpoh- jilla, kun typpi- ja fosforilannoitus oli riittävä pajun hyvän kasvun kannalta. Jos oletetaan, että pajun maanpäällinen, lehdetön biomassatuotos on 6 tn/ha/v (Taulukko 2, kappale 4.4), kuiva-aineen hiilipitoisuus 50 %, maan orgaanisen hiilen (SOC) vuotuinen lisäys karikesyötteen kautta 13 % maanpäälliseen puubiomassaan vuosittain sitoutuvasta hiilimää- rästä (Rytter 2012), niin 20 vuoden kuluessa maan orgaanisen hiilen varasto kasvaisi vuosittain keskimäärin 392 kg/ha. Jos maanalaisen puubiomassan vuosituotos on 36 % pajun maanpääl- lisestä lehdettömästä tuotoksesta, niin sen sitoman hiilen määrä on 1 080 kg/ha, mitä voidaan myös pitää pitkäikäisenä kasvupaikan maaperään kertyvänä hiilenä 20 vuoden aikajänteellä. Lisäksi maanpäälliseen puubiomassaan sitoutuisi hiiltä joka vuosi keskimäärin 3 000 kg/ha, joka tosin poistettaisiin kasvupaikalta 3–5 vuoden välein. Rytter ym. (2015) arvioivat, että korjuun jälkeen kasvupaikalle jäävä hiilen määrä pajujen kannoissa ja karkeissa juurissa olisi noin 20 % maanpäällisen runkobiomassan hiilimäärästä ruotsalaisilla pelloilla. Kun metsitetyiltä suonpohjilta on mitattu jäännösturpeen hajoamisen hiilipäästöksi 2 840–3 810 kg/ha/v (Mäkiranta ym. 2007, Silvan & Hytönen 2016), niin pajun lyhytkiertovilje- lyllä voitaisiin parhaimmillaan sitoa hiiltä vuosittain enemmän kuin turpeesta vapautuu. Jos huomioidaan vain maaperään kertyvä hiili, niin silloin pajun viljelyllä voitaisiin kompensoida 39–52 % suonpohjaturpeen hiilipäästöistä. Yksinkertaistetussa laskelmassa ei ole huomioitu Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 48 kosteikkoviljelystä aiheutuvaa metaanipäästöä, hiilen huuhtoutumista pois kasvupaikalta eikä pintakasvillisuuden hiilensidontaa, jonka merkitys voidaan tosin olettaa pieneksi suonpohjalla. Osa hienojuurten tuotoksesta ja lehtibiomassasta puolestaan jää karikkeen hajoamisen kautta maan orgaanisen hiilivaraston lisäykseksi kunkin korjuukierron aikana (Rytter 2012). Maaperän hiilivaraston kasvu ei kuitenkaan ole jatkuva prosessi, vaan se pienenee ajan myötä. Kuva 14. Pajuviljelmää turpeennostosta vapautuneella suonpohjalla Haapaveden Piipsanne- valla. Kuva: Lasse Aro. 5.6. Pajut viherrakentamisessa Eeva-Maria Tuhkanen ja Aki Sinkkonen Pajujen (Salix spp.) käyttömahdollisuudet viherrakentamisessa ovat hyvät, sillä pajulajeja ja - risteymiä on suuri määrä, kasvumuotojen vaihdellessa maanpeittopensaasta korkeaan pensaa- seen ja puumaisiin muotoihin. Pajut myös sietävät erilaisia haastavia olosuhteita, kuten mär- kyyttä, tuulisuutta ja savisuutta. Pajujen käyttö on aiemmin kuitenkin rajoittunut lähinnä muu- tamaan suosittuun puumaiseen muotoon, ja pensaita on käytetty vähemmän. Nykyinen suuntaus monipuolistaa viheralueiden kasvivalikoimaa (Turun kaupunki 2021) ja pyr- kiä luonnonmukaisempaan viherrakentamiseen, jossa otetaan luonnosta mallia ekosysteemi- palveluiden tuottoon, luo tilausta myös pajujen käytölle. Viherrakentamisen kasveilla, erityisesti puuvartisilla, voidaan vähentää rakennetun ympäristön haittoja, kuten vähentää ja puhdistaa hulevesiä (Juhanoja & Tuhkanen 2019), viilentää ja lieventää lämpösaarekeilmiötä, sitoa ilman- saasteita ja vaimentaa melua (Malinen ym. 2020). Pajujen käyttöön onkin kasvava kiinnostus mm. hulevesien luonnonmukaisessa hallinnassa (ks. liite 3). Viherrakentamisen lajivalinnoissa pyritään esteettisen ja maisemallisen elementin ja ekosystee- mipalveluiden tuoton lisäksi tukemaan myös rakennetun ympäristön eliöstön monimuotoi- suutta. Pajut ovat varhain keväällä kukkivina lajeina tärkeitä pölyttäjähyönteisten ravintokasveja aikana, jolloin muuta ravintoa on vähän tarjolla. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 49 Ihmisen terveyden ja hyvinvoinnin sekä monimuotoisuuden tukemisessa viherympäristön kas- villisuuden avulla on olennaista lajiston monimuotoisuus, myös toiminnallisessa mielessä, sekä kasvillisuuden kerroksellisuus ja biomassan runsaus, sillä monien ekosysteemipalveluiden määrä, kuten hiilensidonta, haihduttaminen ja ilmansaasteiden sidonta, riippuu suoraan kasvil- lisuuden lehtipinta-alasta. Pajut ovat vielä aliedustettu ryhmä viherrakentamisen kasvivalikoi- massa. 5.6.1. Puumaiset pajulajit julkisessa viherrakentamisessa Kaupunkipuurekisteri antaa hyvän kuvan Turun julkisen kaupunkipuuston Salix-suvun valikoi- masta tällä hetkellä (Taulukko 4). Kaupunkipuurekisteriin sisältyvät keskustan julkisten alueiden kaupunkipuut, jotka ovat kaupungin hoidossa, sekä julkisten tonttien, kuten koulujen, sairaa- loiden yms. puut. Turussa puurekisterissä on noin 33 400 puuta, ja lähes 900 niistä on pajuja (Taulukko 4, Aki Männistö 22.9.2021). Kaupunkipuurekistereitä käytetään apuvälineenä kau- punkipuuston hallinnoinnissa ja hoidon suunnittelussa ja ne liittyvät kaupungin paikkatietojär- jestelmiin. Puurekisterin perusteella yleisin pajulaji on raita (Salix caprea), joista valtaosa on luontaisesti kasvaneita, ja vain kymmenkunta kappaletta istutettuja. Raita kukkii varhain keväällä ennen lehtien puhkeamista, millä on merkitystä pölyttäjähyönteisille ja maisemallisesti. Raitaa on suunnitelmissa istuttaa Turussa hulevesikohteeseen puhdistamaan vettä ja hidastamaan veden virtausta yhdessä tervalepän kanssa. Yleisimpiä istutetuista puumaisista lajeista ovat pitkään olleet hopeasalava (S. alba f. sericea ’Sibirica’, rekisterissä S. alba ’Sibirica’) ja pyöreä- ja tiheälatvuksinen terijoensalava (S. euxina ’Bullata’, rekisterissä S. fragilis ’Bullata’). Näiden käyttö on vähentynyt ja määrät vähenevät, kun ikääntyviä puita joudutaan riskien vuoksi poistamaan. Terijoensalavaa ei enää juurikaan istuteta lisää. Se kärsii kovasti kuivista kesistä eikä toivu. Hopeasalava on moneen kasvupaikkaan liian iso puu, mutta tilan riittäessä ja korvausistutuksiin niitä istutetaan jonkin verran (sähköposti- keskustelu syyskuussa 2021, puuasiantuntija Aki Männistö, Turun kaupunki ja ympäristösuun- nittelija Jyrki Lehtimäki, Tampereen kaupunki). Melko yleinen on myös kujasalava (S. x fragilis f. fragilis, rekisterissä Salix x rubens) ja isoriippa- salava ’Lasipalatsi’ (S. x pendulina f. pendulina, rekisterissä Salix x rubens ’Lasipalatsi’). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 50 Taulukko 4. Salix-lajit ja lukumäärät Turun kaupunkipuurekisterissä (Aki Männistö 22.9.2021). Luettelo ei ole täydellinen. Nimistö Väre ym. (2021) mukaan. Pajulaji/lajike Lukumäärä S. sp. (salava) 12 S. alba (valkosalava) 6 S. × fragilis f. vitellina ’Britzensis’ (korallisalava’) 4 S. caprea (raita) 307 S. × pendulina f. salamonii ’Chrysocoma’ (keltariippasalava) 1 S. × fragilis (jokisalava) 2 S. euxina ’Bullata’ (terijoensalava) 154 S. pentandra (viitahalava) 9 S. alba f. sericea ’Sibirica’ (hopeasalava) 225 S. × fragilis f. vitellina (keltasalava) 3 S. × fragilis f. fragilis (kujasalava) 117 S. x pendulina ‘Lasipalatsi’ (isoriippasalava) 56 S. × fragilis ’Vinterglöd’ E (korallisalava) 3 Kaikki yhteensä 899 Tampereen (Tampereen kaupunki 2020) ja Helsingin kaupungeilla on yhteistyöhanke Mustilan Kotikunnas Säätiön kanssa, jossa etsitään uusia, kestäviä ja ilmastonmuutokseen sopeutuvia kaupunkipuulajeja koeistutuksilla. Säätiö etsii sopivaa lisäysmateriaalia ja kaupungit huolehti- vat istutuksesta ja hoidosta. Taimien menestymistä erilaisissa olosuhteissa tahot seuraavat yh- teistyössä. Tampereen kaupungille on tämän yhteistyön puitteissa tullut kokeiluun mm. seu- raavia pajulajeja (Taulukko 5). Taulukko 5. Tampereen kaupungilla kokeilussa olevia puulajihankkeen Salix-lajeja (Jyrki Leh- timäki 22.9.2021). Nimistö Väre ym. (2021) mukaan. Pajulaji / lajike Suomenkielinen nimi S. × fragilis f. vitellina 'Basfordiana' keltasalava S. × fragilis f. fragilis kujasalava S. × pendulina f. pendulina 'Lasipalatsi' isoriippasalava S. × fragilis f. fragilis 'Padasjoen Pendula' kujasalava S. × fragilis f. fragilis 'Russelliana' kujasalava S. × pendulina f. pendulina 'Blanda' kyynelsalava Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 51 Puumaisten pajulajien käyttöä rakennetussa ympäristössä rajoittaa herkkyys kuivuudelle (Niinemets & Valladares 2006). Päällystettyjen pintojen ympäröimänä puut kärsivät usein kui- vuudesta jo normaalina kesänä. Tahtotila johtaa hulevesiä puiden ja muun kasvillisuuden käyt- töön sekä varastoida hulevettä esim. katupuiden kantavien kasvualustojen yhteydessä saattaa tulevaisuudessa tuoda helpotusta tähän ongelmaan ja tuoda lisää käyttömahdollisuuksia paju- lajeille. Puumaiset pajut sopivat hyvin vaikkapa ranta-alueille, puistoihin ja luonnonmukaisem- mille viheralueille. Useilla puumaisilla pajuilla on taipumus revetä myrskyissä puuaineksen hauraudesta johtuen. Pajut ovat myös yleensä nopeita lahoamaan. Tämä toki tarjoaa lahopuuta kaupunkiympäris- töön, ja esim. Tampereella on jätetty Sorsapuistoon kaatuneen hopeasalavan kanto ja juurakko. Pajujen käyttöä kaupunkipuuna rajoittaa lyhytikäisyys. Hoidon kannalta pajujen elämänkaarta rakennetussa ympäristössä lyhentää myös se, että ne eivät kestä kovinkaan hyvin kevennyksiä tai latvuksen pienentämistä. Latvuksen pienentäminen on leikkuutapa, jolla huonokuntoisen puun ympäristölle aiheuttamia riskejä pystytään pienentämään ja säilyttämään puu vielä muu- tamia vuosia kasvupaikallaan turvallisesti. Se toteutetaan usein yhdessä latvustuennan kanssa. Monista pajulajeista varisee myös pieniä ja isompiakin oksia melko paljon, mikä rajoittaa niiden käyttöä katujen ja kulkuväylien varrella. Pajujen voimakas juuristo pystyy myös tunkeutumaan rakenteisiin, kuten hulevesi- ja jätevesiputkiin. Pajuilla on kuitenkin hyvä ekologinen merkitys erityisesti hyönteisten kannalta, ja ne tarjoavat myös linnuille risuja pesänrakentamiseen. Pajut kasvavat parhaiten aurinkoisella kasvupaikalla ja sietävät keskinkertaisesti varjoa (Niinemets & Valladares 2006). Pajujen menestyminen savi- maalla sekä avoimilla ja tuulisilla paikoilla on hyvä puoli. Pajulajeja käytetään suojaistutuksiin, joissa nopeakasvuisuus on myös etu. Pajulajien, varsinkin pensasmaisten käyttö hulevesien hal- lintaan tulee todennäköisesti lisääntymään lähitulevaisuudessa (Kuva 15). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 52 Kuva 15. Hulevesipainanteen istutus Ranta-Tampellassa Näsijärven rannassa Tampereella. Ku- vassa villapajua (Salix lanata), tervaleppiä (Alnus glutinosa) ja lähempänä rantaa kotipihlajia (Sorbus aucuparia). Lähistöltä johdetaan hulevesiä painanteeseen imeytymään maaperään. Kuva: Jyrki Lehtimäki. 5.6.2. Pensasmaiset pajut julkisessa viherrakentamisessa Pensasmaiset pajut eivät sisälly puurekisteriin, mutta Turussa istutetut pensasryhmät ja niiden pinta-alat ovat omassa rekisterissään. Tähän sisältyvät Turun keskustan julkisille alueille istute- tut pajuryhmät ovat Taulukossa 6. Pensasrekisteriin sisältyy myös puumaiseksi kasvavia pajula- jeja. Yleisempiä ryhminä istutettuja pajupensaita ovat Turussa punapaju (S. purpurea), kiiltopaju (S. phylicifolia), kääpiöpunapaju (S. purpurea 'Nana') ja koripaju (S. viminalis). Pensaspajuista löytyy eroja niin kasvumuotojen, korkeuden kuin lehvästön ja versojen värin suhteen, mikä tuo viheralueille kaivattua vaihtelua. Matalia maanpeittäjiä ovat lehvästöltään tummanvihreä ja kiiltävälehtinen peittopaju 'Tuhkimo' (S. x aurora) ja harmahtavanvihreä pal- jakkapaju ’Haltia’ (S. glauca var. callicarpaea). Nämä ovat saaneet FinE-tunnuksen (https://www.taimistoviljelijat.fi/finekasvit/mikaonfine), mikä kertoo, että kasvi on Suo- messa tutkittu, ilmastollisesti kestävä, terve, lajikeaito, käyttö- ja koristearvoltaan hyvä kasvi. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 53 FinE-kasvit lisätään testatuista emokasveista, jotka on puhdistettu tärkeimmistä kasvitaudeista ja tuhoojista. ’Haltia’ ja ’Tuhkimo’ olivat testissä myös Liikennevihreä-koealueella moottoritien keskiosan vi- herkaistalla, jossa ne menestyivät kohtuullisen hyvin ja kasvoivat peittäviksi (Tuhkanen 2015, 2016). ’Haltian’ huono puoli on, että lehvästö saa helposti ruostesienitaudin ja ränsistyy syksyllä. Pensasmaisten pajujen käytön kannalta hyvät ominaisuudet ovat pitkälti samoja kuin puumais- tenkin lajien kohdalla, eli märkyyden-, tuulen- ja savisen maan sieto. Huono puoli kunnossapi- don kannalta on melko nopea pensasryhmän ränsistyminen, eli alasleikkuun tarve tulee use- ammin kuin monella muulla lajilla. Pajut eivät yleensä siedä myöskään lumikuormaa kovinkaan hyvin. Hyvän uudistumiskyvyn ja kasvun takia pajut sopivat kuitenkin kohteisiin, joissa kulutus on suurta, kuten päiväkotien ja koulujen piha-alueille. Taimimateriaalin saanti saattaa kuitenkin rajoittaa pajujen käyttöä kysynnän kasvaessa. Puu- maisten taimia on saatavilla perusvalikoima, mutta eri pajupensaslajien taimien saatavuus on ollut heikko. Taulukko 6. Turun kaupungin julkisilla alueilla olevia pensasmaisia pajulajeja ja istutusten pinta-alat (Aki Männistö 22.9.2021). Luettelo ei ole täydellinen. Nimistö Väre ym. (2021) mu- kaan. Pajulaji / lajike Pinta-ala (m2) S. sp. (paju) 126,0 S. cinerea (tuhkapaju) 134,0 S. euxina 'Bullata' (terijoensalava) 1 173,0 S. lanata (villapaju) 26,0 S. myrsinifolia (mustuvapaju) 157,0 S. phylicifolia (kiiltopaju) 2 926.0 S. purpurea (punapaju) 5 416,0 S. purpurea 'Nana' (kääpiöpunapaju) 2 346,0 S. repens (siropaju) 132,0 S. repens ssp. repens var. argentea (hietikkosiropaju) 10,0 S. repens 'Saret' (hanhenpaju) 5,0 S. repens ssp. rosmarinifolia (kaitasiropaju) 885,0 S. viminalis (koripaju) 1 750,0 S. x fragilis f. vitellina (keltasalava) 4,0 S. × aurora 'Tuhkimo' (peittopaju) 805,0 S. glauca ssp. callicarpaea 'Haltia' (paljakkapaju) 471,0 S. × mollissima (vakkapaju) 0,0 S. triandra (jokipaju) 0,0 S. dasyclados (vannepaju) 0,0 Kaikki yhteensä 16 366,0 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 54 Uusia tutkimuksia 1: Luontokosketuksen merkitys ja pajujen käyttö päiväkoti- ja kouluympäristöissä Luontokosketuksen vähyys arkiympäristössä on osaltaan johtanut siihen, että ihmisen mikrobiyhteisön koostumus on muuttunut länsimaissa (Roslund ym. 2019, 2020, 2021), millä on yhteys puolustusjärjestelmän häiriöiden, kuten siitepöly- ja ruoka-aineallergioiden, yleisty- miseen (Haahtela ym. 2021, Nurminen ym. 2021). Lasten motorisen kehityksen, luontosuh- teen muodostumisen ja puolustusjärjestelmän kehittymisen kannalta on tärkeää, että lapset saavat jokapäiväisessä arjessaan koskettaa monenlaisia luontoelementtejä (Puhakka ym. 2019). Tällaisia ovat esimerkiksi monivuotiset viherrakentamisen kasvit, viljelykasvit, lahoava kasviaines ja orgaaninen pintamaa (Hui ym. 2019, Parajuli ym. 2020). Lapsilla tulisi olla mah- dollisuus tutustua ja olla vuorovaikutuksessa kaikkien näiden elementtien kanssa haluamal- laan tavalla. Käytännössä tämä tarkoittaa, että pihan kasvien ja pintakerrosten tulisi kestää pienimuotoinen repiminen, nyhtäminen, maistelu ja tallominen, ilman että lapsille aiheutuu vaaraa. Mikrobit terveyshyötyineen siirtyvät lähikontaktissa paljon tehokkaammin kuin ilma- teitse. Päiväkotien ja koulujen viheralueiden pensaiden olisikin hyvä olla hyvin uudistuvia ja vaurioita sietäviä. Pajulajit ovat tässä mielessä hyviä, sillä ne lähtevät hyvin kasvuun myös pis- tokkaista ja pikkutaimista ja uudistuvat hyvin leikkaamisen ja oksien taittamisen jälkeen. Päi- väkoti- ja kouluympäristöissä olisi myös tärkeää olla kasveja, joista lapset saavat ottaa materi- aalia leikkeihin. 5.6.3. Pajujen käyttö hulevesien luonnonmukaisessa hallinnassa Kaupungistumisen myötä läpäisemättömien pintojen, kuten asfaltoitujen alueiden ja kattojen, määrä kasvaa, minkä vuoksi sadevedet eivät enää imeydy maaperään, pintavalunta kasvaa ja kaupunkitulvien mahdollisuus kasvaa. Perinteisissä kaupunkien järjestelmissä hulevesi johde- taan putkia pitkin mahdollisimman pian pois syntypaikalta, osa suoraan vesistöön ja osa jäte- vedenkäsittelylaitoksille. Huleveden johtaminen suoraan vesistöön aiheuttaa pintavesien li- kaantumista. Rankkasateiden aikana jätevedenpuhdistamon kapasiteetti saattaa ylittyä huleve- den vuoksi, jolloin joudutaan turvautumaan jäteveden ylijuoksutuksiin, mikä saastuttaa vesis- töä. Hulevesien hallintaan rakennetussa ympäristössä on ryhdytty ottamaan mallia luonnosta. Ta- voitteena on, että suurin osa hulevedestä imeytetään syntypaikalla maaperään ja pohjave- deksi. Imeyttämisen lisäksi hulevettä voidaan varastoida paikallisesti ja ohjata kasvillisuuden käyttöön. Kasvillisuus auttaa haihduttamalla vähentämään pois johdettavan huleveden mää- rää. Kun hulevettä joudutaan johtamaan eteenpäin, sitä viivytetään ja johdetaan hallitusti, millä vaikutetaan huleveden määrään ja laatuun (Eskola & Tahvonen 2010, Hulevesiopas 2012). Luonnonmukaisessa hulevesien hallinnassa vettä voidaan imeyttää rakennetuissa imeytyspai- nanteissa eli biosuodatus- tai biopidätysalueilla ja sadepuutarhoissa. Kun vettä imeytetään maa-ainesten läpi, ravinteita ja haitta-aineita sitoutuu maapartikkeleihin ja mikrobistoon ja vettä pidättyy hetkellisesti huokostilavuuteen. Kasvillisuudella on tällaisilla alueilla ratkaiseva rooli veden imeytymisen edistäjänä, haihduttajana sekä ravinteiden ja haitta-aineiden poista- jana. Veden kulkua viivytetään erilaisissa kosteikoissa ja vesielementeissä, joissa vesi virtaa luonnon- tilaisissa tai rakennetuissa kasvipeitteisissä ja mutkittelevissa uomissa, ja kerääntyy välillä viivy- tys- tai patoaltaisiin. Viivyttäminen mahdollistaa kiintoaineksen ja siihen sitoutuneiden ravin- teiden laskeutumisen pohjaan ja vähentää eroosiota, mikä parantaa veden laatua. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 55 Vesielementeissä kasvillisuus hidastaa vettä, vähentää veden määrää, sitoo ravinteita ja haitta- aineita ja parantaa alueen ekologista toimivuutta ja monimuotoisuutta monien mekanismien kautta. Huleveden luonnonmukainen hallinta perustuu eläviin mekanismeihin eli kasvillisuuteen, kas- vualustaan ja maaperäeliöstön toimintaan. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi tarvitaan moni- muotoinen ja biomassaltaan runsas kasvillisuus. Hulevesialueet ovat usein myös tärkeitä ul- koilu- ja oleskelupaikkoja, ja kasvillisuuden merkitys alueen viihtyisyydelle ja estetiikalle on suuri. Hulevesiuomat ja -altaat luovat mahdollisuuden käyttää erilaisissa kosteusoloissa viihty- vää kasvillisuutta, ja tarjota elinympäristöjä, ravintoa ja suojaa hyvin monenlaiselle eliöstölle. Luonnonmukaiset hulevesialtaat ja uomat tulevat lisäämään pajujen käyttöä (sähköpostikes- kustelu, Aki Männistö, Jyrki Lehtimäki, Minna Terho, syyskuu 2021). Luonnosta mallia ottaen monet pajulajit menestyvät vaihtelevissa kosteusoloissa. Ne sietävät hyvin vettynyttä maata ja tulvimista (Glenz ym. 2006, Niinemets & Valladares 2006). Pajujen runsas ja syvällekin menevä juuristo sitoo maata ja toisaalta edistää veden imeytymisestä maaperään. Turussa joitakin harvinaisempia pensasmaisia pajulajeja on istutettu Vaisten huleveden viivy- tysaltaan penkereille (Taulukko 6, Juhanoja & Tuhkanen 2019). Alueelle on suunniteltu uudis- rakentamista, ja ympäristön hulevedet johdetaan kolmen purkuputken kautta altaaseen. Ym- päristö on peltoa ja niittyä, ja altaan reunat enimmäkseen savimaata, joka halkeilee kuivues- saan. Allas on hyvä esimerkki kohteesta, jossa tarvitaan maata sitovaa ja ajoittain kuivuvassa savimaassa menestyvää kasvillisuutta. Altaan penkereillä parhaiten menestyneitä pajuja olivat jokipaju (S. triandra) ja vakkapaju (S. mollissima) (Juhanoja & Tuhkanen 2019). Pienikokoinen laji kaitasiropaju (S. repens ssp. ros- marinifolia, aiemmin kapealehtipaju) oli kolmantena vuonna istuttamisesta edelleen pientä ja matalaa. Kasvupaikan haastavuudesta kertoi myös altaan penkereiden melko hidas luontainen kasvittuminen. Hulevesikohteissakin on kiinnitettävä huomiota kyseisen kasvupaikan olosuh- teisiin ja valittava myös pajulajit kohteen mukaan. Pajujen kykyä sietää mm. tulvimista ja huleveden suolaisuutta on tutkittu jonkin verran (esim. Mirck & Volk 2010). Eräs pajulajien huleveden hallintaa edistävä ominaisuus on voimakas haih- duttaminen. Kirjallisuuskatsauksessa havaittiin kasvuolosuhteiden, kuten veden saatavuuden, ravinteisuuden ja saastuneisuuden, vaikuttavan haihdutuksen määrään enemmän kuin pajulajin (Fredette ym. 2019). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 56 6. Pajun raaka-aineominaisuudet ja käyttö 6.1. Pajun rakenteelliset ominaisuudet ja niihin perustuva käyttö 6.1.1. Puuaine Anneli Viherä-Aarnio, Tuula Jyske ja Kimmo Rasa Pajujen puuaineen tiheydestä on tehty useita tutkimuksia sekä nuorista vesoista että vanhem- mista puista, ja saadut keskimääräiset kuivatuoretiheyden arvot vaihtelevat välillä 260‒480 kg/m3 (Lehtonen ym. 1978, Hytönen & Ferm 1984, Sennerby-Forsse 1985, 1989, Mosseler 1988, Mon- teoliva ym. 2007). Pajujen puuaine on yleensä kevyttä, mutta esim. puumaisella raidalla on mi- tattu yhtä korkea puuaineen tiheys kuin koivuilla (Lehtonen ym. 1978, Fagerstedt ym. 2016). Kuivatuoretiheys vaihtelee pajulajien ja -kloonien välillä (Sennerby-Forsse 1985, 1989, Mosseler ym. 1988). Esimerkiksi kahdesta puumaisesta pajustamme raidalla puuaineen tiheys on korke- ampi kuin halavalla (Sennerby-Forsse 1989). Saman lajin ja kloonin sisällä kuivatuoretiheys kas- vaa vesojen iän kasvaessa (Hytönen & Ferm 1984). Puuaineen tiheys laskee vesojen tyveltä latvaan (Hytönen & Ferm 1984). Koivuun verrattavissa olevasta tiheydestä huolimatta raidan puuaines on lujuudeltaan selvästi sitä heikompaa. Sen syiden suuntaisen kimmomoduulin, tai- vutusmurtolujuuden ja Brinell-kovuuden arvot ovat 40–50 % pienemmät kuin koivulla (Sand- berg 2019). Pajujen puuaine koostuu pääosin veden kuljetukseen erikoistuneista putkiloista ja puun run- golle tuen antavista kuiduista. Niiden lisäksi pajuilla on varastosoluina toimivia tylppysoluja sekä ydinsädesoluja, jotka kuljettavat vettä ja ravinteita säteen suunnassa vaakasuoraan. Pa- jujen ydinsäteet ovat yksirivisiä (Fagerstedt ym. 2016). Solutyyppien suhteellisissa osuuksissa on pajulajien välistä vaihtelua. Esim. raidalla putkiloiden, kuitujen ja tylppysolujen suhteelliset osuudet ovat 26, 60 ja 14 %, ja halavalla puolestaan 30, 42 ja 28 % (Sennerby-Forsse 1989). Pajupuun huokosrakenne, jolla on merkitystä etenkin biohiilisovelluksen kannalta, määräytyy pitkälti putkiloiden ja kuitujen koon ja suhteellinen osuuden perusteella, ja muilla solutyypeillä on siihen vain vähäinen vaikutus. Putkilot ovat päistään toisiinsa liittyneiden, kuolleiden solujen muodostamia solusulautumia, joilla on tukevat sekundääriset soluseinät (Hacke & Sperry 2001). Pajujen putkilot ovat läpimi- taltaan suuria, noin 60‒80 μm (Sennerby-Forsse 1989, Cobas ym. 2013). Ne voivat muodostaa pitkiä, veden kuljetukseen erikoistuneita putkia, joissa yksittäiset putkilosolut ovat 0,4‒0,5 mm pituisia (Sennerby-Forsse 1989). Pajut ovat hajaputkiloisia tai heikosti kehäputkiloisia lehtipuita. Pajujen kuidut ovat läpimitaltaan putkiloita selvästi pienempiä. Niiden halkaisija vaihtelee kes- kimäärin 13–20 μm, mistä soluontelon läpimitta on noin 7–14 μm ja soluseinän paksuus 2–4 μm (Monteoliva ym. 2007, Cobas ym. 2013). Pajujen kuidut ovat pidempiä kuin putkiloita muodos- tavat solut, ja niiden pituus vaihtelee 0,5–1,6 mm (Cobas ym. 2013, Gupta ym. 2014). Kuitujen pituuksissa esiintyy lajien ja kloonien välistä vaihtelua. Pajupuun tai vesan sisällä kuitujen pituus vaihtelee sekä säteen suunnassa että korkeussuunnassa. Lähellä rungon pintaa kuidut ovat pi- dempiä kuin lähellä ydintä, ja tyvellä pidempiä kuin latvassa (Sennerby-Forsse 1989, Rasa ym. 2021). Kuitujen koko vaihtelee myös vuosiluston sisällä: kesäpuun kuidut ovat kevätpuun kui- tuja pidempiä (Sennerby-Forsse 1989). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 57 Putkiloiden ja kuitujen kokoerojen seurauksena pajuilla on lehtipuille tyypillinen huokosra- kenne ja kaksihuippuinen huokoskokojakauma, jossa kuidut muodostavat pienemmän koko- luokan huipun ja putkilot suuremman. Rasan ym. (2021) työssä nämä jakaumahuiput olivat 6,0–7,8 μm (kuidut) ja 42,0–52,9 μm (putkilot) kohdalla. Kuidut muodostavat noin kaksi kol- mannesta huokostilavuudesta ja putkilot kolmanneksen. Kokonaishuokoisuudella ja huokos- kokojakaumalla on iso merkitys seuraavassa tarkemmin esiteltävän biohiilisovelluksen kan- nalta. Uusia tutkimuksia 2: Biohiili Kimmo Rasa, Tuula Jyske, Anneli Viherä-Aarnio Biohiili on pajun puuaineen huokoiseen rakenteeseen perustuva sovellus. Biohiiltä valmistetaan pyrolyysillä eli kuumentamalla puuta hitaasti hapettomissa oloissa lämpötilan ollessa yleensä 350 ja 800 ˚C:n välillä. Biohiiltä valmistetaan pääasiassa puupohjaisista raaka-aineista, mutta pyrolyysi teknologiana soveltuu periaatteessa minkä tahansa hiiltä sisältävän orgaanisen ai- neen käsittelyyn. Pyrolyysin tuloksena syntyy kiinteän hiilen lisäksi nestemäinen ja kaasumainen jae, joilla molemmilla on lupaavia käyttömahdollisuuksia (Keskinen ym. 2018, Hagner, kappale 6.2). Pyrolyysissä biomassan sisältämä hiili muuntuu aromaattisiksi rakenteiksi, jotka ovat biologi- sesti hitaasti hajoavia, ja siten biohiili voi toimia pitkäaikaisena hiilen varastona. Erilaisten so- vellusten kannalta tärkein ominaisuus on kuitenkin biohiilen huokoinen rakenne, joka voi ab- sorboida, varastoida ja luovuttaa vettä ja esim. ravinteita tai epäpuhtauksia. Biohiilen huokoisuuteen perustuvia mahdollisia sovelluskohteita on lukuisia. Biohiiltä voidaan käyttää esimerkiksi uusiutumattomien raaka-aineiden korvaajana veden ja ilman puhdistuk- seen käytetyissä aktiivihiilissä (Siipola ym. 2018), anaerobista ruuansulatusta edistävissä lisäai- neissa (Wang ym. 2019), kemiallisten reaktioiden katalysaattorina ja biopolttoaineiden tuotan- nossa (Xiong ym. 2017) ja elektroniikkateollisuudessa käytettävien harvinaisten alkuaineiden uusiutuvana vaihtoehtona (esim. superkondensaattorit, Jiang ym. 2013). Monissa korkeamman jalostusasteen sovelluksissa ja niihin käytettävissä aktiivihiilissä (Bartoli ym. 2020) biohiilen laatu ja homogeenisuus on tärkeä. Räätälöidyt biohiilet, joilla on tarkasti määritellyt rakenneominai- suudet, ovat esimerkki biopohjaisesta materiaalista, jota voitaisiin modifioida edelleen ja käyt- tää energian varastointi- ja muuntosovelluksissa. Määrällisesti suurin sovelluskohde on biohii- len käyttö maanparannusaineena maaperässä tai kasvatusalustoissa (Brassard ym. 2016, Turu- nen ym. 2020), missä se vaikuttaa maan rakenteellisiin ominaisuuksiin ja vedenpidätyskykyyn (Rasa ym. 2018), joskin hyödyt viljelijöille ovat vielä osittain epävarmoja (Soinne ym. 2020). Biohiilen huokosrakenne voidaan jakaa karkeasti kahden kokoluokan huokosiin: pieniin, na- nometriluokan ja suuriin, mikrometriluokan (läpimitta > 1 μm) huokosiin. Edelliset syntyvät pyrolyysi- tai hiilen aktivointiprosessin aikana, kun taas jälkimmäiset, suuret huokoset johtuvat raaka-aineen solukkorakenteesta (Gray ym. 2014). Nämä kaksi huokosjärjestelmää tarjoavat biohiilisovelluksille erilaisia toiminnallisia ominaisuuksia. Biohiilen alkuperäistä mikrometriluo- kan runkorakennetta ei voida merkittävästi muokata esim. pyrolyysilämpötilaa muuttamalla, mikä korostaa raaka-aineen merkitystä (Hyväluoma ym. 2018a). Myös biohiilen kemialliset omi- naisuudet vaihtelevat raaka-aineen mukaan, mutta niihin voidaan vaikuttaa muuttamalla käy- tettyä prosessiteknologiaa ja/tai prosessin lämpötilaa, kuumennusnopeutta sekä muita olosuh- teita. Mikrometriluokan huokoset ovat tärkeitä maatalouden sovelluksissa, koska niissä olevaa vettä ja ravinteita kasvit pystyvät käyttämään toisin kuin nanoluokan huokosissa olevaa. Nämä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 58 suuret huokoset vastaavat veden kuljetuksesta, ja niiden kokojakauma heijastuu suoraan maa- perän (Rasa ym. 2018) tai kasvatusalustan vedenpidätysominaisuuksiin (Turunen ym. 2020). Mikrometriluokan huokosten kokojakauma ja jatkuvuus myös säätelevät veden ja liuenneiden aineiden pääsyä nanoluokan huokosiin biohiilen runkorakenteessa (Caguiat ym. 2018, Siipola ym. 2018). Mikrometriluokan huokosten muodostama runkorakenne myös määrittää kokonais- tilavuuden, johon nanohuokosia voi muodostua (Gray ym. 2014). Pajun puuaineen huokosra- kenne, erityisesti sen suuret putkilot, tekee pajusta mielenkiintoisen ja lupaavan esimerkiksi maatalouden ja kasvualustakäytön sovelluksia silmällä pitäen. Pajuista pyrolyysillä alle + 500 asteessa valmistetuilla biohiilillä ominaispinta-ala on alhainen (< 10 m2 g-1, Rasa ym. 2018), mikä kertoo heikosti kehittyneestä nanometriluokan huokoisuudesta ja suurten huokosten val- litsevasta osuudesta. Biohiilen toiminnallisten ominaisuuksien, kuten veden liikkuvuuden, kannalta huokosten jatku- vuudella on myös suuri merkitys. Putkilot ovat pitkiä solusulautumia, joten niiden huokosten jatkuvuus biohiilikappaleissa lienee hyvä. Koska kuidut muodostavat kaksi kolmannesta koko- naishuokoisuudesta, myös kuituhuokosten jatkuvuus on tärkeä. Biohiilen ja siihen käytetyn raaka-aineen tutkimukseen on käytetty viime vuosina uusinta rönt- gensädemikrotomografiaa (μCT) ja kuva-analyysiä (Jyske ym. 2016, Hyväluoma ym. 2018b). Menetelmän resoluutio kattaa puuaineen (Suuronen & Jyske 2019) ja biohiilen runkorakenteen huokoskoon vaihteluvälin (Hyväluoma ym. 2018b) ja soveltuu siksi juuri mikrometriluokan huo- kosten tutkimiseen. Menetelmällä koottava μCT kuvantamisdata mahdollistaa edustavan kvan- titatiivisen tilavuusanalyysin puun putkiloista ja kuiduista sekä biohiilen huokosrakenteesta, mukaan lukien 3D-visualisoinnin rakenteellisista ominaisuuksista, jotka ovat relevantteja koh- dennettujen biohiilisovellusten kannalta (Hyväluoma ym. 2018b). Röntgensädemikrotomografiaan ja kuva-analyysiin perustuva menetelmä on kuitenkin melko työläs ja kallis. Kuituanalysaattoria, joka on 10–50 kertaa halvempi sellu- ja paperiteollisuuden rutiinimenetelmä, voidaan myös käyttää biohiilen huokosrakenteen ennustamiseen puunäyt- teistä ennen pyrolyysiä (Rasa ym. 2021). Myös puun tiheyttä voidaan käyttää helposti mitatta- vana proxynä puun solurakenteelle. Alemman tiheyden puuaine on huokoisempaa: soluseinät ovat ohuemmat ja soluontelot suurempia kuin korkeamman tiheyden puussa. Alhaisen tihey- den puusta valmistettava biohiili pidättää paremmin kasvien kannalta käyttökelpoista vettä kuin korkean tiheyden puusta valmistettava (Werdin ym. 2020). Pyrolyysin tuloksena syntyvässä biohiilessä toistuu pajun puuaineen solukoiden runkorakenne, mutta myös muutoksia tapahtuu (Rasa ym. 2021). Biohiilen kokonaishuokoisuus pysyy kuta- kuinkin samana kuin pajuraaka-aineen. Myös lehtipuille tyypillinen kaksihuippuinen huokosko- kojakauma säilyy biohiilessä. Puun massasta häviää suuri osa haihtuneina kaasuina ja puukap- paleet kutistuvat, ts. hiilen partikkelikoko muuttuu. Tämä tasoittaa raaka-aineessa olevaa ra- kenteellista vaihtelua, mm. käytettyjen pajukloonien eroja (Rasa ym. 2021). Pyrolyysi muuttaa selkeästi puun huokosten kokoa (Kuva 16). Suurin muutos tapahtuu putkilohuokosissa, jotka litistyvät, ja joissa soluontelon läpimitta kutistuu lähes puoleen (Hyväluoma ym. 2018a, Rasa ym. 2021). Myös kuituhuokoset kutistuvat, mutta niissä muutos on pienempi. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 59 Kuva 16. Tyypillisiä μCT kuvia pajun pyrolysoimattomasta (A, B) ja pyrolysoidusta (C, D) puuai- neesta. Kuvat A ja C edustavat nopeakasvuisen kloonin ja kuvat B ja D hidaskasvuisen kloonin huokoisuutta. Putkilosolujen soluontelot näkyvät sinisinä ja kuitujen sekä tylppysolujen vih- reinä. Ruskea väri kuvaa soluseinien rakenteita. Mittajana = 0,2 mm. Oletusarvoisesti korkeamman jalostusasteen hiilissä on tärkeätä hiilen ja sen huokosominai- suuksien tasalaatuisuus. Yllä mainitut tutkimukset osoittavat, että hiilen tasalaatuisuutta voi- daan parantaa käyttämällä raaka-aineen yhden kloonin viljelmiltä saatavaa pajua, ja kehittä- mällä korjuuteknologiaa siten, että voidaan käyttää vain tiettyä osaa vesasta, esim. tyveä tai latvaa. Uusia tutkimuksia 3: Biokomposiitit Veikko Möttönen, Tuula Jyske ja Anuj Kumar Euroopan komission uudessa ehdotuksessa uusiutuvan energian direktiiviksi edellytetään, että polttoon saa mennä vain puuta, jolle ei ole muuta käyttöä. Perinteisen metsä- ja puuteollisuu- den käyttöön sopimattomalle, mutta perusominaisuuksiltaan (tiheys, lujuus, kemiallinen koos- tumus) kelvolliselle puuraaka-aineelle kaivataan siten uusia tuotteita ja niille uusia innovatiivisia valmistusmenetelmiä. Biokomposiitit määritellään materiaaleiksi, joissa niiden perusainekset, polymeerimatriisi ja luonnonkuitulujite (esim. puulastu, sahajauho, kierrätyskuidut), on valmistettu kokonaan uusiu- tuvista luonnonvaroista. Viime vuosina puupolymeerikomposiitit (engl. wood polymer com- posites, WPC) ovat meillä ja maailmalla herättäneet suurta kiinnostusta ympäristöystävällisinä, biohajoavina öljypohjaisten muovituotteiden korvaajina (esim. Satyanarayana ym. 2009, Le- pistö 2014, Gurunathan ym. 2015). Puulaji sekä puun ikä ja kasvupaikka vaikuttavat puukuitujen ominaisuuksiin ja parhaisiin lopputuotteen ominaisuuksiin päästään käyttämällä tuotteen vaa- timusten mukaisia puukuituja. Puupolymeerikomposiiteissa voidaan hyödyntää havu- tai lehti- puukuituja ja myös nopeakasvuisia tai pienikokoisia puulajeja kuten pajua, joita muutoin on Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 60 vaikeaa hyödyntää arvokkaiksi tuotteiksi. Pajupuupohjaisten biokomposiittien tuotemahdolli- suudet ovat laajat erilaisista pakkauksista (mm. kosmetiikka- ja lääkepakkaukset) ruokailuväli- neisiin ja sisustuspaneeleihin. Vastaavista materiaaleista valmistettuja tuotteita, joissa puuja- keena on käytetty tavanomaisempia puulajeja ja metsäteollisuuden sivuvirtoja, on jo markki- noilla. Luonnonvarakeskuksen AspenWill-projektissa (2018–2020) tutkittiin pajupuun käyttöä bioha- joavan komposiittimateriaalin raaka-aineena (Kumar ym. 2020). Biokomposiitin valmistuksessa käytettiin raidasta (Salix caprea L.) jauhettua puujauhetta, jota sekoitettiin polylaktidin (PLA) lujitteeksi tilavuusosuuksilla 10, 20, 30 ja 40 %. PLA on yksi tunnetuimmista biopohjaisista bio- hajoavista muoveista, jota valmistetaan fermentoimalla tuotetusta D- tai L-maitohaposta (Muoviyhdistys ry 2021). Maitohappo valmistetaan yleensä teollisesti jalostetuilla bakteerikan- noilla, jotka käyttävät ravintonaan glukoosia tai sakkaroosia. Ominaisuuksiltaan PLA on jäykkää, haurasta ja läpinäkyvää. Puujauheen hiukkaskoko vaihteli välillä 0,2 × 1,0 × 2,0 mm3 – 0,5 × 1,0 × 6,0 mm3. Sekoitemassa ruiskuvalettiin lujuustestikappaleiksi, joista määritettiin standardien mukaiset pinnan Brinell-kovuus (EN 1534) sekä taivutus- ja vetolujuudet (ISO 13061-3, ISO 13061-4, ISO 13061-6) (Kuva 17). Lisäksi tutkittiin raaka-aineen väriä spektrofotometrisesti CIEL*a*b* -värikoordinaatistossa (ISO 11664-4) ja puupartikkeleiden ja muovin välisten sidos- ten mikrorakennetta valomikroskoopilla ja infrapunaspektroskopialla (FTIR). Kuva 17. Lujuustestejä varten valmistettuja eri tilavuusosuuksia (10–40 %) pajupuujaetta sisäl- täviä biokomposiittikappaleita Pinnankovuus oli suurin puun tilavuusosuuden ollessa 40 % ja pienin puun tilavuusosuuden ollessa 10 % (Taulukko 7). Tulos oli siinä mielessä yllättävä, että pajupuun kovuus on PLA:n kovuuteen verrattuna pieni, kirjallisuuden mukaan noin 16 MPa (Sandberg 2019). Todennäköi- sesti puun tilavuusosuuden kasvaessa biokomposiitin vähentynyt sitkeys vaikutti sen kovuus- arvoja kasvattavasti. Eniten puuta sisältävät näytteet olivat hauraita, mikä ilmeni erityisesti tai- vutuslujuustesteissä. Brinell-kovuuden hajonta oli suuri kaikissa pajupuun tilavuusosuuksissa, mikä pienentää erojen tilastollista merkitsevyyttä. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 61 Taulukko 7. Puupolymeerikomposiitin mekaaniset ominaisuudet pajupuujakeen eri tilavuus- osuuksilla. Lujuustunnus Pajujakeen tilavuusosuus komposiitissa 10 % 20 % 30 % 40 % Brinell-kovuus, MPa 91,80 (±2,62) 95,94 (±2,74) 94,14 (±2,75) 98,80 (±2,93) Vetolujuus, MPa 48,22 (±1,06) 49,00 (±1,17) 47,24 (±1,17) 44,12 (±1,20) Taivutuslujuus, MPa 89,39 (±1,56) 90,00 (±1,37) 89,39 (±1,49) 86,41 (±2,09) Taivutuskimmokerroin, GPa 3,86 (±0,05) 4,41 (±0,09) 5,07 (±0,13) 5,66 (±0,17) Vetolujuus oli suurin 10 ja 20 %:n tilavuusosuuksilla, mutta pajupuujauheen lisäys heikensi ma- teriaalin vetolujuutta merkittävästi vasta 40 %:n tilavuusosuudella. (Taulukko 7). Taivutuslujuu- teen pajupuun tilavuusosuudella ei ollut merkittävää vaikutusta, vaikka materiaalin jäykkyyttä kuvaava taivutuskimmokerroin kasvoi lineaarisesti tilavuusosuuden kasvaessa noin 1,5 ker- taiseksi (Taulukko 7). Puujakeen tilavuusosuuden kasvaessa biokomposiitin punaisuus kasvoi voimakkaasti vaaleus- ja keltaisuusarvojen pysyessä lähes muuttumattomina (Taulukko 8). Punaisuuden lisääntymi- sestä johtuen väriero puun tilavuusosuuden suhteen eroavien biokomposiittien välillä oli sel- västi silmin havaittava. Komposiittimatriisina käytetty PLA oli lähes väritöntä ja valoa suhteelli- sen hyvin läpäisevää materiaalia ja kuituvahvisteena käytetty pajupuu määräsi siten hyvin pit- källe biokomposiitin lopullisen värin. Taulukko 8. Puupolymeerikomposiitin CIEL*a*b* -väriarvot pajupuujakeen eri tilavuusosuuk- silla. Värikoordinaatti Pajujakeen tilavuusosuus komposiitissa 10 % 20 % 30 % 40 % L* - vaaleus 45,11 (±0,74) 47,73 (±0,61) 48,19 (±1,00) 47,48 (±0,88) a* - punaisuus 8,11 (±0,28) 8,77 (±0,26) 9,53 (±0,37) 9,79 (±0,34) b* - keltaisuus 26,39 (±0,54) 26,51 (±0,58) 26,46 (±0,63) 25,21±0,57) Kuva 18 esittää biokomposiitin mikrorakennetta pajupuun erilaisilla tilavuusosuuksilla PLA- matriisissa. Puujauhe sekoitettiin tasaisesti sideaineen kanssa ja puun solujen piirteet ovat mik- roskooppikuvissa hyvin tunnistettavissa. Pienemmällä puun tilavuusosuudella puupartikkelei- den sitoutuminen biopolymeerin ja puujauheen rajapinnoilla oli homogeenista ja polymeeri- matriisi peitti puupartikkelit tasaisesti. Suuremmalla puun tilavuusosuudella homogeenisuus väheni, mikä saattoi vaikuttaa heikentävästi materiaalin mekaanisiin ominaisuuksiin. Erityisesti vetolujuus pieneni puun osuuden kasvaessa pienemmän rajapinnan muodostumisen vuoksi. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 62 Kuva 18. Biokomposiittien mikrorakenne pajupuujakeen tilavuusosuuksilla 20 % ja 40 %. Vaa- leat alueet sinisten puupartikkeleiden välissä ovat läpikuultavaa PLA-matriisia. Tutkimuksia pajupuukuidun käytöstä puumuovikomposiittien lujitteena on julkaistu varsin vä- hän. Tämän tutkimuksen tulokset olivat vertailukelpoisia Barton-Pudlik ja Czajan (2018) tutki- muksen kanssa, jossa koripajun (Salix viminalis) puujauheesta ja polyeteenistä valmistetun komposiitin iskulujuus oli suurempi kuin havupuujauheesta ja yhtä suuri kuin lehtipuujauheesta valmistetun komposiitin. Pajupuujauheen tilavuusosuuden lisäys 30 %:sta 50 %:iin laski heidän tutkimuksessaan vetolujuutta 10 %, mutta kasvatti kovuutta hieman. Tulosten perusteella voi- daan todeta, että lyhytkiertoinen pajupuu soveltuu erinomaisesti biokomposiittien tuotantoon ja siten voi osaltaan edistää kestävää biotaloutta. Optimaalinen tilavuusosuus komposiitissa on polylaktidin kanssa noin 20–30 %, jolloin puukuidut muodostavat vielä riittävän yhtenäisiä si- doksia polymeerimatriisin kanssa eivätkä lujuusominaisuudet ole merkittävästi heikenneet. 6.1.2. Kuori Tapani Vuorinen ja Jinze Dou Puuaineksen ohella pajun varsi tai runko sisältää n. 10 % kuorta. Energiapajun kaltaisessa nuo- ressa puussa kuolleen ulkokuoren osuus on suhteellisen pieni ja ravintoaineita kuljettava ja varastoiva sisäkuori muodostaa pääosan kuoresta. Kuoren pinnalla esiintyy ilma-aukkoja solu- hengityksen tarvitseman hapen ja siinä muodostuvan hiilidioksidin kuljettamiseksi. Sisäkuori on yhteydessä rungon puuainekseen ydinsäteiden kautta, jotka huolehtivat aineensiirrosta kuoren ja puuaineksen välillä. Sisäkuoreen muodostuu vuosittain uusi kasvu, jossa erottuu run- gon suuntaisten kuitukimppujen, niinikuitujen, muodostama kehä sitä ympäröivässä ohutsei- näisessä solukossa (Kuva 19) (Dou 2015, 2018). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 63 Kuva 19. Raidan (Salix caprea) kuoren mikroskooppinen rakenne. Safraniini värjää ulkokuoren ja puuaineksen välillä olevan sisäkuoren ligniinipitoiset kuitukimput voimakkaan punaisiksi (vas.) (Dou 2018). Paksuseinäisten kuitujen muodostamat kimput erottuvat niitä ympäröivästä ohutseinäisestä solukosta myös elektronimikroskooppikuvassa (oik.). Erilaisen rakenteensa lisäksi kuori poikkeaa myös kemialliselta koostumukseltaan puuainek- sesta. Pajun sisäkuoren uuteaine- ja tuhkapitoisuudet ovat kymmenkertaisia puuainekseen nähden (Dou ym. 2016). Yhdessä nämä voivat muodostaa neljäsosan kuoren kuiva-aineesta. Kuoren polysakkaridit sisältävät runsaasti pektiineille tyypillistä arabinoosia, galaktoosia ja ram- noosia, kymmenkertaisesti puuainekseen verrattuna. Vielä julkaisemattomassa tutkimuksessa eristimme pajun kuoresta pektiiniä, joka sisälsi n. 60 % galakturonihappoa neutraalien mo- nosakkaridien lisäksi. Näistä tiedoista arvioituna sisäkuoren kuiva-aineesta jopa viidesosa on pektiiniä. Glukoosin (selluloosan) määrään suhteutettuna kuoressa on puuta vähemmän hemi- selluloosaperäistä ksyloosia ja mannoosia. Kuori sisältääkin melko vähän hemiselluloosia (n. 10 %) ja selluloosankin pitoisuus (n. 30 %) on huomattavasti alhaisempi kuin puuaineksessa. Sisäkuo- ren Klason-ligniinipitoisuus on lähes 20 %, mutta tämä antaa virheellisen kuvan todellisesta ligniinipitoisuudesta. Ligniinin lisäksi kuori sisältää huomattavia määriä tanniineja, jotka kon- densoituvat ligniinin kanssa happokäsittelyssä ja vääristävät analyyttistä tulosta (Dou ym. 2021a). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 64 Kuva 20. Hybridipajun (’Karin’) kuoren mikroskooppinen rakenne floroglusinolilla värjättynä. Ligniinin karbonyyliryhmiä sisältäville rakenteille tyypillistä punaista väriä esiintyy vain kuitu- kimpuissa ja erityisesti niissä olevien välilamellien alueella (Dou ym. 2016). Kuvat a ja b esittävät eri suurennoksia. Safraniinilla (Kuva 19 vas.) ja floroglusinolilla (Kuva 20) värjätyissä poikkileikkeissä kuoren lig- niini näyttäisi esiintyvän vain kuitukimpuissa (Kuva 19). Floroglusinoli värjää selektiivisesti kar- bonyyliryhmiä sisältävät ligniinin rakenneyksiköt, jotka keskittyvät selkeästi välilamellien alu- eelle. Märkäkemiallisten menetelmien ja NMR-spektroskooppisten analyysien perusteella on selvää, että ligniinin guajasyyliyksiköiden osuus on selvästi korkeampi kuoressa kuin puussa (Dou ym. 2018a). Koska ligniiniä ei esiinny kuoren ohutseinäisten solujen välillä, nämä sitoutu- nevat toisiinsa vain pektiinin avulla. Kuva 21. Hybridipajun (’Klara’) kuoresta erotettuja kuitukimppuja (vas.) elektronimikroskoo- pilla kuvattuna (Dou ym. 2019b). Kimppujen pinnalla näkyy myös niistä erkanevia yksittäisiä kuituja (oik.). Sisäkuoren käsittely kuumalla natriumvetykarbonaatti- tai natriumhydroksidiliuoksella irrottaa ohutseinäiset solut toisistaan (Dou ym. 2019b, 2021b). Hiertämällä ja pesemällä näin keitettyä massaa saadaan erotettua kuitukimput tai niiden muodostamat nauhat, jotka ovat rungon vuo- sikasvun pituisia ja tyypillisesti alle 0,1 mm paksuisia (Kuva 21). Nauhamaisten rakenteiden le- veys vaihtelee ja ne ovat käsin eroteltavissa kapeampiin kimppuihin. Piirre on ominaista pajulle, mutta muidenkin puulajien, kuten lehmuksen ja pihlajan, kuori käyttäytyy vastaavasti. Sen si- jaan mm. kuusen sisäkuoren keittäminen natriumvetykarbonaattiliuoksessa irrottaa kaikki solut toisistaan, eikä kuitukimppuja jää jäljelle. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 65 Ohutseinäisten solujen irtoaminen toisistaan heikostikin emäksisissä liuoksissa selittyy metyloi- tuneen poly(ramno)galakturonihapon -eliminaatioreaktiolla, joka on esterihydrolyysin kanssa kilpaileva reaktio. Pektiinin pääketjun pilkkoutuessa solujen välinen sitoutuminen heikkenee. Käsittelyn alussa liuoksen viskositeetti nousee korkeaksi, mikä viittaa suurimolekyylisen pektii- nin liukenemiseen. Pitkittynyt käsittely muuttaa liuoksen juoksevammaksi pektiinin pilkkoutu- essa edelleen. Vielä julkaisemattomassa tutkimuksessamme havaitsimme pektinaasien irrotta- van pajun kuoren ohutseinäiset solut toisistaan vastaavasti. Pektinaaseilla eristetyt kuitukimput ovat vaalean ruskeita, kun taas kuoren keittäminen alkali- tai vetykarbonaattiliuoksessa muut- taa sekä keittoliuoksen että kuitukimput punertaviksi (Dou ym. 2019b, 2021b). Syytä tähän vä- rimuutokseen ei ole vielä osoitettu, mutta todennäköisesti kysymys on kuoren tanniineissa ja/tai muissa (poly)fenolisissa yhdisteissä tapahtuvista muutoksista. Kuva 22. Hybridipajun (’Karin’) kuoren kuitukimpun (vasen) ja kuidun (oikea) poikkileikkaus elektronimikroskopialla kuvattuna (Dou ym. 2016). Sulfaattikeiton olosuhteissa pääosa kuoren (kuitukimppujen) ligniinistä pilkkoutuu ja liukenee, minkä seurauksena kuidut irtoavat toisistaan (Dou 2015). Eri pajulajien ja -hybridien kuoresta erotetut kuidut olivat keskimäärin 1,2–1,7 mm pituisia, kun vastaavat puusta erotetut kuidut olivat keskimäärin vain 0,5–0,6 mm mittaisia. Sen sijaan kuoren kuidut olivat vain vähän puu- kuituja leveämpiä (vastaavasti 23–24 m ja 18–22 m), mutta hyvin paksuseinäisiä. Kuitujen soluontelot ovat tyypillisesti hyvin kapeita (< 1 m) ja soluseinä muodostuu useista valo- ja elektronimikroskopialla erottuvista kerroksista (Kuva 22). Polarisaatioramanmikroskopian avulla yksittäiskuitujen fibrillikulmaksi määritettiin n. 0o, mikä osoittaa kuoren kuitujen fibrillien olevan pääasiassa kuidun pituusakselin suuntaisia. Sisäkuoresta poiketen pajun ulkokuori sisältää suberiinia ja siihen sitoutunutta hydrolysoituvaa tanniinia. Suberiinin pitoisuus uutetussa hybridipajun (’Karin’, ’Klara’) kuoressa oli n. 5 % (Dou ym. 2021a). Samassa yhteydessä arvioitiin uutetun kuoren todellisen ligniinipitoisuuden olevan 7–10 %. Tanniinin pitoisuutta ei määritetty, mutta uutetun kuoren NMR-spektrin mukaan pi- toisuus oli varsin korkea (Kuva 23). Kuoren refluksointi vedettömässä natriummetoksidin ja me- tanolin seoksessa näytti liuottavan myös ligniinin lähes täydellisesti toisin kuin kuumentaminen emäksisessä vedessä (Dou ym. 2019b, 2021b). Käsittely kuumalla p-tolueenihapon ja veden seoksella puolestaan näytti johtavan suberiinin ja tanniinien kiinnittymiseen kuituihin (Dou ym. 2019a). Varsinkin suberiinin käyttäytymisellä on suuri vaikutus kuitujen ja niistä valmistettujen fibrillien hydrofobisuuteen (Dou ym. 2021c). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 66 Kuva 23. Hybridipajun (’Karin’) uutetun kuoren 13C NMR-spektri ennen natriummetoksidi-me- tanolikäsittelyä (musta) ja sen jälkeen (punainen) (Dou ym. 2021a). Käsittely poistaa suberiinin (1,2), polyfenolit (tanniini, ligniini) (11–14) ja mm. näihin liittyvät karboksyyliryhmät (15) lähes täydellisesti. Vaimeat signaalit alueella 130–155 ppm sekä heikohko metoksyylisignaali (3) osoittavat ligniinipitoisuuden hyvin alhaiseksi käsittelyn jälkeen. Kiinnostavien kemiallisten komponenttien lisäksi pajun kuoresta voitaisiin potentiaalisesti val- mistaa suuri joukko materiaaleja, joilla on erityisiä ominaisuuksia. Varsinkin natriumvetybikar- bonaatilla eristetyt kuitukimput estävät tehokkaasti Staphylococcus aureus -bakteerin kasvua ja absorboivat UV-säteilyä (Dou ym. 2021b). Kuitukimppuja ja kuituja voitaisiin mahdollisesti käyt- tää komposiiteissa vahvikkeina (Dou 2015, Dou ym. 2019b). Kuoren kuiduista valmistettu pa- peri on huomattavasti lujempaa kuin havupuusellusta valmistettu ’voimapaperi’ (Dou 2015). Pajun kuoresta voidaan valmistaa myös erittäin hydrofobista fibrilliselluloosaa, josta puolestaan voitaisiin tuottaa tiiviitä estokalvoja UV-säteilylle ja hapelle (Dou ym. 2019a, 2021c). Kuoresta valmistettu huokoinen hiili voisi sopia käytettäväksi energian varastointiin sähköakuissa (Ho- bisch ym. 2020). Uusia tutkimuksia 4: Kokeiluja pajun kuorella Pirjo Kääriäinen Pajun kuori on inspiroiva materiaali, jota on viime vuosina käytetty monin eri tavoin Aalto-yli- opiston CHEMARTS-kursseilla. CHEMARTS on vuonna 2011 käynnistynyt Kemian tekniikan ja Taiteen ja suunnittelun korkeakoulujen välinen yhteistyö, jonka tavoitteena on innostaa opis- kelijoita ja tutkijoita kehittämään biopohjaisia materiaaliratkaisuja monialaisessa oppimisym- päristössä (chemarts.aalto.fi) (Kuvat 24–29). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 67 Kuva 24. Pajun sisäkuoressa on pitkiä kuitukimppuja. Aalto-yliopisto / CHEMARTS. Kuva: Eeva Suorlahti Kuva 25. Kuitukimppujen erottelua soodakeiton jälkeen (vas.) Kuva: Eeva Suorlahti. Edith Kank- kusen materiaalikokeiluja (oik.) Aalto-yliopisto / CHEMARTS. Kuva: Esa Kapila. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 68 Kuva 26. Kertakäyttöisiä astioita pajun sisäkuoren kuidusta. Ruskea väri on luonnollinen. Eve- liina Juuri, Sanna-Liisa Järvelä & Jinze Dou, Aalto-yliopisto / CHEMARTS 2017. Kuva: Eeva Suor- lahti Kuva 27. Materiaalikokeilu pajun sisäkuoren kuiduista. Tapani Vuorinen, Aalto-yliopisto / CHEMARTS. Kuva: Eeva Suorlahti Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 69 Kuva 28. Pajun kuorta on perinteisesti käytetty kasvivärjäyksessä. Kuoren tanniinit toimivat myös puretteena, joten erillinen esikäsittely ei ole välttämätön. Aalto-yliopisto / CHEMARTS. Kuva: Eeva Suorlahti Kuva 29. Pajun kuoresta saadaan kauniita sävyjä. Juulia Holmin ajatuksena on kehittää luon- nonvärejä helppoon kotivärjäykseen. Aalto-yliopisto / CHEMARTS 2021. Kuva: Esa Kapila Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 70 Uusia tutkimuksia 5: Eläinten hyvinvoinnin edistäminen uusien materiaaliratkaisujen ja käytäntöjen avulla: monitieteellisellä tutkimuksella kohti eläintauditonta tulevaisuutta (NOZOON) Jaana Liimatainen Turve on yleinen tuotantoeläinten kuivikemateriaali Suomessa. Erityisesti broilerituotannossa turpeen käyttö on laaja-alaista: kuiviketurve kattaa 99,5 % broilerituotannossa käytetyistä kui- vikkeista (Korhonen ym. 2021) ja n. 90 % broileritiloista käyttää kuivikkeena pelkästään turvetta (Soimakallio ym. 2020). Muualla Euroopassa puulastut ja oljet ovat yleisimpiä kuivikkeita broi- lereille. Turve on pehmeää, tasalaatuista, helposti levitettävää ja broilerien luontaiseen kuop- sutteluun soveltuvaa. Turpeella on antimikrobisia ominaisuuksia ja se sitoo hyvin nestettä ja ammoniakkia. Se siis hillitsee haittamikrobien ja ammoniakkihöyryn määrää kasvattamossa. Turvekuivikelantaa voidaan käyttää sellaisenaan tai kompostoituna peltolannoitteena. Turve soveltuu suomalaisiin olosuhteisiin hyvin ja on broilerien jalkapohjaterveyden kannalta opti- maalinen kuivikemateriaali (Kaukonen 2017). Turvetta onkin pidetty osavaikuttajana broilerien hyvinvointiin ja elintarviketurvallisuuteen. Suomessa turpeen suosioon kuivikkeena vaikuttaa myös sen helppo saatavuus ja hinta (Kaukonen ym. 2017). Tähän on kuitenkin tulossa muutos, sillä energiaturpeen käytön alasajo vähentää myös kuiviketurvetuotantoa ja on nostamassa kuiviketurpeen hintaa (Korhonen ym. 2021). NOZOON-projektin tavoitteena on etsiä kuiviketurpeelle kilpailukykyisiä vaihtoehtoja, joiden avulla ylläpidetään suomalaisen broilerituotannon korkeaa laatua, alhaista tautitilannetta ja eläinten hyvinvointia. Yksi tutkittavista vaihtoehdoista on paju. Pajun kuoriuute on anti-inflam- matorinen, antibakteerinen, antioksidatiivinen ja antiviraalinen (Shara & Stohs 2015, Quosdorf ym. 2017, Tienaho ym. 2021), joten paju vaikuttaa lupaavalta materiaalilta taudinaiheuttajia vastaan. Broilerien lajityypilliseen käyttäytymiseen kuuluu, että broilerit kuopsuttelevat, nokki- vat ja jopa kuluttavat kuivikemateriaalia. Broilerien ruokintakokeessa, jossa lämpöstressistä kär- sivien broilerien rehuun lisättiin 1 % paju-uutetta, havaittiin että paju-uutetta saaneiden broi- lerien umpisuolen patogeenisten bakteerien määrä laski ja hyödyllisten maitohappobakteerien määrä kasvoi tilastollisesti merkittävästi verrattuna verrokkiryhmään (Saracila ym. 2018). Pajua voidaan kasvattaa tuottoisasti monenlaisilla maaperillä eteläisessä Suomessa. Siipikarja- tuotanto on painottunut Länsi- ja Lounais-Suomeen (Korhonen ym. 2021), joten hyvin biomas- saa tuottavien pajulajien viljeleminen broilerien kuivikekäyttöön olisi mahdollista broilerikas- vattamoiden läheisyydessä. Tämä mahdollistaisi tulevaisuudessa kuivikkeen helpon saatavuu- den tai jopa omavaraisuuden tiloilla. Pajumateriaalin kuivikeominaisuuksista on kuitenkin hyvin vähän tietoa saatavilla, vaikka pajua käytetään pienimuotoisesti kuivikkeena kotieläintiloilla Eu- roopassa. Broilereilla tehdyssä kuivikekokeessa pajuhakkeen nesteen ja ammoniakin sitomis- kyky sekä pH olivat yhteneviä mäntylastujen vastaavien kanssa (Hile ym. 2012). Pajuhake on yksi NOZOON-hankkeessa testattavista antiseptisistä materiaaleista. Pajuhakkeen, sen seoksien ja muiden vaihtoehtoisten kuivikemateriaalien kuivikeominaisuudet määritetään laboratoriotestein. Vaihtoehtoisista kuivikemateriaaleista määritetään myös niiden antimikro- bisuus ja niillä toteutetaan kuivikekoe Luken omassa broilerikasvattamossa, Koe-eläintallissa. Broilerien käyttäytymisen ja yleisen hyvinvoinnin lisäksi seurataan broilerien suoliston mikro- bistoa. Broilerikasvattajan kyky ylläpitää kuivikkeen kuntoa, kuivikemateriaalista riippumatta, on tärkeä osa kuivikkeen toimivuutta ja broilerien hyvinvointia (Kaukonen ym. 2017). NOZOON-hank- keen materiaalikehitystyöhön kuuluu oleellisena osana vaihtoehtoisten kuivikemateriaalien elinkaarihallinta. Elinkaarihallinta pitää sisällään mm. riskien hallintaa ja kuivikemateriaalien Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 71 muutoksesta aiheutuneiden käytäntöjen implementointia tilallisille. Hanke toteutetaan moni- tieteellisenä yhteistyönä ajalla 1.4.2021-31.12.2023. Hankkeesta antaa lisätietoja tutkija Jaana Liimatainen (jaana.liimatainen@luke.fi). 6.2. Pajun kemialliset ominaisuudet ja niihin perustuva käyttö Jaana Liimatainen Puiden kuiva-aineesta lähes 99 % koostuu kolmesta alkuaineesta, hiilestä, vedystä ja hapesta. Eri puulajien alkuainekoostumuksissa on vain vähän eroja. Puun biomassa jakaantuu runko- puuhun, kuoreen, oksiin, lehtiin/neulasiin sekä juuriin. Biomassan jakautuminen puussa ja sen kemiallinen koostumus riippuu puulajista ja puun iästä (Alakangas ym. 2016). Muiden lignosel- luloosamateriaalien tavoin pajun pääkomponentit ovat selluloosa, hemiselluloosa ja ligniini. Näiden päärakennekomponenttien lisäksi pajuissa on muita polymeerisiä komponentteja, ku- ten proteiinejä, pektiinejä, suberiinia, sekä epäorgaanisia aineita että uuttuvia aineita. Uuttuvia aineita ovat esimerkiksi rasvahapot, fenoliset yhdisteet ja uuttuvat hiilihydraatit. Tässä osiossa käsitellään pajun runkopuun ja kuoren kemiaa. Nopeakasvuisten pensasmaisten pajujen rungon halkaisija on yleensä pieni ja kuoren osuus rungon biomassasta suuri. Kuoren osuus rungosta on korkeimmillaan ensimmäisen kasvukauden aikana, jolloin kuoren osuus voi olla jopa puolet rungon kuivapainosta, mutta pajun ikääntyessä kuoren osuus rungon biomas- sasta pienenee (Kenney ym. 1990, Hytönen 1995a). Pajun kuori sisältää puuosaa enemmän uu- teaineita, ligniiniä, tuhkaa ja kosteutta, ja näiden osuus korostuu nuorissa yksilöissä (Adler ym. 2005), kun taas puuosa sisältää kuorta enemmän selluloosaa ja hemiselluloosaa (Han & Shin 2014). Paju on sopeutunut moniin erilaisiin kasvuympäristöihin ja ympäristön aiheuttama stressi näkyy lajien erilaisina kemiallisina koostumuksina. Hyvänä esimerkkinä erikoistumisesta toimii Salix psammophila (desert willow) -paju, jonka kuoren suuren vahapitoisuuden otaksutaan suojaa- van pajua veden liialliselta haihtumiselta ja sokerialkoholien korkean pitoisuuden lisäävän pak- kasen kestävyyttä (Kubo ym. 2013). Selluloosa, hemiselluloosa ja ligniini Pajun runkopuussa on polysakkarideja eli pääasiassa selluloosaa ja hemiselluloosaa yhteensä 60–79 % (Kubo ym. 2013, Han & Shin 2014, Dou 2015). Pajun, kuten muidenkin lehtipuiden hemiselluloosa on pääosin ksylaania. Polymeerista fenoliyhdistettä, ligniiniä on pajun puu- osassa 17–24 % (Kubo ym. 2013, Han & Shin 2014, Dou 2015, Dou ym. 2018a). Pajun puuosan ligniinin koostumusta on tarkasteltu tarkemmin ’Klara’-lajikkeesta: sen puuosan ligniini koostuu suurimmaksi osaksi syringyyliyksiköistä (S), mutta myös guajasyyli- (G) ja p-hydroksifenyyliyk- siköistä (H) ja ligniinin S/G suhde vaihtelee välillä 1,4–2,1 (Dou ym. 2018a) Pajun kuoressa on polysakkarideja 44–58 % ja ligniiniä 24–32 % (Kubo ym. 2013, Han & Shin 2014, Dou ym. 2018a). Pajun kuoressa esiintyy selluloosan ja hemiselluloosan lisäksi myös pek- tiinipolysakkarideja selvästi enemmän kuin puuosassa (Toman ym. 1975, Dou ym. 2018a). Sisä- kuoressa ligniiniä on hieman vähemmän kuin kuoressa, noin 18 %. ’Klara’-pajun kuoren ligniini koostuu suurimmaksi osaksi G-yksiköistä, mutta myös S- ja H-yksiköistä. Ligniinin S/G suhde vaihtelee välillä 0,2–0,9 ja on siis alhaisempi kuin puuosassa (Dou ym. 2018a). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 72 Suberiini, lipidit ja proteiinit Suberiinin koostumusta ja pitoisuutta pajuissa on tutkittu lajikkeiden ’Klara’ ja ’Karin’ kuorista. Näiden pajujen kuorissa on suberiinia noin 5 % ja se sijaitsee ulkokuoressa. Kuoren suberiini koostuu rasvahapoista, aromaattisista yhdisteistä, pitkäketjuisista alifaattisista alkoholeista ja steroleista. Pajun suberiinin tunnistetuista osista noin 40 % on rasvahappoja ja noin 15 % aro- maattisia yhdisteitä. Rasvahapoista noin 60 % on rasvahappojen metyyliestereitä. Aromaatti- sista yhdisteistä eniten on ferulahappoa ja isoeugenolia. Suberiini toimii kuoressa vedeneris- teenä. Lisäksi sen aromaattisten osasten on esitetty toimivan puolustuksena patogeenejä vas- taan ja rasvahappo-osien energialähteenä metabolisissa prosesseissa. (Dou ym. 2021a) Zaiter ym. (2016) ovat määrittäneet valkosalavan (S. alba) kuoren lipidien ja proteiinien koko- naispitoisuutta jauhetuista ja seulotuista raefraktioista. Lipidien kokonaismäärä kuoressa vaih- teli eri raefraktioissa 5 ja 13 %:n välillä: lipidipitoisuus oli korkeimmillaan kaikista hienojakoi- simmassa fraktiossa (raekoko 20–50 µm). Kuoren kokonaisproteiinipitoisuus eri fraktioissa vaih- teli välillä 11–18 %, paitsi karkeimmassa raefraktiossa (>500 µm), jossa proteiinipitoisuus oli 6 %. (Zaiter ym. 2016) Tuhka, ravinteet ja raskasmetallit Puiden tuhka eli palamisjäännös sisältää epäorgaanisten aineiden suoloja, mm. kaliumin, kal- siumin ja raudan fosfaatteja ja karbonaatteja. Puiden poltosta syntyvää tuhkaa pyritään hyöty- käyttämään esimerkiksi lannoitteena metsissä. Ravinneaineiden lisäksi tuhkassa on kuitenkin myös puuhun kertyneitä raskasmetalleja. Eräät pajukloonit keräävät itseensä erityisen paljon raskasmetalleja. Raskasmetallit rikastuvat palamisjäännökseen ja saattavat estää tuhkan hyöty- käytön lannoitteena. Raskasmetallien akkumulaatioerot pajujen välillä ovat monesti suurempia lajin sisällä kuin lajien välillä, mutta joitakin pajulajeja pidetään yleisesti raskasmetalleja akku- muloivina, kuten esimerkiksi koripajua (S. viminalis). Myös eri raskasmetallien akkumuloitumis- ja kuljetusominaisuuksissa on eroja. Eräitä pajuklooneja voidaankin käyttää raskasmetalleilla saastuneen maan puhdistajina (fytoekstraktio), mutta tällaisten pajulajien jatkokäyttö saattaa olla estynyttä korkeiden raskasmetallipitoisuuksien takia. (Landberg & Greger 1996, Greger & Landberg 1999, Pesonen ym. 2014) Pajujen fytoekstraktiota on tarkemmin käsitelty kappaleissa 5.2. ja 5.3. Pajun kuoressa on ravinnealkuaineita ja raskasmetalleja suurempina pitoisuuksina kuin puu- osassa. Adler ym. (2005) ovat tutkineet koripajun (S. viminalis) kuoren ja puuosan ravinne- ja raskasmetallipitoisuuksia 1–5-vuotiaista vesoista: kuoressa oli merkittävästi korkeammat pitoi- suudet typpeä, fosforia, kaliumia, magnesiumia, kalsiumia, kadmiumia, lyijyä, kobolttia ja sink- kiä kuin puuosassa. Määritetyistä ravinteista korkein pitoisuus kuorissa oli kalsiumilla, jota oli n. 17 mg/g (kuivapainoa kohti). Kalsiumpitoisuudessa ei ollut tilastollisesti merkittäviä eroja eri ikäisten vesojen kuorissa. Puuosissa kalsiumpitoisuus oli n. 2 mg/g. Muiden makroravinteiden (typpi, fosfori, kalium ja magnesium) pitoisuudet olivat ensimmäisen vuoden vuosikasvainten puu- ja kuoriosissa korkeammat kuin vastaavissa vanhemmissa osissa. Yksittäisten raskasme- tallien pitoisuudet yltivät välille 0,03–4,1 µg/g. Kromipitoisuus oli yksittäisistä raskasmetalleista korkein sekä kuorissa (n. 2 µg/g) että puuosissa (n. 3 µg/g) (Adler ym. 2005). Han ja Sin (2014) ovat määrittäneet raidan (S. caprea) tuhkapitoisuutta sekä kuorissa että puu- osassa. Kuoren tuhkapitoisuus oli keskimäärin 4,3 % kuoren kuivapainosta ja puuosan tuhka- pitoisuus oli 0,9 % puuosan kuivapainosta. Dou (2015) ja Dou ym. (2016) määrittivät tuhkapi- toisuuksia kahden pajulajin (S. myrsinifolia, S. schwerinii) ja kahden lajikkeen (’Karin’, ’Klara’) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 73 sisäkuorista (4–7 %) ja puuosasta (0,5 %) ja havaitsivat, että sisäkuorissa oli jopa kymmenker- tainen tuhkapitoisuus puuosiin verrattuna. Fenoliset yhdisteet Pajujen ja poppelien (Salicaceae-heimo) nimikkoyhdisteitä ovat niiden tuottamat salisinoidit (synonyymi salisylaatit), vaikka salisinoidien esiintyvyys ei rajoitu näihin lajeihin. Salisinoidit ovat fenolisia glukosideja, tarkemmin salisyylialkoholin johdannaisia, joita esiintyy mm. pajun kuo- rissa, lehdissä ja kukinnoissa (Julkunen-Tiitto & Virjamo 2017). Pajuissa esiintyviä salisinoideja tunnetaan yli 20 erilaista (Boeckler ym. 2011, Kim ym. 2015, Noleto-Diaz ym. 2018, Ward ym. 2020, Tawfeek ym. 2021). Yleisin ja ensimmäisenä tunnistettu salisinoidi, salisiini, eristettiin pa- jun kuoresta v. 1828. Salisiini yhdistettiin pajun kuoren kipua lievittäviin ominaisuuksiin, jotka tunnettiin jo 1500 eaa muinaisen Egyptin alueella. Muutama vuosikymmen salisiinin eristämi- sen jälkeen v.1852, salisiinista kehitettiin synteettinen johdannainen asetyylisalisyylihappo. Ku- lui kuitenkin useampi vuosikymmen ennen kuin v.1897 aloitettujen kliinisten kokeiden jälkeen Bayer toi asetyylisalisyylihapon markkinoille v. 1899 kauppanimellä aspiriini. Asetyylisalisyyli- happo on edelleen yksi myydyimmistä lääkkeistä, mutta ei enää niinkään sen kipua lievittävien ominaisuuksien, vaan verihiutaleiden aggregoitumista estävän vaikutuksen takia (Desborough & Keeling 2017). Muut salisinoidit ovat pääasiassa salisiinin johdannaisia, joissa salisiinin hydroksyyliryhmiin on liittynyt esterisidoksin orgaanisia happoja. Esimerkiksi salikortiini on yleinen salisinoidi, jota esiintyy useiden pajulajien kuorissa. Uusia, farmakologisesti lupaavia salisinoideja on tunnis- tettu myös viime vuosina: tällaisia yhdisteitä ovat vannepajusta (S. dasyclados) ja S. miyabeana -pajusta eristetty syklodimeerinen salisinoidi, joka on aktiivinen useita syöpäsolulinjoja vastaan (Ward ym. 2020) sekä salisiini-7-sulfaatti, jota esiintyy useissa rohdoksina käytetyissä pajula- jeissa ja jolla saattaa olla muista salisiineista eroava metaboloitumisreitti (Noleto-Dias ym. 2018). Pajulajien välillä on suuria eroja salisinoidien pitoisuuksissa ja eräissä pajulajeissa, kuten jokipajussa, salisinoidien pitoisuudet ovat hyvin alhaisia (Julkunen-Tiitto & Virjamo 2017). Li- säksi salisinoidit ovat herkkiä hajoamaan, mikä tulee ottaa huomioon mietittäessä niiden hyö- dyntämistä osana biojalostusta. Pajunkuorivalmiste on mainittu Euroopan farmakopeassa lääkinnällisenä tuotteena. Euroopan lääkeviraston (European medical agency, EMA) kasvirohdoskomitean (Committee on Herbal medicinal Products, HMBC) monografiassa on määritelty, että alaselkäkipuun käytettävä kuo- riuute voi olla useasta pajulajista, mm. punapaju (S. purpurea L.), S. daphnoides Vill. ja silosalava (S. fragilis L.), valmistettu etanolin vesiliuoksella (70 % V/V) uutettu kuivattu tuote, jonka salisii- nipitoisuus on 15 % (EMA 2016a). Alaselkäkivun hoidon lisäksi, pajunkuorivalmisteilla on arvi- oitu olevan näyttöä myös perinteisestä käytöstä lievien nivelkipujen, päänsäryn sekä vilustu- misoireisiin liittyvän kuumeen hoidossa (EMA 2016b). Euroopan komission luettelossa hyväksytyistä uuselintarvikkeista ei ole mainintaa pajuista, eikä myöskään Ruokaviraston listauksessa luonnonvaraisten kasvien elintarvikekäytöstä ole mai- nittu pajua. Viiden eri pajulajin kuoret on kuitenkin mainittu ns. BELFRIT-listalla. BELFRIT-lista on Belgian, Ranskan ja Italian viranomaisten laatima listaus kasvituotteista, joiden käyttö ravin- tolisissä on sallittua. BELFRIT-listauksen mukaisia, ravintolisissä sallittuja pajulajien kuoria ovat valkosalava (S. alba L.), raita (S. caprea L.), silosalava (S. fragilis L.), viitahalava (S. pentandra L.) ja punapaju (S purpurea L). Pajunkuoriravintolisien edellytyksenä on, että salisinoidien pitoisuus tuotteissa on määritetty. Pajun käytöstä ravintolisissä ja rehuissa on tarkemmin kerrottu ”Kos- teikkokasveista uusia elinkeinomahdollisuuksia” -raportissa (Laurila 2018). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 74 Pajun kuoriuutteilla on myös tulehduksia ja kasvainten kasvua estäviä, antimikrobisia sekä an- tioksidatiivisia ominaisuuksia (Ramos ym. 2019, Antoniadou ym. 2021, Tienaho ym. 2021). Sa- lisinoidit eivät yksinään kykene selittämään kaikkia kuoriuutteiden positiivisia ominaisuuksia, vaan kuoren muilla fenolisilla glukosideilla, fenolisilla hapoilla, kondensoituneilla tanniineilla ja flavonoideilla otaksutaan olevan vaikutuksia pajunkuoriuutteiden ominaisuuksiin, joko yksi- nään tai synergisesti. Muilla fenolisilla glykosideilla viitataan Salicaceae -lajeille ominaisiin pie- nimolekyylisiin yhdisteisiin kuten piseiiniin, triandriiniin ja salidrosidiin, joita esiintyy lähinnä kuorissa salisinoideja vastaavina pitoisuuksina (Julkunen-Tiitto 1985, Heiska ym. 2008). Kuoren fenoliset hapot ovat mm. hydroksikanelihappoja ja niiden johdannaisia (Piątczak ym. 2020). Pajun kuoren flavonoidit ovat flavonoleja (mm. kversetiinin glykosidit), flavanoneja (mm. narin- geniini ja sen glukosidit), flavan-3-oleja ja kalkoneja (mm. isosalipurposidi ja sen johdannaiset) (Kammerer ym. 2005, Krauze-Baranowska ym. 2013, Ramos ym. 2019). Eräiden pajujen kuorissa, kuten punapajussa, valko- ja silosalavassa, esiintyy myös flavonoideihin kuuluvia antosyaani- väriaineita (Bridle ym. 1973). Pajunkuoren tanniinit ovat pääosin prosyanidiineja eli katekiinin ja epikatekiinin oligomeerejä ja polymeerejä, joissa monomeerit ovat liittyneet toisiinsa B-tyypin hiili–hiili-sidoksin (C4-C8 tai C4-C6), sekä osittain myös A-tyypin sidoksin, jolloin rakenteessa on toinen flavanolien välinen sidos (C2-O7) (Kolodziej 1990, Jürgenliemk ym. 2007, Wiesneth ym. 2015). Valkosalavan (S. alba) kuoresta on tunnistettu myös prodelfinidiini-tyyppisiä kondensoituneita tanniineja, jotka koostuvat (epi)katekiinien lisäksi (epi)gallokatekiineista (Piątczak ym. 2020). (Epi)katekiinimo- nomeerien lisäksi pajun kuoresta on tunnistettu muita flavan-3-oleja mm. (epi)gallokatekiineja sekä (epi)katekiinijohdannaisia eli flavan-3-oleja, joihin on liittynyt esterisidoksin hiiilivetyjä tai hiili-hiili-sidoksin fenolisia ryhmiä ja yhdisteitä (Kolodziej 1988, Mizuno ym. 1990, Jürgenliemk ym. 2007, Piątczak ym. 2020). Julkunen-Tiitto (1985) on määrittänyt kotimaisten pajulajien, raidan (S. caprea), viitahalavan (S. pentandra), mustuvapajun (S. myrsinifolia), kiiltopajun (S. phylicifolia) ja pohjanpajun (S. lap- ponum) sekä ulkomaisten, mutta Suomessa viljeltyjen koripajun (S. viminalis), ja vesipajun (S. cv. aquatica) kuoren ja puuosan fenolisten glykosidien pitoisuuksia nuorista (1–2-vuotiaista) ja täysikasvuisista pajuista. Mustuvapajun kuoressa oli eniten määritettyjä fenolisia glykosideja, yhteensä 35 mg/g nuorissa ja 29 mg/g täysikasvuisissa pajuissa (kuoren kuivapainoa kohti). Salikortiinin määrä mustuvapajun kuoressa oli fenolisista glukosideista korkein, 22 mg/g nuo- rissa ja 12 mg/g täysikasvuisissa pajuissa. Piseiinin pitoisuus mustuvapajun kuoressa oli 5 mg/g sekä nuorissa että täysikasvuisissa pajuissa. Muiden yhdisteiden pitoisuus oli kaikissa pajula- jeissa alle 3 mg/g, lukuun ottamatta fragiliinia, jota oli täysikasvuisten viitahalavien kuorissa 9 mg/g. Pajujen puuosissa fenolisten glykosidien pitoisuudet olivat alhaisia, 4–10 % kuorien vas- taavista kokonaispitoisuuksista, paitsi pohjanpajussa 40 %. Eniten fenolisia glukosideja oli nuor- ten viitahalavien puuosissa, yhteensä 2 mg/g. Mustuvapajun puuosissa fenolisia glykosideja oli yhteensä 1,9 mg/g nuorissa ja 1,5 mg/g täysikasvuisissa pajuissa. Puuosien alhaisista fenolisten glykosidien pitoisuuksista huolimatta, puuosien fenolisten glykosidien koostumukset vastasi- vat pääosin kuorien koostumusta. Poikkeuksena koripaju, jonka puuosassa ei ollut fenolisia glykosideja lainkaan (Julkunen-Tiitto 1985). Julkunen-Tiitto ja Meier (1992) ovat laskeneet mustuvapajun (S. myrsinifolia) salisinoidien saan- toja viljeltyä pajuhehtaaria kohti pohjautuen yhdeksän eri lannoittamattoman 2-vuotiaan kloo- nin biomassan (lehdet ja rungot) salisiinipitoisuuksiin (salisinoidien hydrolyysituote). Mustuva- pajukloonien biomassan kokonaissalisiinipitoisuudet vaihtelivat välillä 17–33 mg/g. Julkunen- Tiitto ja Meier (1992) arvioivat, että salisiini-saanto biomassasta vaihteli välillä 136–333 kg/ha, kun huomioon otettiin kloonien erilainen biomassan tuotto hehtaaria kohti (5 900–13 700 kg/ha). Vastaavasti Heiska ym. (2005) määrittivät salisiini-saantoja viljeltyjen 2-vuotiaiden Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 75 mustuvapajukloonien kokonaisbiomassasta. Biomassan määrä vaihteli välillä 1 500–13 700 kg/ha. Lehtien osuus kokonaisbiomassasta oli noin 27 %. Biomassan salisiinipitoisuus vaihteli välillä 6–23 mg/g ja salisiini-saannot välillä 20–220 kg/ha riippuen kloonista ja viljelytavasta. Lannoi- tettujen pajujen salisiini-saannot olivat 24 % korkeammat kuin lannoittamattomien mustuva- pajujen. Mustuvapajujen viljely polyetyleenikatteella keskimäärin kaksinkertaisti salisiini-saan- non, mutta vaikutus oli samalla myös klooniriippuvainen. (Heiska ym. 2005) Heiska ym. (2008) ovat määrittäneet eri lannoitemäärillä ja alustoilla viljeltyjen 2-vuotiaiden mustuvapajukloonien kuorien tanniinipitoisuuksia. Keskimäärin mustuvapajujen kuorissa oli kondensoituneita tanniineja 15 % kuoren kuivapainosta, mutta yksilöiden välistä vaihtelua esiintyi laajasti (10–22 %) (Heiska ym. 2008). Salix pyrolifolian varpujen kuluvan ja edeltävän vuoden vuosikasvujen kuorissa ei ollut tilastollisesti merkittäviä eroja kondensoituneiden tan- niinien pitoisuuksissa 1-, 3- ja 20-vuotiailla pajuilla: kondensoituneiden tanniinien pitoisuudet vaihtelivat välillä 70–100 mg/g (Lavola ym. 2018). Brereton ym. (2017) ovat tutkineet mm. kondensoituneiden tanniinien saantoja viiden pa- jukloonin rungon biomassasta (Salix x dasyclados ‘SV1’, Salix viminalis ‘SV5027’, Salix miy- abeana ‘SX61’, ‘SX64’, ‘SX67’). Tanniinisaannot olivat suurimmillaan S. miyabeana ‘SX67’-kloo- nilla, saannon yltäessä alueellisesti jopa 36 kg/ha/vuosi (Brereton ym. 2017) Pajuyhdisteiden käyttö Pajun kemiaan perustava käyttö on tällä hetkellä pienimuotoista ja keskittyy kuoren yhdistei- siin. Pajun kuoren salisinoideilla ja mahdollisesti myös muilla fenolisilla yhdisteillä on käyttöä farmaseuttisina yhdisteinä ja ravintolisinä. Farmaseuttinen käyttö on keskittynyt pajulajeihin, joiden salisinoidipitoisuudet ovat korkeat. Ravintolisissä sallittujen pajulajien kuoret on rajattu viiteen pajulajiin, valkosalavaan, raitaan, silosalavaan, viitahalavaan ja punapajuun. Pajun kuorta käytetään myös kosmetiikassa, osittain samojen ominaisuuksien takia kuin ravintolisissä. Kas- viaineiden perinteinen käyttö esimerkiksi lankojen ja kankaiden värjäyksessä ja nahkojen par- kitsemisessa voivat tulevaisuudessa olla mahdollisia käyttökohteita ja vaihtoehtoja nykyisille teollisille kemikaaleille. Kasvivärjäys. Synteettisiä väriaineitä käytetään laajalti tekstiiliteollisuudessa, vaikka niillä on haittavaikutuksia sekä luonnolle että niille altistuville henkilöille. Synteettisten väriaineiden käy- töstä syntyvät voimakkaan väriset jätevedet vaikuttavat kasvien fotosynteesiin ja vesieläimiin muuttuneen hapen kulutuksen ja valon läpäisevyyden takia (Holkar ym. 2016). Lisäksi väriaineet voivat aiheuttaa työntekijöille kroonisia sairauksia ja jätevedet voivat sisältää klooria ja metalli- ioneja. Synteettisiä väriaineita ei ole vielä mahdollista täysin korvata luonnonväreillä, mutta ekologisena vaihtoehtona kasviväreillä värjättyjä tekstiilejä on markkinoilla (Räisänen ym. 2015), myös isojen toimijoiden mallistoissa (Finlayson 2021). Pajusta värjäykseen käytetään leh- tiä, kuorta ja juuria. Kuoren tanniinit tuottavat ruskeaa sävyä ja toimivat myös peittausaineena. Lehdistä saadaan keltaista väriä ja juurista mustaa (Räisänen ym. 2015). Räisänen ym. (2020) ovat tutkineet kiiltopajun (S. phylicifolia) kuoriuutteen sytotoksisuutta hiiren hepatoomasoluilla (hepa-1) sekä uutteena että väriaineena villakankaalla. Kiiltopajun kuoriuutteella ei havaittu sy- totoksista aktiivisuutta ja kuoriuute tuotti intensiivisen värin villakankaalle. Väri säilyi hyvin il- man peittausainetta, mutta hieman paremmin väri säilyi, kun metallisuoloja käytettiin puret- teena. Värjätty kangas aiheutti lieviä muutoksia hepatoomasoluille, mutta värjätyn kankaan sy- totoksisuus ei eronnut tilastollisesti merkittävästi värjäämättömästä kankaasta. Kuoriuute oli yleisesti turvallinen värjäysaine, tosin kuoren salisinoidit saattavat aiheuttaa allergiaoireita her- kille yksilöille. (Räisänen ym. 2020). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 76 Nahan parkitseminen. Kasvivärjäämisen tavoin myös parkitseminen perinteisillä kasvitannii- neilla on ekologinen vaihtoehto metallisuolojen avulla tehdylle teolliselle nahan parkitsemiselle (Auad ym. 2020). Pajun kuorta on perinteisesti käytetty nahan parkitsemiseen Itä-Euroopassa, Venäjällä ja Skandinaviassa (Falcão & Araújo 2018). Pajun kuoren tanniinien pitoisuus ei kui- tenkaan yllä kasviparkitsemisessa yleisemmin käytettyjen kasvien, kuten akaasia- ja quebracho- puiden tanniinipitoisuuksiin. Kosmetiikka. Bioaktiivisuuksien vuoksi pajun kuori- ja lehtiuutteita käytetään myös osana kos- metiikkaa. Piątczak ym. (2020) tutkivat valkosalavan (S. alba) lehti- ja kuoriuutteen soveltu- vuutta kosmetiikkaan. Valkosalavauutteet eivät olleet ihon keratinosyyttisoluille myrkyllisiä tes- tattaessa uutteita pitoisuuksina, jotka osoittivat korkeaa antioksidatiivista aktiivisuutta (5–200 µg/ml). Ihon fibroblastisolut olivat herkempiä erityisesti kuoriuutteelle ja tutkijat päätyivät suo- sittamaan kuoriuutteille alhaisempaa konsentraatiota kuin lehtiuutteille, kun uutteita käytetään osana kosmetiikkaa, joka imeytyy syvemmälle ihoon (Piątczak ym. 2020). Muita käyttökohteita Perinteisten ja nk. luonnonmukaisten käyttötapojen lisäksi teknologian kehitys mahdollistaa uusien tuotteiden kehityksen pajun kemiallisista yhdisteistä. Tällaisia voivat olla esimerkiksi funktionaaliset ominaisuudet, joita voidaan liittää mm. pakkausmateriaaleihin. Funktionaalinen ominaisuus voi olla esimerkiksi UV- ja happisuojaus tai antimikrobinen pinnoite (Dou ym. 2021c, Tienaho ym. 2021). Uusia tutkimuksia 6: Pajunkuoresta bioväriksi Tia Lohtander Pajun kuori sisältää paljon arvokkaita molekyylejä, joista osalla on myös bioaktiivisia ominai- suuksia. Tunnetuin bioaktiivisista molekyyleistä on salisiini, jota on käytetty pitkään lääkeai- neena hoitamaan kipua ja tulehdusta (Schmid ym. 2001). Pajunkuoren sisältämät yhdisteet riip- puvat paljolti pajulajikkeesta ja määrät vaihtelevat myös saman lajikkeen sisällä riippuen kas- vuolosuhteista (Sulima ym. 2017). Yhdisteitä voidaan eristää kuoresta erilaisin uuttomenetelmin ja pajunkuoresta saatavan uutteen kiintoainepitoisuus sekä koostumus riippuvat uuton olosuh- teista, kuten liuottimesta, lämpötilasta, sekoituksesta ja ajasta. Kuumavesiuutto yksinkertaisuu- dessaan on hyvä ja liuotinvapaa menetelmä erotella vesiliukoiset molekyylit puunkuoresta. Pajunkuoriuutetta on perinteisesti käytetty lääkintätarkoituksiin sen sisältämän salisiinin takia. Uutetta on kuitenkin mahdollista hyödyntää myös muissa sovelluksissa, kuten biopohjaisena väriaineena selluloosapohjaisille kuiduille (Kuva 30 A ja B). Nykyisin suurin osa materiaaleista värjätään syntetisoiduilla väriaineilla ja pigmenteillä, ja suurin yksittäinen väriaineita käyttävä teollisuudenala on tekstiiliteollisuus (Grand View Research 2021). Värjäyksen ja muiden viimeis- telyprosessien jätevesien on havaittu olevan yksi suurimmista tekstiiliteollisuuden saastutuksen lähteistä väriaineiden ja muiden viimeistelykemikaalien haitallisuuden takia (Khan & Malik 2014). Synteettisten värien syrjäyttämät biovärit, tai luonnonvärit, ovat herättäneet huomiota viime vuosikymmeninä yhtenä vaihtoehtona synteettisten värien luomalle ongelmalle. Näiden uusiutuvista lähteistä saatavien värien uskotaan olevan myös ympäristöystävällisempiä kuin synteettisen väriaineiden (Shahid ym. 2013). Väriaineita saadaan erotettua muun muassa kas- vien eri osista, levistä ja mikrobeista (Spolaore 2006, Vankar 2000). Pajunkuorista saatava vesiuute on ruskeanoranssi liuos, joka absorboi sekä näkyvän valon että ultravioletin valon aallonpituuksilla. Siinä missä synteettiset väriaineet sisältävät pääasiassa vain kyseistä väriyhdistettä, biovärit kuten pajunkuoriuute ovat koostumukseltaan paljon Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 77 moninaisempia. Dou ym. (2018b) karakterisoinnin perusteella tiedetään, että Karin hybridilajik- keesta saatava kuumavesiuutos sisältää pääasiassa kolmea fenolista molekyyliä sekä mono- sokereita. Pajunkuoriuutteen saanto on suhteellisen matala (16–24 %) (Dou ym. 2018b) ja lisäksi sen koostumus on herkkä valolle, ilmalle ja mikrobeille, joten uute on usein kuivattava ja suo- jattava säilyvyyden turvaamiseksi. Vaihtelevamman koostumuksen lisäksi biovärille on tyypil- listä, että niiden pesun- ja valonkesto-ominaisuudet ovat heikommat kuin synteettisillä vastaa- villa, mikä johtuu sekä väriaineen ominaisuuksista että värin ja kuidun välille muodostuneen sidoksen luonteesta. Esimerkiksi selluloosakuituja värjätessä biovärimolekyylien ja selluloosan välille ei muodostu vahvoja kovalenttisia sidoksia, kuten tapahtuu kun värjätään yleisesti käy- tössä olevilla synteettisillä reaktiiviväreillä (Khatri ym. 2015). Monet biovärit ovat negatiivisesti varautuneita vesiliuoksessa ja selluloosan ollessa myös negatiivisesti varautunut, vuorovaikutus ja sitoutuminen on heikompaa kuin positiivisesti varautuneiden proteiinikuitujen, kuten villan ja silkin, kanssa. Biovärin kiinnittymistä ja värjäystuloksen kestävyyttä pyritään usein parantamaan puretteilla tai muokkaamalla selluloosan pintavarausta esimerkiksi kationisoinnilla (Manian ym. 2016, Guesmi ym. 2013). Positiivisesti varautuneet metallipohjaiset pureteaineet kykenevät sitoutumaan sel- luloosakuituun ja muodostamaan vahvoja koordinaatiokomplekseja väriaineiden kanssa. Vali- tettavasti monet metallipuretteet, kuten esimerkiksi kromi, ovat ympäristölle haitallisia ja niiden käyttöä on rajattu. Erilaisia biopohjaisia pureteaineita, kuten tanniineja ja metalleja hyperakku- muloivia kasveja, on myös mahdollista käyttää puretuksessa (Cunningham ym. 2011, Rather ym. 2016). Aikaisemmassa tutkimuksessamme havaitsimme, että pajunkuoriuutteelle sopi ok- saali- ja sitruunahappo biopohjaiseksi puretteeksi paremmin kuin tanniinihappo värjättäessä mikrokiteistä selluloosaa ja regeneroituja Ioncell-kuituja. Lisäksi huomasimme, että väriaineen kiinnittymistä arvioitaessa bioväri on tärkeää ottaa huomioon kokonaisuutena monipuolisen koostumuksen takia. Pajunkuoriuute sisältää sekä värillisiä että värittömiä komponentteja, joi- den adsorptio kuituun voi olla kilpailevaa. Tällöin kvantitoimalla saatu kuituun kiinnittynyt vä- riainemäärä ei välttämättä vastaa täysin silmin havaittavaa värjäystulosta, sillä värittömien kom- ponenttien kiinnittyminen on voinut viedä tilaa värillisiltä komponenteilta. (Lohtander ym. 2020). Värin lisäksi myös pajunkuoriuutteen bioaktiivisuutta voidaan hyödyntää sovelluksissa. Biovä- reillä on usein erinäisiä bioaktiivia ominaisuuksia, kuten antimikrobiaalisia (Singh ym. 2005), antioksidanttisia (Rather ym. 2017) ja/tai ultraviolettisäteilyltä (Feng ym. 2007) suojaavia omi- naisuuksia, sillä ne ovat usein kasvien sekundaarisia aineenvaihduntatuotteita, joiden tehtävänä on suojata kasvia ulkoisilta uhkilta mukaan lukien haitallinen auringonsäteily, hyönteiset ja re- aktiiviset happiradikaalit. Selluloosananokuidut ovat lupaava materiaali moniin erilaisiin sovel- luksiin, kuten esimerkiksi matriiseina lääketieteellisiin sovelluksiin (Drury & Mooney 2003), ae- rogeeleihin (Olsson ym. 2010) ja biopolymeerikomposiittikalvoihin (Farooq ym. 2018). Nanosel- luloosakalvoilla on tiiviin nanofibrilliverkostorakenteen ansiosta luonnostaan hyvät happi- barrier-ominaisuudet, mikä on tärkeä suojaominaisuus esimerkiksi herkkien elintarvikkeiden pakkausmateriaaleille (Syverud & Stenius 2009). Pajunkuoriuutetta ja nanoselluloosaa yhdistä- mällä on mahdollista tehdä kaksoisverkkorakenteen omaavaa geeliä. Materiaalista voidaan tehdä ohuita, esimerkiksi pakkausmateriaaleihin soveltuvia, kalvoja, joilla on hyvien happi- barrier-ominaisuuksien lisäksi antioksidanttisia sekä UV-valolta suojaavia ominaisuuksia (Kuva 30 C). Pajunkuoriuutteen fenolisia komponentteja voidaan ristisilloittaa muun muassa UV-va- lolla ja entsymaattisesti, millä voidaan vaikuttaa puolestaan kalvon optisiin ja bioaktiivisiin omi- naisuuksiin sekä värin pysyvyyteen. (Lohtander ym. 2021) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 78 Kuva 30. A) Pajunkuoresta kuumavesiuutolla valmistettu uute ja sen kolme fenolista pääkom- ponenttia. B) Pajunkuoriuute (WBE) biovärinä mikrokiteiselle selluloosalle (MCC) ja re- generoidulle Ioncell-F selluloosakuidulle (IC) eri puretteiden (TA tanniinihapppo, CI sitruuna- happo, OX oksaalihappo, AL aluna) kanssa (Lohtander ym. 2020). C) Pajunkuoriuutetta ja nanoselluloosaa yhdistämällä voi valmistaa biokomposiittikalvoja, joilla on antioksidanttisia ja UV-valolta suojaavia ominaisuuksia (Lohtander ym. 2021). Uusia tutkimuksia 7: Pajunkuoriuutteiden toiminnallisten ominaisuuksien hyödyntäminen pakkausmateriaaleissa Jenni Tienaho Pajunkuoriuutteilla on runsaasti erilaisten tuotteiden säilymisaikaa lisääviä biologisesti aktiivisia ominaisuuksia. Näitä bioaktiivisuuksia on raportoitu yleisesti eri pajulajeilla esimerkiksi viruksia ja bakteereita vastaan (Pop ym. 2013, Quosdorf ym. 2017, Ramos ym. 2019, Tienaho ym. 2021). Luonnonvarakeskuksen ja Jyväskylän yliopiston yhteistutkimuksessa 16 suomalaisen pajulajin ja -kloonin kuoriuutteita seulottiin niiden antioksidanttisten, antiviraalisten, antibakteeristen ja antifungaalisten ominaisuuksien suhteen. Tutkitut pajuvalmisteet olivat erittäin tehokkaita vai- pattomia enteroviruksia vastaan, jotka aiheuttavat akuutteja ja kroonisia infektioita (Tienaho ym. 2021). Kaikki kloonit osoittivat myös antibakteerista aktiivisuutta Staphylococcus aureusta ja Escherichia colia vastaan. Paju-uutteet tiedetään myös vahvoina antioksidantteina ja niiden käyttöä pidetään turvallisena, sillä edes suuret määrät eivät aiheuta vahvaa solutoksisuutta (Du- rak & Gawlik-Dziki 2014, Bounaama ym. 2016, Ramos ym. 2019, Tienaho et al. 2021). Näistä syistä olemme Luonnonvarakeskuksen soveltavassa tutkimushankkeessa selvittämässä paju- uutteiden mahdollisia käyttökohteita elintarvikepakkaamisen osana. Tutkimushankkeen tarkoi- tus on kehittää toiminnallisia ja ympäristöystävällisiä tuotteita ruoka- ja metsäteollisuuden sekä maatalouden sivuvirroista bio- ja kiertotalousaatteen mukaisesti. Yksi esimerkki tällaisista hankkeessa tutkittavista tuotteista on muovia korvaavat ratkaisut pakkausteollisuuden käyt- töön. Hankkeessa paju-uutteet ovat yhtenä toiminnallisuutta lisäävänä osana muovisia suoja- kalvoja sekä jopa styroksia korvaavassa materiaalissa (Kuva 31). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 79 Kuva 31. Muovia korvaava biohajoava kalvo, johon saadaan toiminnallista aktiivisuutta lisää- mällä paju-uutetta. Kuvat: Jaakko Hiidenhovi ja Jenni Tienaho Idea muovia korvaavasta kalvomateriaaliratkaisusta elintarvikekäyttöön ei ole täysin uusi, vaan esimerkiksi Aalto yliopistossa on opiskelijoiden toimesta kehitetty karnaubavahasta ja leväpoh- jaisesta agarista suojaava kalvo kurkkujen pakkaamiseen (Tolonen 2021). Myös maissitärkke- lystä ja lineaarista pienitiheyksistä polyeteeniä yhdistämällä on tehty lihanpakkaamiseen sopi- via hajoavia kalvoja, joihin on mahdollista saada antimikrobista ja antioksidanttista aktiivisuutta sitruunahappolisäyksellä (Júnior ym. 2015). Sen sijaan Chang ym. (2021) tutkimusryhmineen valmisti UV säteilyltä suojaavan ja biohajoavan soijaproteiinipohjaisen kalvon, jolla ei myöskään todettu kuin heikkoa solutoksisuutta. UV-suojaavia ja antioksidatiivisia ominaisuuksia on to- dettu myös puupohjaisissa nanoselluloosamateriaaleissa, joihin on lisätty pajunkuoriuutetta toiminnallisuutta tuomaan (Lohtander ym. 2021, Dou ym. 2021c). Näiden lisäksi esimerkiksi kalagelatiini, joka on kollageenin hydrolyysituotteena syntyvä biopolymeeri (Välimaa ym. 2019), on ollut erilaisten kalvomateriaalien lähtömateriaalina. Kalagelatiinimateriaaliin on saatu funktionaalisuutta lisäämällä esimerkiksi aromaattisia happoja (Araghi ym. 2015), nanokapse- loituja aktiivisia yhdisteitä valkosipuliöljystä ja E-vitamiinista (α-tokoferoli) (Pérez-Córdoba ym. 2018), sitruunahappoa ja kitosaania (Uranga ym. 2019), granaattiomenan kuorijauhetta (Hanani ym. 2019) sekä kitosaania ja kondensoitunutta tanniinia prosyanidiinia (Ramziia ym. 2018). Luonnonvarakeskuksen hanke on parhaillaan käynnissä ja olemme saaneet mielenkiintoisia tu- loksia biohajoavilla paju-uutetta sisältävillä kalvoilla. Hankkeen aikana myös varmistetaan esi- merkiksi paju-uutelisäyksen tuoma vaikutus bakteereja vastaan sekä selvitetään mahdollisia yrityskumppaneita jatkotutkimuksia ja -tuotantoa varten. Hankkeesta antavat lisätietoja eri- koistutkija Jaakko Hiidenhovi (jaakko.hiidenhovi@luke.fi) ja tutkija Jenni Tienaho (jenni.tie- naho@luke.fi). Uusia tutkimuksia 8: Pyrolyysinesteen kasvinsuojelusovellukset Marleena Hagner Kun pajusta valmistetaan hidaspyrolyysillä biohiiltä (ks. kappale 6.1.1 biohiili), syntyy proses- sissa myös kaasuja, jotka voidaan kondensoida nestefraktioksi. Pyrolyysinesteen vesiliukoista jaetta on käytetty pitkään kasvinsuojelusovelluksissa mm. Aasissa ja Australiassa, mutta tieteel- listä tutkimusta niiden tehosta on vain vähän. Luonnonvarakeskuksen MobileFlip –tutkimus- hankkeessa tutkittiin eri raaka-aineista tuotettujen pyrolyysinesteiden tehoa kasvinsuojeluai- nesovelluksissa: käyttöä nilviäiskarkotteena, kirvatorjunnassa ja rikkakasvihävitteenä. Nestef- raktiosta hyödynnettiin vain vesiliukoinen osa, joka ei sisällä PAH-yhdisteitä. Pajusta tuotetun pyrolyysinesteen tehoa verrattiin mm. männynkuoresta, metsäharvennushakkeesta ja vehnän oljista samalla menetelmällä tuotettuihin nesteisiin. Sekä kotilokarkotteena, rikkakasvihävit- teenä että kirvatorjunnassa (Kuva 32) pajupohjainen pyrolyysineste oli merkittävästi tehok- kaampi kuin muut testatut tuotteet. Rikkakasvihävitteenä 30 % pajupyrolyysineste oli yhtä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 80 tehokas kuin kaupallinen etikkahappopohjainen herbisidi, samoin kirvojen torjunnassa 15 % pajupyrolyysineste oli kaupallisen tuotteen veroinen (Hagner ym. 2020). Testatuissa kasvinsuo- jelusovelluksissa tuotteiden happopitoisuus (mm. etikka-, maito- ja muurahaishappo) oli mer- kittävin tehoa selittävä tekijä, mutta aineen vaikutus ei kuitenkaan selity kokonaan happovah- vuudella vaan on ennemminkin monen yhdisteen yhteisvaikutus (Hagner ym. 2015). Tällä het- kellä pyrolyysinesteiden käyttö kasvinsuojeluainesovelluksissa ei ole sallittua Euroopassa, sillä tehoaine ei ole käynyt läpi kasvinsuojeluaineasetuksen mukaista hyväksymisprosessia. Kuva 32. Pajuperäinen pyrolyysineste osoittautui tehokkaaksi sekä kotiloiden karkotuksessa että rikkakasvien ja kirvojen torjunnassa. 6.3. Pajun käyttö biojalostuksessa Petri Kilpeläinen ja Jyri Maunuksela 6.3.1. Biojalostamo Biojalostus voidaan määritellä ympäristöystävälliseksi tavaksi muokata ja jakaa biomassa ener- giajakeisiin, kemikaaleihin ja materiaaleihin (Alen 2011). International Energy Agency:n (IEA) raportti määrittelee biojalostuksen (IEA, Task 42 Biorefinery) kestäväksi biomassan prosessoin- niksi, joka tuottaa kirjon kaupallisia tuotteita, kuten ruokaa, rehua, materiaaleja sekä energiaa polttoaineina, sähkönä ja lämpönä. Tuotannossaan biojalostamot käyttävät fysikaalisia, kemiallisia, lämpökemiallisia ja bioteknisiä prosesseja (Solarte-Toro ym. 2021). Biojalostus tarjoaa hyvin monenlaisia mahdollisuuksia tuot- taa uusia tuotteita (Usmani ym. 2021). 6.3.2. Pajun biojalostuspotentiaali Kuten muukin lignoselluloosapohjainen materiaali, paju koostuu pääasiassa selluloosasta, lig- niinistä, hemiselluloosasta ja uuteaineista. Näitä kaikkia raaka-aineina toimivia jakeita voidaan jalostaa biojalostamoissa. Pajun puuaineessa on holoselluloosaa 60 %, johon sisältyy selluloosa ja hemiselluloosan ksylaani, jota on noin 15 % (Dou ym. 2016). Ligniiniä puuaineessa on 20–25 %. Kuoressa holoselluloosan osuus on 35–40 %, josta noin 5 % on ksylaania. Kuoressa on ligniiniä 15–20 %. Kuoressa on myös runsaasti uuteaineita, lähes 20 %. Seuraavissa kappaleissa kerro- taan selluloosan, ligniinin ja hemiselluloosan käytöstä biojalostuksessa. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 81 Selluloosa Lehti- ja havupuista saatua selluloosaa on käytetty perinteisesti kartongin ja paperin valmis- tuksessa. Selluloosasta on myös valmistettu erilaisia johdoksia, joita käytetään runsaasti teolli- suudessa. Selluloosan käytön tutkimus on kasvanut huomattavasti viime vuosina. Selluloosalle on etsitty uusia käyttökohteita tekstiileissä ja nanoselluloosana korvaamaan fossiilista muovia (Li ym. 2021). Selluloosan muita mahdollisia käyttökohteita tulevaisuudessa ovat mm. kalvot, geelit, vaahdot, ruokatuotteet, pinnoitteet, kosmetiikka ja maalit. Selluloosaa voidaan pilkkoa sokereiksi ja käyttää sokereita polttoaineiden ja kemikaalien tuottamiseen. Ligniini Erilaisilla teknisillä ligniinilaaduilla on myös monia potentiaalisia käyttökohteita (Balakshin ym. 2021). Arvokkaimpia ligniinistä saatavia tuotteita voidaan käyttää UV-suojaukseen, emulgaat- toreina, antioksidantteina, hiilikuiduissa ja erikoisfenoleina. Niiden markkinoiden arvioidaan olevan alle 200 kt vuodessa. Suuremman volyymin kestomuovien, polyolien ja hartsien tuoton arvioidaan nousevan yli 1500 €/ligniinitonni. Suuren volyymien (1–10 Gt) tuotteiden biopoltto- aineiden, BTX:n ja ligniinin energiakäytön tuottojen arvioidaan olevan pienempiä. Hemiselluloosa Myös hemiselluloosalla on monia mahdollisia käyttökohteita mm. ruuissa kuituina, emulgaat- toreina ja prebiootteina, sekä pakkauksissa ja maaleissa (Qaseem ym. 2021). Myös hemisellu- loosaa voidaan pilkkoa yksittäisiksi sokereiksi, joista voidaan valmistaa esimerkiksi ksylitolia tai furfuraalia. Sokereita voidaan muokata bioteknisesti ja niistä voidaan valmistaa, kuten selluloo- sasta, polttoaineita sekä muita arvokemikaaleja. Pajun kokonaisvaltainen hyödyntäminen biojalostuskonseptissa Pajun biojalostusmahdollisuuksia Suomessa kasvatetuille pajuille on tutkittu ja luotu biojalos- tuskonsepti ja malli pajun hyödyntämiseen (Dou 2018). Suoraviivaisin tapa on jakaa paju puu- ja kuoriainekseen ja alkaa käsitellä niitä eri jakeina (Kuva 33). Kuva 33. Pajun biojalostusmalli Doun (2018) mukaan. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 82 6.3.3. Pajun prosessointi biojalostamossa Pajun käsittely Pajun käsittely tehtaalla alkaa sen vastaanotosta ja laaduntarkastuksesta. Mukana ei saa olla prosessia vahingoittavaa kivimateriaalia, lahonnutta puuainesta tai muita vierasaineita kuten öljyä korjuukoneista. Tarkastuksessa todetaan prosessia ja laskutusta varten pajun kuiva-aine ja laatuluokka. Elintarvike-, lääke-, tai kosmetiikkateollisuuteen päätyvän pajun täytyy olla hy- välaatuista, tuoretta ja vapaata pieneliöistä. Tarvittaessa vastaanotetulle pajulle tehdään pesut tai ilmalajittelu. Tarkastettu paju siirtyy välivarastoon, josta se voidaan hakettaa, ellei sitä ole tehty jo korjuun yhteydessä. Valmiiksi haketetusta pajusta kuidun irrotus pajun kuivuttua on vaikeampaa ja osa arvokomponenteista kuten uuteaineista on ehtinyt haihtua jo pois. Välivarastointi voi toimia esikäsittelynä, jolloin pajun kosteutta säädetään tai se upotetaan esikäsittelyliuokseen, jollainen voi olla esimerkiksi 70 °C vesi, joka voi toimia myös esiuuttoliuoksena helpottamassa myöhem- piä prosessivaiheita. Kuivuneen kuoren irrottamista varten esikäsittelyaltaassa voidaan käyttää kuorta pehmentäviä aineita kuten lipeää. Fraktiointi Varsinainen kuoren tai puuaineksen fraktiointiprosessi voidaan aloittaa uutolla. Perinteisesti on käytetty kuumavesiuuttoa, mutta Luke on kehittänyt nopeamman ja puun kemialle hellävarai- semman patentoidun (WO2021181009A1) höyryuuton, joka toimii tarvittaessa myös biomas- san kuivausprosessina. Tämä helpottaa seuraavan vaiheen kemikaalien imeytymistä. Uuttoprosessissa saadaan ensimmäisenä pajun uuteaineet, vahat, rasvat, terpeenit, hemisellu- loosa, osa mineraaleista ja ligniinistä. Erityisesti höyryuutossa nämä komponentit voidaan osit- tain fraktioida toisistaan eri ulosottoajoilla. Uutot voidaan tehdä vedellä tai liuottimilla kuten OrganoSolv-keitot. Uutoissa hemiselluloosa poistuu lähes kokonaan ja selluloosa jää kiintoaineeseen. Ligniinin ir- toamista voidaan helpottaa erityisen korkeilla yli 200 °C uuttolämpötiloilla. Tällöin myös osa selluloosasta alkaa hydrolysoitua ja irrota osittain. Tämä on suotavaa, jos jatkoprosessi etenee selluloosan sokeroinnin suuntaan. Yleensä tällaisissa prosesseissa käytetään höyryräjäytystä, joka hajottaa selluloosasta lähes kolmasosan. Haluttaessa erotella C-5 ja C-6 sokerit, uutto kan- nattaa tehdä ennen höyryräjäytystä tai osana yhteisesikäsittelyprosessia. Mentäessä kuidunjalostuksessa tekstiilikuitujen ja liukosellun suuntaan, uuton sijasta voidaan suorittaa esihydrolyysi, jolloin korkeassa 170 °C lämpötilassa keitettäessä puun aineosasten si- dokset löystyvät ja ne irtoavat helpommin myöhemmissä keittoprosesseissa. Korkealaatuinen kuitu vaatii kuidutuksen ja valkaisun, mutta esimerkiksi pakkausteollisuuteen tai kuivikkeena voidaan käyttää vähemmän käsiteltyä kuitua. Hyvälaatuisen paperin valmistuksessa kuituihin on lujuuden vuoksi jätettävä hieman hemiselluloosaa sidosaineeksi. Pehmokuituja tehtäessä on tärkeää tehdä mahdollisimman puhdasta selluloosaa. Entsymaattiset käsittelyt Kemikaalien valmistusta varten selluloosan ja hemiselluloosan hydrolysointia jatketaan entsy- maattisesti sellulaaseilla. Nämä ovat hitaasti toimivia entsyymejä ja niitä tarvitaan puuaineksen hydrolyysiin runsaasti, joten esikäsittelyn tehokkuudella voidaan säästää entsymaattisia hydro- lyysikuluja. Entsymaattinen hydrolyysi voi kestää useamman vuorokauden, ja sitä hidastavat Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 83 puun ligniini, mahdollisesti muodostunut etikkahappo ja uuteainekomponentit. Pajun käsitte- lyä varten voidaan kehittää omat entsyymisekoitukset optimaalisen saannon varmistamiseksi. Sellulaasientsyymit toimivat tyypillisesti pH 5:n molemmin puolin ja niiden kaupalliset liuokset sisältävät useita eri entsyymiaktiivisuuksia. Entsymaattisella hydrolyysillä sokeroidaan selluloo- sasta yli 2/3. Jäljelle jäävä selluloosa on enemmän mikrokiteistä selluloosaa, joka voidaan tuot- teistaa sellaisenaan. Kaiken selluloosan pilkkominen ei ole taloudellisesti kannattavaa, koska entsyymimäärät ja hydrolyysiaika kasvavat. Hydrolysoidut sokerit voidaan fermentoida moniksi tuotteiksi kuten maitohapoksi tai eta- noliksi. Vaihtoehtoisesti sokereita voidaan kemiallisesti syntetisoida moniksi eri tuotteiksi. Fer- mentoinnissa etanolin tuotto on helpoin prosessi. Puusokereiden fermentointi onnistuu kirkas- fermentointina, jolloin kiintoaines erotetaan fermentoitavasta liuoksesta tai mäskifermentoin- tina, jolloin hydrolyysia voidaan osittain jatkaa fermentoinnin ajan. Monien prosessivaiheiden jälkeen tehdään erilaisia suodatuksia kiintoaineksen poistamiseksi. Mikro- ja ultrasuodatuksella saadaan erotettua suurimolekyylisimpiä yhdisteitä kuten prote- iineja ja pitkäketjuisia sokeri- ja ligniiniyhdistä. Nanosuodatuksilla pystytään erottamaan jo osittain sokereita toisistaan, happoja ja mineraaleja sekä pienimolekyylisiä oligosakkarideja ja monomeerisiä ligniiniyhdisteitä. Fermentoinnin hygienia on tärkeätä, koska prosessiin ilmestyy helposti ajan myötä maitohap- pokontaminaatio, joka vähentää etanolisaantoa ja fermentointi pysähtyy liian aikaisin. Yleensä hyvässäkin fermentoinnissa jäännössokereita jää miltei yhden prosentin verran. Fermentointi- saantoa kasvattaa suurempi sokeripitoisuus. Puuhydrolyysit jäävät helposti vajaiksi, joten sokereita saattaa joutua konsentroimaan välihaih- dutuksella, jolla voidaan myös poistaa etikkahappoa. Etanolifermentoinnin etanoli erotetaan fermentointiliuoksesta tislaamalla. Tislaus kuluttaa paljon energiaa ja on sitä tehokkaampi mitä korkeampi on etanolipitoisuus. Tislausta energiatehokkaampi tapa on tehdä etanolin haihdu- tus, mikä kuitenkin voi helposti jättää pienen osan etanolista haihtumatta. Etanolin valmistus Paju sopii pehmeänä puuaineksena hyvin etanolin valmistukseen. Etanolia voi suoraan käyttää toisen sukupolven liikennepolttoaineena tai sitä voidaan käyttää alustakemikaalina syntetisoi- taessa arvokkaampia kemikaaleja. Toisen sukupolven etanolin arvo (800 €/t) on huomattavasti korkeampi kuin perinteisen ensimmäisen sukupolven bioetanolin tai synteettisen maakaasusta tehdyn etanolin. Toisen sukupolven etanolin arvo perustuu sen kaksoislaskettavuuteen, jolloin energiayhtiöt biovelvoitetta täyttäessään tarvitsevat toisen sukupolven biopolttoaineita puolet vähemmän sekoitevelvoitteen täyttämiseen. Etanolista voidaan tehdä etyleeniä ja polymeroimalla sitä saadaan biopohjaista polyeteeniä, joka on ominaisuuksiltaan täysin identtistä fossiilisperäisen polyeteenin kanssa. Polyeteeniä voidaan tehdä myös hiilidioksidista syntetisoimalla etanolin kautta. Tämä on mielenkiintoinen mahdollisuus nostaa puun fraktiointisaantoa ja tehdä hiilinegatiivisia tuotteita samassa proses- sissa. Fraktiointi ja tislaus vaatii runsaasti energiaa ja sen tuottama hiilidioksidi voidaan hiilimonoksi- din kautta syntetisoida etanoliksi ja jatkokäsitellä samassa prosessissa kuin fraktiointiproses- seista ja fermentointiprosesseista tuleva etanoli. Hiilidioksidin muuntaminen hiilimonoksidiksi Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 84 vaatii vetyä tai energiaa. Vety voidaan tuottaa biomassasta kaasutusprosesseilla ja käyttää sa- manaikaisesti kuivakaasutuksessa, joka muuntaa hiilidioksidin hiilimonoksidiksi. Kustannusrakenne ja logistiikka Kustannustasoltaan erilaiset yksikköprosessit, kuten uutto, hydrolyysi, fermentointi, suodatus, tislaus, saostukset ja kuivaus ovat kukin kustannuksiltaan noin 100 €/tn. Samaa luokkaa voisi olla hyvälaatuisen haketetun pajun sopimustehdashinta. Tällainen porttihinta on mahdollinen 500 kt raaka-ainevirralle (kuivapaino). Tämänkokoinen tehdasinvestointi on suuruusluokkaa 300 milj. €, johon nykyisin tukialueille sijoitettuna voi saada 30 % investointituen. Tuotteiden arvo edellä mainittujen prosessien mukaisesti valmistettuna on 0,5–1 €/kg. Suomessa pajubiojalostamoiden rakentaminen on mahdollista, jos saadaan koottua biojalos- tamon lähialueelta 100 000 hehtaaria sopimusviljelyyn yli 10 vuoden sopimuksilla, jolloin siitä voidaan maksaa viljelijöille kohtuullinen korvaus. Ilman maataloustukia liikevaihto maatiloille olisi pajunviljelystä vain 500–600 €/ha vuodessa niinkin hyvällä ehdotetulla sopimushinnalla kuin yllä mainittu 100 €/tn. Tämä lähestyy peltoviljelyn tuottoa ja on parempi kuin metsän- tuotto. Ongelma teollisessa pitkälle viedyssä biojalostamossa ei kuitenkaan ole ainoastaan raaka-ainepäässä vaan myös uusien tuotteiden luomisessa. Monet biopohjaiset tuotteet voivat korvata useita kemikaalikomponentteja. Royal Society of Chemistryn teknisen raportin (2021) mukaan vesiliukoisten polymeerien maailmanmarkkinoi- den arvo on 44,1 miljardia dollaria (5,6 $/kg) ja markkinoiden koko on 8,0 miljoonaa tonnia vuodessa. Esimerkiksi pajusta saatavista luonnonpolymeereistä hemiselluloosaa ja selluloosaa voitaisiin kehittää ja käyttää korvaamaan fossiilisista raaka-aineista valmistettuja polymeerejä. Vesiliukoisia polymeerejä käytetään mm. pesuaineissa, kosmetiikassa, maatalouskemikaaleissa ja vedenpuhdistuksessa. Biojalostamossa prosessoidut tuotteet eivät ole täysin valmiita, vaan niihin tarvitaan teollista jatkoprosessointia, jollaista ei tällä hetkellä ole kovinkaan hyvin ole- massa. Tuotteiden arvo muodostuu raaka-aineen laadusta, prosessin puhtaudesta, lopputuot- teiden puhdistuksesta ja hyväksynnöistä. Tekninen kypsyysaste Prosessien ja konseptien sekä kaupallisten ratkaisujen loppuun kehittäminen vie optimistisen- kin asiantuntija-arvion mukaan vielä 5–10 vuotta edellyttäen, että teollista mielenkiintoa löytyy pajua kohtaan. Tällä ajalla pitäisi aloittaa sopimuskeskustelut ja kokeilut maatalousalueilla tai marginaalimailla. Biojalostamoprosessin suunnittelu, rakentaminen ja käynnistys vie muutaman vuoden ja aikaisintaan Suomessa voisi olla tehdasmittakaavainen pajuntuotantolaitos 2030, jol- loin markkinat olisivat myös rakennettu valmiiksi ja ostosopimukset olisivat yli 500 kt:lle paju- tuotteita. Helpompi oikotie pajun käyttöön on sen suora prosessointi furfuraaliksi, pyrolyysi, kaasutus tai poltto. Suorassa energiakäytössä pajulla ei kuitenkaan ole kilpailukykyä metsäteollisuuden si- vutuotteiden kanssa, ellei sitä tehdä maataloustukien varassa (ks. luku 4.6.). Viljan viljelyn kanssa kilpailukykyistä tuotetta pajusta on kuitenkin vielä vaikeampi saada. Rehuviljan tuotan- non mahdollisesti laskiessa paju on hyvä vaihtoehto ja verrattavissa ruokohelpeen, kuituhamp- puun tai energiamaissiin. Tämä edellyttäisi parempaan kannattavuuteen kuitenkin jonkinlaista esiprosessointia jo maatiloilla tai maatalousyhtymissä, ja konsentraatit jatkojalostettaisiin mah- dollisesti keskitetymmin. Tällä ajattelulla lähestyttäisiin alle 1 kt esibiojalostamoita, jolloin tuo- tepuolta voisi varioida laajemminkin. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 85 7. Visio pajubiojalostamosta Jyri Maunuksela ja Petri Kilpeläinen Pajun tuottaminen teollisesti edellyttäisi uudenlaista biojalostamokonseptia (ks. liite 4). Arvo- pajutuotteiden teollisuusmittakaavaiseen tuotantoon ei Suomessa tällä hetkellä ole olemassa olevia markkinoita, prosessia tai raaka-ainepohjaa. Esitetyt luvut perustuvat Luken asiantun- tijoiden yleisarvioon erilaisista biomassan käsittelyyn soveltuvista prosesseista. Potenti- aalisia tuotteita on esitetty aiemmissa luvuissa. Arviot perustuvat myös oletuksiin positiivi- sesta lainsäädännöllisestä ja biomassatuotteiden markkina-arvon kehityksestä. Pajubiojalos- tamon toimintaedellytysten selvittämiseksi tarvitaan lisää tutkimusta ja tuotekehitystä. Pajun teollisen mittakaavan kasvatus ja taloudellisesti kannattava prosessointi arvotuotteiksi biojalostamokonsepteissa saattaa edellyttää nykyisellä tekniikalla lähes sellutehtaan kokoluok- kaa. Tämä puolestaan edellyttää sitä, että kasvatuksen mittaluokka olisi noin 100 000 hehtaaria. Tällöin vuosittainen jalostukseen ohjautuva määrä kuivaraaka-ainetta voisi olla noin 500 kt/v, mahdollistaen kannattavan kokoluokan biojalostamoinvestoinnin ja täyttäen biojalostamon raaka-ainetarpeet. Tämä viljelyalue tuottaisi yhden laitoksen verran raaka-ainetta teollisuudelle, ja antaisi edellytyksiä kehittää logistiikkaa ja korjuulaitteistoja. Pajubiomassan logistiikka ei ole muita puulajeja edullisempaa ja kannattavan pajunviljelyn edellytys on viljely- ja logistiikkakus- tannuksia vastaavan tehdashinnan saanti. Mikäli pajun viljely- ja korjuutekniikat jatkossa kehit- tyisivät ja pajulajikkeiden mahdollinen jalostus kasvattaisi pajujen hehtaarituotosta, viljelypinta- alan tarve voisi pienentyä. Tähän tuotantotason nostoon tarvitaan lisätutkimusta ja yhteistyötä eri toimijoiden ja teollisuuden kanssa. Lyhytkiertoisuus on pajun etu moniin valtapuulajeihin nähden, ja tämän ominaisuutensa ansiosta pajun viljelyllä saadaan tasainen materiaalivirta var- sin pieneltä alueelta. Käytännössä pajubiojalostamo kilpailee kuitenkin huonosti isojen sellu- tehtaiden kanssa, ja tasalaatuisen raaka-aineen saaminen keskitetysti yhteen kohteeseen Suo- messa edellä kuvatussa mittakaavassa on lähes mahdotonta. Kuva 34. Pajusta saatavia jakeita ja niistä saatavia tuotteita Luken kehittämällä höyryuuttotek- niikalla. Kuvassa on negatiivisina esitetty kokonaiskustannukset ja positiivisina kokonaistuotot Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 86 Pajun puuaine on helposti muokattavaa. Etuna muihin metsäbiomassoihin nähden paju on hel- pommin prosessoitavaa ja se sisältää enemmän arvokomponentteja. Suurin kilpailija pajulle on koivuhake, jos ajatellaan vain kuidun tuotantoa ja sen jatkojalostusta. Pajulla on merkitystä hii- lensidonnassa, jos pajusta valmistetaan pitkäkäyttöikäisiä tuotteita, kuten kestomuoveja tai ra- kennustarvikkeita. Pajun jalostuksessa tuotteiksi olisi tähdättävä ns. perinteisiä sellupohjaisia tuotteita täydentäviin tuotteisiin ja pyrittävä hyödyntämään raaka-aine täysimääräisesti. Ku- vassa 34 on esitetty Lukessa kehitetyn uuden prosessointitekniikan tuomat mahdollisuudet pa- jun tehokkaaseen fraktiointiin ja sitä kautta arvokomponenttien talteenottoon, ilman että ar- vokomponentit täysin tuhoutuvat termisissä tai kemiallisissa prosesseissa. Pajusta saatava tuotto kiintoainetonnia kohden voisi olla 100–200 €/t, huomioiden investointi- ja käyttökulut. Tällöin tuotteiden myyntihinnan olisi oltava, jopa yli 1 €/kg. Pajutehtaan tavoi- teltava liikevoitto olisi luokkaa 50–100 M€/v, edellyttäen teknistä ja lainsäädännöllistä kehitystä sekä kehitystä fraktioinnissa ja tuotepuolella ja myös päästökaupan hyödyntämistä. Tähän tar- vitaan huomattavia investointitukia ja verohelpotuksia sekä kilpailevien fossiilipohjaisten tuot- teiden rajoittamista. Yksistään täysmittaisen pajubiojalostamon tehdasinvestointi on luokkaa 300 M€. Liikevaihto tehtäisiin pääosin esimerkiksi selluloosalla ja hemiselluloosan uudenlaisella hyödyntämisellä elintarvike- tai rehusovelluksissa. Muiden arvokomponenttien osuudet paju- biomassassa ovat melko pieniä, ettei niillä ole merkittävää vaikutusta tehtaan kannattavuuteen. Parhaassa tapauksessa pajubiojalostamo pystyisi maksamaan itsensä takaisin 10 vuodessa, mutta alustava uusi tuotantokonsepti kuitenkin sisältää vielä paljon epävarmuustekijöitä raaka- aineista tuotteisiin asti. Kannattavuuteen vaikuttavat pajun logistiikkakustannukset, jotka sisältyvät raaka-aineen port- tihintaan. Tehtaan toiminnan kannalta elintärkeää on raaka-aineen jatkuva saatavuus, jotta teh- taan operointiaste pysyy korkealla. Pajuraaka-aineen saatavuuden varmistamiseksi viljelijöiden kanssa olisi tehtävä ainakin 10 vuoden sopimukset ja paljon tiivistä tutkimusyhteistyötä. Bioja- lostamon raaka-ainetarpeen varmistamiseksi samassa prosessissa voitaisiin käyttää myös muita nopeasti kasvavia puulajeja kuten hybridihaapaa. Pajunviljelyn tuottavuuden parantamista olisi tutkittava lisää: keinoja tuottavuuden lisäämiseen voisivat olla mm. kierrätyslannoitevalmistei- den käyttö ja pajulajikkeiden jatkokehitys Suomen ilmastoon paremmin sopiviksi. Ero Ruotsissa saatuihin kasvunopeuksiin on suuri, joten ilmaston muuttuessa ja mahdollisien tutkimuksen edetessä tämä voi tasaantua. Tällä hetkellä käytössä olevien lajikkeiden viljely jo Keski-Suo- messa ja etenkin sitä pohjoisempana on riskialtista. Kannattavuudelle kriittisintä on löytää kaikille prosessoiduille pajutuotteille tai raaka-aineille markkinat kohtalaiseen noin 1 €/kg hintaan. Pajua prosessoitaessa syntyy kymmenkunta eri- laista tuotetta tai tuotekombinaatiota, joista osa on vasta raaka-aineita valmistusteollisuudelle. Pajun prosessoinnin kannattavuutta parantaisi, jos kaikki erilaiset komponentit – kuoret ja puu- aines ja jopa lehtimassa – saadaan prosessoitua arvotuotteiksi. Pajubiomassan hyödyntämistä kehitettäessä painopisteeksi tulevaisuudessa ehdotetaan tässä raportissa erilaisten pajutuot- teiden käyttöä elintarviketeollisuudessa ja kuluttajatuotteissa. Tällöin päästään hinnanmuodos- tukseen, jonka myötä pajun prosessoinnista voi tulla kannattavaa. Kuluttajatuotepuolella paju- uutteet voisivat jatkossa korvata dispersioaineita, emulgaattoreita, puhdistusaineita, väriai- neita, mauste- ja hajusteaineita, antioksidantteja, antimikrobisia ja antiviraalisia yhdisteitä (ks. kappale 6.2). Paju eroaa muista puulajeista edukseen nopean kasvunsa ja arvokkaan kuoriaineksensa vuoksi; kuoresta voidaan uuttaa arvokomponentteja ja tehdä kestäviä kuituja. Puuaines on vaaleaa ja helposti hydrolysoituvaa, koska elävien solujen osuus on suuri. Pajulla on korkea kuori/puuaine (eli selluloosakuitu) -suhde, joten sekä kuori- että puufraktioille on löydettävä arvokäyttöä. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 87 Pajujen kuoriaineksessa on suhteessa muihin puulajeihin paljon arvokkaampaa kuitumateriaa- lia. Paju on myös ainoita Suomessa menestyviä puulajeja, jota voidaan korjata puimalla ja se uusiutuu itsestään vesomalla. Lyhytkiertopajusta ei saada sahatavaraa, mutta siitä voidaan tehdä puutuotteita hyödyntäen sen komponentteja kuitu- ja kemianteollisuuden tarpeisiin. Selvittämättä on ainoastaan pajuligniinin mahdolliset erikoisominaisuudet, sen prosessointi ja tuotteistaminen korkean arvon tuotteiksi. Nämä voivat löytyä esimerkiksi elintarvike- tai kos- metiikkateollisuuden alalta. Pajun tuoreen ja pehmeän puuaineen kuidut sopivat hyvin kuiduttavaan prosessointiin ja sel- luloosakuitupohjaisten tuotteiden sekä polttoaineiden valmistukseen. Puuaineksen kuitukom- ponentit ovat huokoisia ja helpommin pilkottavissa kuin muiden puiden (koivu, mänty, kuusi) puuaines. Koska kuorimateriaali on erilaista kuin puumateriaali, on kuori- ja puujakeen käsittely tehtävä kahdessa linjassa. Kuoren komponentit voivat värjätä tuotteita tai inhiboida fermen- tointiprosesseja. Kuoren erotus voidaan tehdä ennen esikäsittelyä, jolloin kuorikuitujen ja uut- teiden käsittely on tasalaatuisempaa. Kuoressa on uuton kannalta mielenkiintoisimmat arvo- komponentit. Myös puujakeesta voidaan uuttaa hemiselluloosaa ja pienimolekyylistä ligniiniä. Esikäsittelymenetelmiä säätämällä voidaan vaikuttaa ligniiniketjun pituuksiin ja arvonmuodos- tuksiin. Paju ei sisällä hartseja eikä uuteaineita haitallisessa määrin ja siten pajun soveltuvuus elintar- vike-, kosmetiikka- ja rehuteollisuuteen on hyvä. Paju sisältää runsaasti antioksidanttisia yhdis- teitä ja elintarvikekuiduksi prosessoitavia ainesosia. Kaikki pajun sisältämät komponentit voidaan jalostaa arvokomponenteiksi, kuten tekstiili- kuiduiksi, toisen sukupolven biopolttoaineiksi, ligniinihartseiksi ja pitkäketjuiseksi hemisellu- loosaksi. Pitkällinen puhdistusprosessi ei kuitenkaan ole aina kannattavin tuotantomuoto ja hy- viä käyttömuotoja voidaan löytää myös kombinaatiofraktioille. Jalostusprosessissa sivutuotteet jäävät tuotantomääriltään helposti liian pieniksi, jolloin pro- sessointi kannattaa lopettaa ja siirtyä ennemmin virtojen hävitykseen hyödyllisellä tavalla. Myös markkinoiden löytäminen uusille pajutuotteille voi luoda haasteen, koska pitkälle fraktioidusta ja prosessoidusta pajusta löytyy satoja eri kemikaaleja. Näiden yhteiskäyttö erilaisina terveys- vaikutteisina, antioksidanttisina ja antibakteerisina uutteina voi parantaa biojalostamotaloutta, mutta tuotteiden kehittäminen, hyväksyttäminen ja markkinoille saattaminen vievät aikaa ja energiaa. Pajua ei voida ajatella hyödynnettäväksi pelkkänä kuituna, ellei se ole jalostettu pit- källe esimerkiksi tekstiilikuiduksi tai erilaisiksi mikro- tai nanokomponenteiksi. Tällöin on kysyt- tävä, miksi juuri paju ja katsottava, saako pajusta jotain lisäarvoa esimerkiksi rohdosmaineensa vuoksi. Avainasemassa on teollisuuden kiinnostuminen pajusta uutena raaka-aine- ja tuote- mahdollisuutena. Tämän suuntaisen teollisuusalan kehittyminen vaatii vielä paljon yhteiskehit- tämistä, uusia toimijoita ja sijoittajia. Paju korjataan etupäässä lehdettömänä, sillä lehdellisenä korjuu alentaisi seuraavien vuosien biomassatuotosta ja näin ollen lehtibiomassan hyödyntäminen ei ole kovinkaan todennäköistä. Pajubiomassan rehukäyttöä voitaisiin kuitenkin tutkia: lehdellisenä tuorekorjatusta pajusta voi- taisiin mahdollisesti saada lisäarvoa sekä energia-arvona että lehti- ja kuorimassan tehoainei- den kautta, joilla saattaa olla rehun ravintoarvoa ja säilyvyyttä parantavia ominaisuuksia. Myös kotieläinten suolistobakteerikannan suotuisat muutokset ovat mahdollisia, ja tällä on vaiku- tusta ravinnon imeytymiseen, eläinten hyvinvointiin, lääkkeiden käyttöön ja lannan sekä suo- listokaasujen koostumukseen. Talvikorjatun pajun biomassa on kokonaisuudessaan ravintoar- voltaan köyhempää ja kuivempaa kuin kesäkorjatun pajun biomassa (vrt. tuoreheinä / kuiva- heinä) (Eisenbies ym. 2020, Lira ym. 2008, Kendall ym. 2021, Raminez-Restrepo ym. 2010). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 88 SWOT-analyysi Pajun, kuten muidenkin uusien lignoselluloosapohjaisten raaka-aineiden jalostuksen kilpailu- kykyyn vaikuttaa monia asioita. (Usmani ym. 2021). Näistä tulevaisuuden biojalostukseen vai- kuttavia tekijöitä on koottu SWOT-analyysiin (strengths, weaknesses, opportunities and threats), joka on kuvassa 35. Kuva 35. Lignoselluloosapohjaisten biojalostamojen haasteiden ja kaupallistamisen mahdolli- suuksia, heikkouksia, vahvuuksia ja uhkia SWOT-analyysissä (Usmani ym. 2021). Suomessa kasvatetun pajun biojalostuspotentiaalia voidaan verrata Usmanin ym. SWOT-ana- lyysin vahvuuksiin. Suomen vahvuutena on suuri määrä turvetuotantoalueita ja peltoja, jossa maataloustuottajat voisivat tuottaa pajua, jota käytettäisiin biojalostukseen tuottamaan bio- pohjaisia tuotteita. Pajun kasvatus voisi tuottaa ilmastollisia ympäristöhyötyjä sitomalla hiiltä pitkäkestoisiin tuot- teisiin. Jatkotutkimuksessa voidaan selvittää pajun potentiaalia hiilen sitomisessa maaperään ja myös mahdollisuuksia kasvihuonekaasujen päästöjen vähentämiseen kosteikkokasvattamalla pajua suonpohjilla. Uusien biojalostuskonseptien kehittäminen pajulla toisi uuttaa osaamista biojalostukseen. Pe- rinteisten prosessointimenetelmien, kuten selluloosan, valmistuksessa käytetyn sulfaattikeiton periaatteet on kehitetty jo yli vuosisata sitten, jonka jälkeen niitä on optimoitu jatkuvasti. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 89 Vakiintuneiden prosessien olosuhteet pyritään pitämään mahdollisimman stabiileina tuotan- non aikana eikä se kannusta uusien kokeiluiden tekemiseen. Vastaavasti uusien biojalostuspro- sessien kehittäminen loisi uusia toimintamalleja, innovaatioita ja tuotteita, joita voidaan hyö- dyntää muillakin teollisuuden aloilla. Heikkoutena pajun hyötykäytössä on, että siihen liittyvä biojalostusteknologia on vielä labora- torio- ja pilottikoossa. Uudet prosessit ja teknologiat vaativat kalliita investointeja, jotka puo- lestaan vaativat suurempaa tuotantoa. Suuremman tuotannon rajoituksena on tarvittavan raaka-aineen saanti. Pajua varten ei ole luotu suuren mittakaavan prosessointia eikä infrastruk- tuuria. Uhkana pajulle ja muillekin uusille biojalostamoille on nykyisten jalostamojen skaalaetu. Nykyi- set jalostamot, kuten sellutehtaat ja öljynjalostamot, ovat kokoluokaltaan hyvin suuria, jolloin niiden kustannukset biomassayksikköä kohti ovat pieniä. Teollisuuden skaalaedun vuoksi uu- sien biojalostusmenetelmien on vaikea kilpailla hinnalla. Nykyiset biotuotetehtaat käyttävät puumateriaaleina mäntyä, kuusta ja koivua selluloosan valmistukseen: ne ovat siis vahvasti op- timoitu näiden pääpuulajien prosessointiin. Uuden rajallisen raaka-aineen, kuten pajun, integ- roiminen tehtaiden prosessiin toisi riskejä tehtaiden perustuotantoon. Sen myötä pajun bioja- lostuksen tulisi luoda korkean lisäarvon tuotteita, jotta teollisuudella olisi kannuste hyödyntää tätä uutta raaka-ainetta. Alla on esitetty pajulle keskeisiä toimenpide/tutkimustarpeita. • Biojalostusprosessien jatkokehittäminen pajulle ja prosessien ylösskaalaus pajun selluloosalle, ligniinille, hemiselluloosalle ja uuteaineille • Voidaanko pajusta saatavat jakeet yhdistää nykyiseen tuotantoon vai luodaanko kokonaan uusi arvoketju? • Pajusta saatavien jakeiden käyttö nestemäisissä polymeerivalmisteissa, jotka hyödyntävät pajun uuteaineiden antiviraalisia, antibakteerisia ja antioksidatiivisia ominaisuuksia • Pajujakeiden käyttö (mitä jo tutkitaankin) käsittelemättömänä tai käsittelyjen jälkeen eläinten kuivikkeina, kasvatusalustoissa korvaamassa turvetta, komposiiteissa ja muissa hiiltä pitkään sitovissa materiaaleissa • Maanviljelijöiden, kuluttajien ja teollisuuden asenteet ja valmius pajun viljelyyn ja sen biojalostukseen • Pajun kyky sitoa hiiltä maaperään esim. kosteikkokasvatuksessa ja erityisesti pajun käyttö pitkäikäisinä hiiltä sitovina tuotteina • Pajuekosysteemi tai tiekartta • Ekonomiset, elinkaari - ja sosiaaliset selvitykset pajun käytön vaikutuksesta Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 90 8. Päätelmiä Monissa Euroopan maissa energiapajua on viljelty laajamittaisesti, mutta Suomessa viljely- pinta-alat ovat tähän asti pysyneet melko pieninä. Tämänhetkisellä polttohakkeen hintatasolla ja käytännön viljelmiltä mitatulla tuotostasolla pajun kasvatus energiaksi on kannattamatonta nykyisillä viljelytuilla. Kilpailevien raaka-aineiden hinnat ja biojalostusprosessien maksukyky määrittelevät pajun kilpailukyvyn muussa käytössä. Viljelyn kannattavuus paranisi biomassa- tuotosta kasvattamalla, korkeammilla tuotteiden hinnoilla, alhaisemmilla tuotantokustannuk- silla ja tukimuotoja kehittämällä. Myös pajunviljelystä maksettava hiilikompensaatio voisi pa- rantaa kannattavuutta. Pajuviljelmien koon kasvattaminen ja laajempien keskittymien perustaminen erityisesti lähelle raaka-aineen käyttöpaikkoja alentaisi tuotantokustannuksia. Tällöin voitaisiin käyttää tehok- kaita istutus- ja korjuukoneita ja kehittää korjuuketjuja. Pajusta saatavat arvokkaat komponen- tit ja biomassan käyttö korkeamman lisäarvon tuotteisiin nostaisivat todennäköisesti biomas- sasta maksettavaa hintaa. Kannattavuuden paranemisen lisäksi varmuus kysynnästä, esimer- kiksi sopimusviljelyn muodossa, voisi lisätä viljelijöiden kiinnostusta. Korkean biomassatuotoksen saavuttaminen edellyttää kestäviä ja nopeakasvuisia pajulajik- keita, hyvää kasvupaikkaa sekä viljelmän hyvää hoitoa. Intensiivisesti hoidetuilta koeruuduilta saadut ennätystuotokset eivät toteudu käytännön viljelmillä, ja syynä on usein sopimaton kas- vupaikka tai esimerkiksi pintakasvillisuuden torjunnan tai lannoituksen laiminlyönti. Ruotsissa jalostetut pajulajikkeet soveltuvat viljeltäväksi Etelä-Suomessa, mutta pohjoisemmille alueille tarvittaisiin viljelyvarmoja, ilmastonkestäviä ja tuottoisia pajuklooneja. Pohjoisempana Suo- messa olisi runsaasti sopivia kasvupaikkoja; turvepeltoja ja turpeennostosta vapautuneita tur- vesuonpohjia. Nykyisin käytössä olevat pajulajikkeet olisi testattava kyseisillä alueilla ennen laa- jamittaisen viljelyn aloittamista. Lisäksi olisi aloitettava kotimaisten lajikkeiden jalostaminen. Monissa pajun ominaisuuksissa on suurta lajien ja kloonien välistä vaihtelua, jonka parempi tunteminen ja hyödyntäminen parantaisi myös pajun käyttömahdollisuuksia raaka-aineena tai ympäristöhyötyjen tuottajana. Pajuilla on monia rakenteellisia ja kemiallisia ominaisuuksia, kuten huokoinen ja helposti pro- sessoitava puuaine, kuoren kuidut sekä antimikrobiset ja antioksidatiiviset uuteaineet, jotka mahdollistaisivat uudenlaisten tuotteiden ja sovellusten kehittämisen biokiertotalouden peri- aatteiden mukaisesti. Lisää tutkimusta ja tuotteistamista kuitenkin tarvitaan, ennen kuin yrityk- set ovat valmiita investoimaan tuotantolaitoksiin. Lisäksi pajusta saatavien tuotteiden markki- napotentiaalia ja kustannuskilpailukykyä on tarkasteltava suhteessa muista raaka-aineista val- mistettaviin vastaaviin tuotteisiin. Biojalostamojen kannattavuus perustuu biomassan kaskadikäyttöön, jossa pääkomponenttien lisäksi hyödynnetään myös sivuvirrat, joista voidaan mm. jalostaa arvokkaita uuteaineita. Aino- astaan arvokomponenttien erotus ei kuitenkaan ole taloudellisesti kannattavaa. Jalostamojen raaka-aineen saatavuus voidaan turvata vain laajoilla viljelykeskittymillä jalostamon läheisyy- dessä, jolloin myös viljely-, kasvatus-, korjuu- ja kuljetuslogistiikan kannattavuus paranee. Vil- jelijöiden on saatava riittävä korvaus pajunviljelystä, jotta korkealaatuisen pajuraaka-aineen tuotantoon sitoudutaan. Tämä mahdollistaisi häiriöttömän tuotannon ja korkealaatuiset lop- putuotteet eri sektoreilla. Lyhytkiertopajuviljelmien perustamisen, hoidon ja korjuun menetelmät tunnetaan hyvin. Elin- kaaristen ympäristö- ja ilmastovaikutusten selvittämiseksi tarvitaan tutkimusta pajun koko kas- vatus- ja arvoketjun matkalta viljelmän perustamisesta aina lopputuotteiden käyttöön ja Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 91 kierrätykseen asti. Pajun soveltuvuutta kosteikkokasviksi suopeltojen ja turvesoiden haitallisten ilmastovaikutusten vähentämisessä tulee selvittää. Samoin tulisi kehittää pajunviljelyn koko- naiskestävyyttä, mahdollisuutta ravinteiden kierrätykseen pajun avulla sekä pajun luomutuo- tantoa, sillä nykytilanteessa pajuviljelmillä käytettävät torjunta-aineet rajoittavat pajun arvoai- neiden käyttöä esimerkiksi lääke-, kosmetiikka- ja elintarvikesovelluksissa. Käsityö- tai lääkepa- jun kasvatus osana kosteikkoviljelyä ja mahdollisena lisätulon lähteenä viljelijälle tulisi selvittää. Rakennetussa ympäristössä pajut tarjoavat mahdollisuuksia hulevesien luonnonmukaiseen hal- lintaan ja monimuotoisuuden lisäämiseen. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 92 Viitteet Adler, A., Verwijst, T. & Aronsson, P. 2005. Estimation and relevance of bark proportion in a willow stand. Biomass and Bioenergy 29(2): 102–113. https://doi.org/10.1016/j.biom- bioe.2005.04.003. Agnihotri, A. & Seth, C.S. 2019. Transgenic Brassicaceae: A Promising approach for phytoreme- diation of heavy metals. In: Narasimha, M. & Prasad, V. (eds.).Transgenic Plant Technol- ogy for Remediation of Toxic Metals and Metalloids. pp. 239–255. Agostini, F., Gregory, A. & Richter, G. 2015. Carbon sequestration by perennial energy crops: Is the jury still out? Bioenergy Research 8: 1057–1080. http://dx.doi.org/10.1007/s12155- 014-9571-0 Alakangas, E., Hurskainen, M., Laatikainen-Luntama, J. & Korhonen, J. 2016. Suomessa käytet- tävien polttoaineiden ominaisuuksia. VTT Technology 258. 229 s. + liitteet 30 s. Albertsson, J., Hansson, D., Bertholdsson, N-O. & Åhman, I. 2014a. Site-related set-back by weeds on the establishment of 12 biomass willow clones. Weed Research 54: 398–407. Albertsson, J., Verwijst, T., Hansson, D., Bertholdsson, N-O. & Åhman, I. 2014b. Effects of com- petition between short-rotation willow and weeds on performance of different clones and associated weed flora during the first harvest cycle. Biomass and Bioen- ergy 70: 364–372. http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2014.08.003 Albertsson, J., Verwijst, T., Rosenqvist, H., Hansson, D., Bertholdsson, N.O. & Åhman, I. 2016. Effects of mechanical weed control or cover crop on the growth and economic viability of two short-rotation willow cultivars. Biomass and Bioenergy 91: 296–305. http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2016.05.030 Alen, R. (ed.). 2011. Biorefining of forest resources. Puunjalostusinsinöörit, Paperi ja puu. ISBN 978-952-5216-39-4 Algreen, M., Trapp, S. & Rein, A. 2014. Phytoscreening and phytoextraction of heavy metals at Danish polluted sites using willow and poplar trees. Environmental Science and Pollu- tion Research 21: 8992–9001. DOI 10.1007/s11356-013-2085-z Antoniadou, K., Herz, C., Le, N.P.K., Mittermeier-Kleßinger, V.K., Förster, N., Zander, M., Ulrichs, C., Mewis, I., Hofmann, T., Dawid, C. & Lamy, E. 2021. Identification of salicylates in willow bark (Salix cortex) for targeting peripheral inflammation. International Journal of Mo- lecular Sciences 22(20): 11138. https://doi.org/10.3390/ijms222011138 Araghi, M., Moslehi, Z., Mohammadi Nafchi, A., Mostahsan, A., Salamat, N., & Daraei Garma- khany, A. 2015. Cold water fish gelatin modification by a natural phenolic cross-linker (ferulic acid and caffeic acid). Food Science & Nutrition 3(5): 370–375. DOI: 10.1002/fsn3.230 Aro, L., Kaunisto, S. & Saarinen M. 1997. Suopohjien metsitys. Hankeraportti 1986–1995. Met- säntutkimuslaitoksen tiedonantoja 634. 51 s. http://urn.fi/URN:ISBN:951-40-1558-4 Aronsson, P. & Perttu, K. 1994. A complete system for wastewater treatment using vegetation filters. In: Aronsson, P. & Perttu, K. (eds.). Willow vegetation filters for municipal wastewaters and sludges. A biological purification system. Proceedings of a study tour, Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 93 conference and workshop in Sweden, 5-10 June 1994. Sveriges Lantbruksuniversitetet, Institutionen för ekologi och miljövård, Rapport 50: 211–215. Aronsson, P., Rosenqvist, H. & Dimitriou, I. 2014. Impact of nitrogen fertilization to short-rota- tion willow coppice plantations grown in Sweden on yield and economy. Bioenergy Re- search 7: 993–1001. Asikainen, A. & Nuuja, J. 1999. Palstahaketuksen ja hakkeen kaukokuljetuksen simulointi. Met- sätieteen aikakauskirja vuosikerta 1999 numero 3 artikkeli id 6849. https://doi.org/ 10.14214/ma.6849. Auad, P., Spier, F. & Gutterres, M. 2020. Vegetable tannin composition and its association with the leather tanning effect. Chemical Engineering Communications 207(5): 722–732. https://doi.org/10.1080/00986445.2019.1618843 Balakshin, M.Y., Capanema, E.A., Sulaeva, I., Schlee, P., Huang, Z., Feng, M., Borghei, M., Rojas, O.J., Potthast, A. & Rosenau, T. 2021. New opportunities in the valorization of technical lignins. ChemSusChem 14(4): 1016. Bartoli, M., Giorcelli, M., Jagdale, P., Rovere, M. & Tagliaferro, A. 2020. A review of non-soil biochar applications. Material 13: 261. https://doi.org/10.3390/ma13020261. Barton-Pudlik, J. & Czaja, K. 2018. Fast-growing willow (Salix viminalis) as a filler in polyethylene composites. Composites Part B 143: 68–74. Baum, C., Amm, T., Kahle, P. & Weihc, M. 2020. Fertilization effects on soil ecology strongly depend on the genotype in a willow (Salix spp.) plantation. Forest Ecology and Mana- gement 466: 118–126. Bergström, D., Di Fulvio, F., Kons, K. & Nordfjell, T. 2011. Skörd av övergrov Salix med skogs- brukets maskiner. SLU Arbetsrapport 334. 136 s. Berninger, K., Lehtonen, H., Kekkonen, H., Regina, K., Saarnio, S. & Mäkipää, R. Policy brief. Maatalouden tukijärjestelmä kehitettävä tukemaan viljeltyjen turvemaiden ilmastokes- tävää käyttöä. Luonnonvarakeskus, 2020. Bezie, Y., Taye, M. & Kumar, A. 2021. Recent advancement in phytoremediation for removal of toxic compounds. In: Kumar, A. & Ram, C. (eds.). Nanobiotechnology for Green Environ- ment 2021. Chapter 8, 34 p. Imprint CRC Press. eBook ISBN 9780367461362 Boeckler, G.A., Gershenzon, J. & Unsicker, S.B. 2011. Phenolic glycosides of the Salicaceae and their role as anti-herbivore defenses. Phytochemistry 72(13): 1497–1509. https:// doi.org/10.1016/j.phytochem.2011.01.038 Bounaama, A., Enayat, S., Ceyhan, M.S., Moulahoum, H., Djerdjouri, B. & Banerjee, S. 2016. Eth- anolic extract of bark from Salix aegyptiaca Ameliorates 1, 2-dimethylhydrazine-induced colon carcinogenesis in mice by reducing oxidative stress. Nutrition and Cancer 68(3): 495–506. DOI: 10.1080/01635581.2016.1152379 Brassard, P., Godbout, S. & Raghavan, V. 2016. Soil biochar amendment as a climate change mitigation tool: key parameters and mechanisms involved. Journal of Environmental Management. 181: 484–497. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.06.063. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 94 Brereton, N.J., Berthod, N., Lafleur, B., Pedneault, K., Pitre, F.E. & Labrecque, M. 2017. Extractable phenolic yield variation in five cultivars of mature short rotation coppice willow from four plantations in Quebec. Industrial Crops and Products, 97: 525–535. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.12.049 Bridle, P., Stott, K. & Timberlake, C.F. 1973. Anthocyanins in Salix species: A new anthocyanin in Salix purpurea bark. Phytochemistry 12: 1103–1106. Budde, K.B., Gallo, L., Marchelli, P., Mosner, E., Liepelt, S., Ziegenhagen, B. & Leyer, I. 2011. Wide- spread invasion without sexual reproduction? A case study on European willows in Pat- agonia, Argentina. Biological Invasions 13(21): 45–54. Caguiat, J.N., Yanchus, D.S., Gabhi, R.S., Kirk, D.W. & Jia, C.Q. 2018. Identifying the structures retained when transforming wood in biocarbon. Journal of Analytical and Applied Py- rolysis 136: 77-86. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2018.10.020 Caslin, B., Finnan, J., Johnston, C., McCracken, A. & Walsh, L. (eds.) 2015. Short rotation coppice willow. Best practice guidelines. Teagasc. 128 p. https://www.teagasc.ie/media/web- site/publications/2011/Short_Rotation_Coppice_Best_Practice_Guidelines.pdf. Cerrillo, T., Grande, J., Lúquez, V., Monteoliva, S., Fernández P., Thomas, E., Fosco, I., Raúl, V., Araceli, G. & Loval, S. 2018. Three decades of breeding research on willow trees in Ar- gentina. Seventh International Poplar Symposium, 28th October – 4th November 2018, Buenos Aires, Argentina. Abstracts, p. 7. Chang, T.C., You, S.J., Yu, B.S., Chen, C.M. & Chiu, Y.C. 2009. Treating high-mercury-containing lamps using fullscale thermal desorption technology. Journal of Hazardous Materials 162: 967–972. Chang, Z., Zhang, S., Li, F., Wang, Z., Li, J., Xia, C., Yu, Y., Cai, L. & Huang, Z. 2021. Self-healable and biodegradable soy protein-based protective functional film with low cytotoxicity and high mechanical strength. Chemical Engineering Journal 404: 126505. DOI: 10.1016/j.cej.2020.126505 Che D., Meagher R.B., Heaton A.C.P. & Lima A. 2003. Expression of mercuric ion reductase in eastern cottonwood (Populus deltoides) confers mercuric ion reduction and resistance. Plant Biotechnology Journal 1: 311–319. Christenhusz, M.J.M., Fay, M.F. & Chase, M.W. 2017. Plants of the world. Kew Publishing Royal Botanic Gardens, Kew, The University of Chicago Press, China. Cobas, A.C., Felissia, F.E., Monteoliva, S. & Area, M.C. 2013. Optimization of the properties of poplar and willow chemimechanical pulps by a mixture design of juvenile and mature wood. BioResources 8(2): 1646–1656. Copeland, T.E. & Weston, J.F. 1988. Financial Theory and Corporate Policy. Addison-Wesley Publishing Company. 3. print. 946 p. Cunniff, J., Purdy, S.J., Barraclough, T.J.P., Castle, M., Maddison, A.L., Jones, L.E., Shield, I.F., Greg- ory, A.S. & Karp, A. 2015. High yielding biomass genotypes of willow (Salix spp.) show differences in below ground biomass allocation. Biomass and Bioenergy 80: 114–127. http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2015.04.020 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 95 Cunningham, A.B., Maduarta, I. M., Howe, J., Ingram, W. & Jansen, S. 2011. Hanging by a thread: natural metallic mordant processes in traditional Indonesian textiles. Economic Botany 65: 241–259. https://doi.org/10.1007/s12231-011-9161-4. Danfors, B. & Nordén, B. 1995. Sammanfattande utvärdering av teknik och logistik vid salix- skörd. Slutrapport över analys av hanterings- och transportsystem vid skörd av Salix. JTI-rapport 210, Jordbrukstekniska institutet, Uppsala. 1995. Danfors, B., Ledin, S. & Rosenqvist, H. 1997. Energiskogsodling. Handledning för odlare. Swe- dish Institute of Agricultural Engineering, 41 p. ISSN 1402-5183 Davison J. 2005. Risk mitigation of genetically modified bacteria and plants designed for bioremediation. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 32: 639–650. Desborough, M. & Keeling, D.M. 2017. The aspirin story - from willow to wonder drug. British Journal of Haematology 177(5): 674–683. https://doi.org/10.1111/bjh.14520 Di Fulvio, F., Bergström, D., Kons, K. & Nordfjell, T. 2012. Productivity and profitability of forest machines in the harvesting of normal and overgrown willow plantations. Croatian Jour- nal of Forest Engineering 33(1): 25–37. Dickinson, N.M. & Pulford, I.D. 2004 Cadmium phytoextraction using short-rotation coppice Salix: the evidence trail. Environment International 31: 609-613. Dimitriou, I., Mola-Yudego, B. & Aronsson, P. 2012a. Impact of willow short rotation coppice on water quality. Bioenergy Research 5 (3): 537–545. Dimitriou, I., Mola-Yudego, B., Aronsson, P. & Eriksson, J. 2012b. Changes in organic carbon and trace elements in the soil of willow short-rotation coppice plantations. Bioenergy Research 5: 563–572. DOI 10.1007/s12155-012-9215-1 Dimitriou, I. & Mola-Yudego, B. 2017. Poplar and willow plantations on agricultural land in Sweden: Area, yield, groundwater quality and soil organic carbon. Forest Ecology and Management 383: 99–107. Djomo, S.N., Kasmioui, O.E. & Ceulemans, R. 2011. Energy and greenhouse gas balance of bi- oenergy production from poplar and willow: a review. Global Change Biology. Bioenergy 3: 181–197. https://doi.org/10.1111/j.1757-1707.2010.01073.x Dos Santos Utmazian, M.N., deWieshammer, G., Vega, R. & Wenzel, W.W. 2007. Hydroponic screening for metal resistance and accumulation of cadmium and zinc in twenty clones of willows and poplars. Environmental Pollution 148: 155‒165. https://doi.org/10.1016/ j.envpol.2006.10.045 Dou, J. 2015. Willow inner bark as a potential source of fibres and chemicals. Maisterin tut- kielma. Aalto yliopisto. http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201506303491 Dou, J. 2018. Fractionation of willow bark for combined production of extracts and fiber bun- dles. Väitöskirja. Aalto Yliopisto. http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201812045879 Dou, J., Bian, H., Yelle, D. J., Ago, M., Vajanto, K., Vuorinen, T. & Zhu, J. J. 2019a. Lignin containing cellulose nanofibril production from willow bark at 80 ˚C using a highly recyclable acid hydrotrope. Industrial Crops and Products 129: 15–23. https://doi.org/10.1016/ j.indcrop.2018.11.033 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 96 Dou, J., Evtuguin, D. V. & Vuorinen, T. 2021a. Structural elucidation of suberin from the bark of cultivated willow (Salix sp.). Journal of Agricultural and Food Chemistry 69(37): 10848– 10855. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c04112 Dou, J., Galvis, L., Holopainen-Mantila, U., Reza, M., Tamminen, T. & Vuorinen, T. 2016. Mor- phology and overall chemical characterization of willow (Salix sp.) inner bark and wood: toward controlled deconstruction of willow biomass. ACS Sustainable Chemistry & En- gineering 4(7): 3871–3876. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6b00641 Dou, J., Kim, H., Li, Y., Padmakshan, D., Yue, F., Ralph, J. & Vuorinen, T. 2018a. Structural char- acterization of lignins from willow bark and wood. Journal of Agricultural and Food Chemistry 66(28): 7294–7300. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b02014 Dou, J., Paltakari, J., Johansson, L. S. & Vuorinen, T. 2019b. Novel insight into the separation and composite utilization of sclerenchyma fiber bundles of willow bark. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 7(3): 2964–2970. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng. 8b04001 Dou, J., Rissanen, M., Ilina, P., Mäkkylä, H., Tammela, P., Haslinger, S. & Vuorinen, T. 2021b. Separation of fiber bundles from willow bark using sodium bicarbonate and their novel use in yarns for superior UV protection and antibacterial performance. Industrial Crops and Products 164: 113387. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113387 Dou, J., Vuorinen, T., Koivula, H., Forsman, N., Sipponen, M. & Hietala, S. 2021c. Self-standing lignin-containing willow bark nanocellulose films for oxygen blocking and UV shield- ing. ACS Applied Nano Materials 4(3): 2921–2929. https://doi.org/10.1021/acsanm. 1c00071 Dou, J., Xu, W., Koivisto, J. J., Mobley, J. K., Padmakshan, D., Kögler, M., Xu, C., Willför, S., Ralph, J. & Vuorinen, T. 2018b. Characteristics of hot water extracts from the bark of cultivated willow (Salix sp.). ACS Sustainable Chemistry and Engineering 6: 5566–5573. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b00498 Drury, J. L. & Mooney, D. J. 2003. Hydrogels for tissue engineering: Scaffold design variables and applications. Biomaterials 24: 4337–4351. https://doi.org/10.1016/S0142- 9612(03)00340-5 Dupraz, C., Bliz-Frayeret C., Lecomte, I., Molto, Q., Reyes, F. & Gosme. M. 2018. Agroforestry Systems 92: 1019–1033. Durak, A. & Gawlik-Dziki, U. 2014. The study of interactions between active compounds of coffee and willow (Salix sp.) bark water extract. BioMed Research International 386953. DOI: 10.1155/2014/386953 Eisenbies, M.H., Volk, T.A., de Souza, D. P. & Hallen, K.W. 2020. Cut-and-chip harvester material capacity and fuel performance on commercial-scale willow fields for varying ground and crop conditions. GCB Bioenergy, 12(6): 380-395. El Kasmioui, O. & Ceulemans, R. 2012. Financial analysis of the cultivation of poplar and willow for bioenergy. Biomass and Bioenergy 43: 52–64. https://doi.org/10.1016/j.biom- bioe.2012.04.006. EMA. 2016a. European Union herbal monograph on Salix [various species including S. purpurea L., S. daphnoides Vill., S. fragilis L.], cortex. EMA/HMPC/80630/2016. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 97 EMA. 2016b. Assessment report on Salix [various species including S. purpurea L., S. daphnoides Vill., S. fragilis L.], cortex. EMA/HMPC/80628/2016. EN 1534. 2010. Wood flooring. Determination of resistance to indentation. Test method. Euro- pean Committee for Standardization. Brussels. Enescu, C.M., Houston Durrant, T., de Rigo, D. & Caudullo, G. 2016. Salix caprea in Europe: distribution, habitat, usage and threats. In: San-Miguel-Ayanz, J., de Rigo, D., Caudullo, G., Houston Durrant, D. & Mauri, A. (eds.). European Atlas of Forest Tree Species. Publ. Off EU. Luxembourg., p. 171–172. Ericsson, K., Rosenqvist, H. & Nilsson, L.J. 2009. Energy crop production costs in the EU. Biomass and Bioenergy 33(11): 1577–1586. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2009.08.002. Eskola, R. & Tahvonen, O. 2010. Hulevedet rakennetussa viherympäristössä. HAMKin julkaisuja 7/2010. 150 s. ISBN 978-951-784-522-9. ISSN 1795-4231. Eurofins. 2021. Yhteenvetotilasto, julkaisematon. Fagerstedt, K., Pellinen, K., Saranpää, P. & Timonen, T. 2016. Tunnista puu ja puuaine. Metsä- kustannus. 180 s. ISBN 978-952-6612-81-2 Falcão, L. & Araújo, M. 2018. Vegetable tannins used in the manufacture of historic leathers. Molecules 23(5): 1081. https://doi.org/10.3390/molecules23051081 Farooq, M., Zou, T., Riviere, G., Sipponen, M. H. & Österberg, M. 2018. Strong, ductile, and waterproof cellulose nanofibril composite films with colloidal lignin particles. Biomacro- molecules 20: 693–704. https://doi.org/10.1021/ACS.BIOMAC.8B01364 Felix, H. 1999. Field trials for in situ decontamination of heavy metal polluted soils using crops of metal-accumulating plants. Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde 160: 525–529. Feng, X.X., Zhang, L.L., Chen, J.Y. & Zhang, J.C. 2007. New insights into solar UV-protective properties of natural dye. Journal of Cleaner Production 15: 366–372. https://doi.org/ 10.1016/J.JCLEPRO.2005.11.003 Ferm, A. 1985. Jätevedellä kasteltujen lehtipuiden alkukehitys ja biomassatuotos kaatopaikalla. Folia Forestalia 641. 35 s. Finlayson. 2021. Kasvivärjätty hamppumallisto Vegi. https://www.finlayson.fi/blogs/finlay- son/kasvivarjatty-hamppumallisto-vegi, haettu 11.8.2021. Von Fircks, H.A. 1992. Frost hardiness of dormant Salix shoots. Scandinavian Journal of Forest Research 7: 317–323. Flinta, G. 1882. Neuwoja kopan kutomisessa käsityökouluja ja yksityisiä warten sekä lyhyeitä ohjeita piilipuun wiljelykseen. 37 s. Frédette, C., Labrecque, M., Comeau, Y. & Brisson, J. 2019. Willows for environmental projects: A literature review of results on evapotranspiration rate and its driving factors across the genus Salix. Journal of Environmental Management 246: 526–537. doi: 10.1016/j.jen- vman.2019.06.010. Epub 2019 Jun 12. PMID: 31202017. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 98 Galambosi, B. & Jokela, K. 2009. Viljellyn kalmojuuren (Acorus calamus) ja mustuvapajun (Salix myrsinifolia) sadot suonpohjalla. Summary: The crops of the cultivated common sweet flag (Acorus calamus) and dark leaved willow (Salix myrsinifolia) on peat. Suo 60(1–2): 45–57. http://www.suo.fi/pdf/article9867.pdf Glenz, C., Schlaepfer, R., Iorgulescu, I. & Kienast, F. 2006. Flooding tolerance of Central Euro- pean tree and shrub species. Forest Ecology and Management 235: 1–13. Gonzalez-Garcia, S., Mola-Yudego, B., Dimitriou, I., Aronsson, P. & Murphy, R. 2012. Environ- mental assessment of energy production based on long term commercial willow plan- tations in Sweden. Science of the Total Environment 421–422: 210–219. Grand View Research 2021. Global dyes & pigments market size report, 2021–2028. Saatavissa: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/dyes-and-pigments-market (10.11.2021) Gray, M., Johnson, M.G., Dragila, M.I., & Kleber, M. 2014. Water uptake in biochars: the roles of porosity and hydrophobicity. Biomass and Bioenergy 61: 196–205. https://doi.org/10. 1016/j.biombioe.2013.12.010. Greger, M. & Landberg, T. 1999. Use of willow in phytoextraction. International Journal of Phy- toremediation 1(2): 115–123. https://doi.org/10.1080/15226519908500010 Guesmi, A., Ladhari, N. & Sakli, F. 2013. Ultrasonic preparation of cationic cotton and its appli- cation in ultrasonic natural dyeing. Ultrasonics Sonochemistry 20: 571–579. https://doi.org/10.1016/J.ULTSONCH.2012.04.012 Guidi, W., Pitre, F.E. & Labrecque, M. 2013. Short-rotation coppice of willows for production of biomass in Eastern Canada. In: Matovic, M.D. (ed.). Biomass now – Sustainable growth and use. pp. 421–448. https://www.intechopen.com/books/biomass-now-sustainable- growth-and-use/short-rotation-coppice-of-willows-for-the-production-of-biomass-in- eastern-canada; DOI: 10.5772/51111 Gullberg, U. 1988. Breeding of Salix as an energy crop, state of the Swedish program 1987. International Energy Agency, Proceedings from Willow Breeding Symposium, Uppsala August 31–September 1, 1987. Swedish University of Agricultural Sciences, Department. of Forest Genetics, Research Notes 41: 7–15. Gupta, A., Singh, N.B., Choudhary, P., Sharma, J.P. & Sankhayan, H.P. 2014. Estimation of genetic variability, heritability and genetic gain for wood density and fibre length in 36 clones of white willow (Salix alba L.). International Journal of Agriculture Environment and Bio- technology 7: 299–304. DOI:10.5958/2230-732X.2014.00247.2 Gurunathan, T., Mohanty, S. & Nayak, S.K. 2015. A review of the recent developments in bio- composites based on natural fibres and their application perspectives, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 77: 1–25. ISSN 1359-835X, https://doi.org/ 10.1016/j.compositesa.2015.06.007. Haahtela, T., Alenius, H., Lehtimäki, J., Sinkkonen, A., Fyhrquist, N., Hyöty, H., Ruokolainen, L. & Mäkelä, M. 2021. Immunological resilience and biodiversity for prevention of allergic diseases and asthma. Allergy, in print. DOI: 10.1111/all.14895 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 99 Hacke, U.G. & Sperry, J.S. 2001. Functional and ecological xylem anatomy. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics 4: 97–115. https://doi.org/10.1078/1433-8319- 00017. Hagman, M. 1976. Eräitä tietoja Salix cv. Aquatica N:o 56:sta. Moniste. 3 s. Hagner, M., Kuoppala, E., Fagernäs, L., Tiilikkala, K. & Setälä, H. 2015. Using the copse snail Arianta arbustorum (Linnaeus) to detect repellent compounds and the quality of wood vinegar. International Journal of Environmental Research. 9: 53–60 Hagner, M., Tiilikkala, K., Lindqvist, I., Niemelä, K., Wikberg, H., Källi, A. & Rasa, K. 2020. Perfor- mance of liquids from slow pyrolysis and hydrothermal carbonization in plant protec- tion. Waste and Biomass Valorization 11: 1005–1016 https://doi.org/10.1007/s12649- 018-00545-1 Hakkila, P., Leikola, M. & Salakari, M. 1978. Pienpuuston kasvatus, talteenotto ja käyttö. Lyhyt- kiertopuun kasvatus- ja käyttöprojektin loppuraportti. SITRA, sarja B46. 159 s. Hakkila, P. (toim.). 1985. Metsäenergian mahdollisuudet Suomessa. PERA-projektin välira- portti. Folia Forestalia 624. 86 s. Hamelin, L., Jørgensen, U., Petersen, B.M., Olesen, J.E. & Wenzel, H. 2012. Modelling the carbon and nitrogen balances of direct land use changes from energy crops in Denmark: a con- sequential life cycle inventory. Global change biology. Bioenergy 4: 889–907. https://DOI.org/10.1111/j.1757-1707.2012.01174.x Han, S.-H. & Shin S.-J. 2014. Investigation of solid energy potential of wood and bark obtained from four clones of a 2-year-old goat willow. Frontiers in Energy Research. 2: 5. doi:10.3389/fenrg.2014.00005 Hanani, Z.N., Yee, F.C. & Nor-Khaizura, M.A.R. 2019. Effect of pomegranate (Punica granatum L.) peel powder on the antioxidant and antimicrobial properties of fish gelatin films as active packaging. Food hydrocolloids 89: 253–259. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2018.10.007 Handler, F. & Blumauer, E. 2010. Logistics for harvesting short rotation forestry with a special equipped forage harvester. FORMEC 2010, Forest Engineering: Meeting the Needs of the Society and the Environment, July 11–14, 2010, Padova, Italy. Saatavissa: http://www. tesaf.unipd.it/formec2010/Proceedings/Ab/ab052.pdf [Viitattu 8.6.2021] Hanley, S.J., Pei, M.H., Powers, S.J., Ruiz, C., Mallott, M.D., Barker, J.H.A. & Karp, A. 2011. Genetic mapping of rust resistance loci in biomass willow. Tree Genetics & Genomes 7: 597– 608. DOI 10.1007/s11295-010-0359-x. Hasegawa, H., Rahman, M.A., Matsuda, T., Kitahara, T., Maki, T. & Ueda, K. 2009. Effect of eu- trophication on the distribution of arsenic species in eutrophic and mesotrophic lakes. Science of the Total Environment 407: 1418–1425. Hauk, S., Knoke, T. & Wittkopf, S. 2014. Economic evaluation of short rotation coppice systems for energy from biomass – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 29: 435–448. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.08.103. Heino, E. 1983. Raidan ominaisuuksia. Sorbifolia 14(2): 93–96. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 100 Heino, E. & Hytönen, J. 2016. Pajunviljelyn pinta-ala Suomessa vuonna 2015. Sorbifolia 47(1): 12–15. Heiska, S., Rousi, M., Turtola, S., Meier, B., Tirkkonen, V. & Julkunen-Tiitto, R. 2005. The effect of genotype and cultivation method on the total salicylate yield of dark-leaved willows (Salix myrsinifolia). Planta Medica 71(12): 1134–1139. DOI: 10.1055/s-2005-873138 Heiska, S., Tikkanen, O.-P., Rousi, M. & Julkunen-Tiitto, R. 2008. Bark salicylates and condensed tannins reduce vole browsing amongst cultivated dark-leaved willows (Salix myr- sinifolia). Chemoecology 17: 245–253. https://doi.org/10.1007/s00049-007-0385-9 Helander, M., Saloniemi, I. & Saikkonen, K. 2012. Glyphosate in northern ecosystems. Trends in Plant Science 17(10): 569-574. Heller, M.C., Keoleian, G.A. & Volk, T.A. 2003. Life cycle assessment of a willow bioenergy crop- ping system. Biomass and Bioenergy 25: 147–165. https://doi.org/10.1016/S0961- 9534(02)00190-3 Hile, M.L., Wheeler, E.F., Patterson, P.H. & Hulet, R.M. 2012. Ammonia emissions from chopped willow versus pine shavings as bedding for broiler chickens. 2012 IX International Live- stock Environment Symposium (ILES IX), ILES12-1375. doi:10.13031/2013.41564 Hobisch, M. A., Phiri, J., Dou, J., Gane, P., Vuorinen, T., Bauer, W., Prehal, C., Maloney, T. & Spirk, S. 2020. Willow bark for sustainable energy storage systems. Materials 13(4): 1016. https://doi.org/10.3390/ma13041016 Holkar, C.R., Jadhav, A.J., Pinjari, D.V., Mahamuni, N.M., Pandit, A.B. 2016. A critical review on textile wastewater treatments: Possible approaches. Journal of Environmental Manage- ment 182: 351–366. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.07.090 Holland, R.A., Eigenbrod, F., Muggeridge, A., Brown, G., Clarke, D. & Taylor, G. 2015. A synthesis of the ecosystem services impact of second-generation bioenergy crop production. Re- newable and Sustainable Energy Reviews 46: 30–40. http://dx.doi.org/10.1016/ j.rser.2015.02.003 Holm, B. & Heinsoo, K. 2013. Municipal wastewater application to short rotation coppice of willows – treatment efficiency and clone response in Estonian case study. Biomass and Bioenergy 57: 126–135. doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.08.001 Honkanen, A. 1994. Selection of Salix myrsinifolia clones for biomass forestry in Finland. Silva Fennica 28(3): 189–201. Hui, N., Grönroos, M., Roslund, M.I., Parajuli, A., Vari, H.K., Soininen, L., Laitinen, O-H., Sinkkonen, A. & the ADELE research group. 2019. Diverse environmental microbiota as a tool to augment biodiversity in urban landscaping materials. Frontiers in Microbiology 10: 536. DOI: 10.3389/fmicb.2019.00536 Hulevesiopas. Suomen Kuntaliitto, Helsinki 2012. 297 s. ISBN 978-952-213-896-5. Hytönen, J. 1985a. Teollisuuslietteellä lannoitetun vesipajun lehdetön maanpäällinen biomas- satuotos. Folia Forestalia 614. 16 s. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 101 Hytönen, J. 1985b. Kaatoajankohdan, kaatotavan ja kannonkorkeuden vaikutus viljeltyjen ja luonnonpajujen sekä hieskoivun vesomiseen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonan- toja 206: 40–57. Hytönen, J. 1994. Effect of fertilizer application rate on nutrient status and biomass production in short-rotation plantations of willows on cut-away peatland areas. Tiivistelmä: Lannoi- temäärän vaikutus lyhytkiertoviljelmien ravinnetilaan ja biomassatuotokseen suonpoh- jilla. Suo 45(3): 65–77. http://www.suo.fi/pdf/article9739.pdf Hytönen, J. 1995a. Effect of fertilizer treatment on the biomass production and nutrient uptake of short-rotation willow on cut-away peatlands. Silva Fennica 29(1): 21–40. https://doi.org/10.14214/sf.a9195 Hytönen J. 1995b. Effect of repeated fertilizer application on the nutrient status and biomass production of Salix ’Aquatica’ plantations on cut-away peatland areas. Silva Fennica 29(2): 107–116. https://doi.org/10.14214/sf.a9201 Hytönen, J. 1995c. Ten-year biomass production and stand structure of Salix 'aquatica' energy forest plantation in southern Finland. Biomass and Bioenergy 8(2): 63–71. Hytönen, J. 1996. Biomass production and nutrition of short-rotation plantations. The Finnish Forest Research Institute, Research Papers 586. 61 p. http://urn.fi/URN:ISBN:951-40- 1494-4 Hytönen, J. 2005. Effects of liming on the growth of birch and willow on cut-away peat sub- strates in greenhouse. Baltic Forestry 11(2): 68–74. https://www.balticfor- estry.mi.lt/bf/PDF_Articles/2005-11 [2]/68_74%20Jyrki%20Hytonen.pdf Hytönen, J. 2016. Wood ash fertilisation increases biomass production and improves nutrient concentrations in birches and willows on two cutaway peats. Baltic Forestry 22(1): 98– 106. https://www.balticforestry.mi.lt/bf/PDF_Articles/2016-22%5b1%5d/e-Bal- tic%20Forestry%202016.1_98-106%20psl.pdf Hytönen, J., Aro, L. & Jylhä, P. 2018. Biomass production and carbon sequestration of dense downy birch stands on cutaway peatlands. Scandinavian Journal of Forest Research 33(8): 764–771. https://doi.org/10.1080/02827581.2018.1500636 Hytönen, J. & Ferm, A. 1984. Vesipajun vesojen puuteknisiä ominaisuuksia. Metsäntutkimuslai- toksen tiedonantoja 163. 20 s. Hytönen, J., Saarsalmi, A., Pelkonen, P. & Rossi, P. 1985. Energiaviljelmien perustaminen ja hoito. Teoksessa: Hakkila, P. (toim.) Metsäenergian mahdollisuudet Suomessa. PERA- projektin väliraportti. Folia Forestalia 624: 46–53. Hytönen, J., Saarsalmi, A. & Rossi, P. 1995. Biomass production and nutrient uptake of short- rotation plantations. Silva Fennica 29(2): 117–139. https://doi.org/10.14214/sf.a9202 Hytönen, J. & Saarsalmi, A. 2009. Long-term biomass production and nutrient uptake of birch, alder and willow plantations on cut-away peatland. Biomass and Bioenergy 33: 1197– 1211. https://doi:10.1016/j.biombioe.2009.05.014 Hyväluoma, J., Hannula, M., Arstila, K., Wang, H., Kulju, S. & Rasa, K. 2018a. Effects of pyrolysis temperature on the hydrologically relevant porosity of willow biochar. Journal of Ana- lytical and Applied Pyrolysis 134: 446–453. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2018.07.011. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 102 Hyväluoma, J., Kulju, S., Hannula, M., Wikberg, H., Källi, A. & Rasa, K. 2018b. Quantitative char- acterization of pore structure of several biochars with 3D imaging. Environmental Sci- ence and Pollution Research 25: 25648–25658. https://doi.org/10.1007/s11356-017- 8823-x. Ilén, P. 2001. Käsityöpajun tuotannon ja jalostuksen kehittäminen 1.5.1998–31.12.2000. Poh- jois-Savon ammattiopisto ja Keski-Suomen maaseutukeskus. 35 s. + liitteet. Ilén, P. 2004. Käsityöpajun viljelyn historiaa ja tuoreita kokemuksia. Sorbifolia 35(1): 9–15. Isebrands, J.G., Aronsson, P., Carlson, M., Ceulemans, R., Coleman, M., Dickinson, N., Dimitriou, J., Doty, S., Gardiner, E., Heinsoo, K., Johnson, J.D., Koo, Y.B., Kort, J., Kuzovkina, J., Licht, L., McCracken, A.R., McIvor, I., Mertens, P., Perttu, K., Riddell-Black, D., Robinson, B., Sca- rascia-Mugnozza, G., Schroeder, W.R., Stanturf, J., Volk T.A. & Weih, M. 2014. Environ- mental applications of poplars and willows. In: Isebrands, J.G. & Richardson, J. (eds.). Poplars and willows: trees for society and the environment. pp. 258–336. ISO 11664-4. 2019. Colorimetry. Part 4: CIE 1976 L*a*b* colour space. International Standards Organisation, Geneva. ISO 13061-3. 2014. Physical and mechanical properties of wood -- Test methods for small clear wood specimens -- Part 3: Determination of ultimate strength in static bending. Inter- national Standards Organisation, Geneva. ISO 13061-4. 2014. Physical and mechanical properties of wood -- Test methods for small clear wood specimens -- Part 4: Determination of modulus of elasticity in static bending. In- ternational Standards Organisation, Geneva. ISO 13061-6. 2014. Physical and mechanical properties of wood — Test methods for small clear wood specimens — Part 6: Determination of ultimate tensile stress parallel to grain. International Standards Organisation, Geneva. Istenic, D. & Božic, G. 2021. Short-rotation willows as a wastewater treatment plant: biomass production and the fate of macronutrients and metals. Forests 12: 554. doi.org/ 10.3390/f12050554 Jabłonska, E., Wisniewska, M., Marcinkowski, P., Grygoruk, M., Walton, C.R., Zak, D., Hoffmann, C.C., Larsen, S.E., Trepel, M. & Kotowski, W. 2020. Catchment-scale analysis reveals high cost-effectiveness of wetland buffer zones as a remedy to non-point nutrient pollution in north-eastern Poland. Water 12: 629. doi:10.3390/w12030629 Jiang, J., Wang, X., Holm, N., Rajagopalan, K., Chen, K. & Ma, S. 2013. Highly ordered mi- croporous woody biochar with ultra-high carbon content as supercapacitor electrodes. Electrochimica acta 113: 481–489. Jirjis, R. 2005. Effects of particle size and pile height on storage and fuel quality of commi- nuted Salix viminalis. Biomass and Bioenergy 28(2): 193–201. https://doi.org/10.1016/ j.biombioe.2004.08.014. Johansson, L. K.-H. & Alström, S. 2000. Field resistance to willow leaf rust Melampsora epitea in inter- and intraspecific hybrids of Salix viminalis and S. dasyclados. European Journal of Plant Pathology 106: 763–769. Jonsell, B. (ed.). 2000. Flora Nordica 1. Stockholm. 344 s. ISBN 91 7190 033 0 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 103 Juhanoja, S. & Tuhkanen, E.-M. (toim.) 2019. Luonnonkasvit ja biohiili hulevesien hallinnassa: Loppuraportti hankkeesta Hulevesialueiden kasvit ja kasvualustat 2015–2019. Luonnon- vara- ja biotalouden tutkimus 44/2019. Luonnonvarakeskus. 171 s. Julkunen-Tiitto, R. 1985. Chemotaxonomical screening of phenolic glycosides in northern wil- low twigs by capillary gas chromatography. Journal of Chromatography A 324: 129–139. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(01)81312-1 Julkunen-Tiitto, R. 1986. A chemotaxonomic survey of phenolics in leaves of northern Salica- ceae species. Phytochemistry 25(3): 663–667. Julkunen-Tiitto, R. & Meier, B. 1992. Variation in growth and secondary phenolics among field- cultivated clones of Salix myrsinifolia. Planta medica 58(1): 77–80. https://doi.org/ 10.1055/s-2006-961394 Julkunen-Tiitto, R. & Virjamo, V. 2017. Biosynthesis and roles of Salicaceae salicylates. In: Ari- mura, G. & Maffei, M. (eds.). Plant specialized metabolism: Genomics, biochemistry, and biological functions. CRC Press, Boca Raton. pp. 65–83. Júnior, A.V., Fronza, N., Foralosso, F.B., Dezen, D., Huber, E., dos Santos, J.H.Z., Machado, R.A.F. & Quadri, M.G.N. 2015. Biodegradable duo-functional active film: antioxidant and anti- microbial actions for the conservation of beef. Food and Bioprocess Technology 8(1): 75–87. DOI: 10.1007/s11947-014-1376-9 Junttila, O. 1976. Apical growth cessation and shoot tip abscission in Salix. Physiologia Planta- rum 38: 278–286. Jylhä, P. 2013. Autohakkurin seula-aukon koon vaikutus kokopuun haketuksen tuottavuuteen ja polttoaineen kulutukseen. Metlan työraportteja 272. 19 s. Jyske, T., Kuroda, K., Suuronen, J.-P., Pranovich, A., Roig Juan, S., Aoki, D. & Fukushima, K. 2016. In planta localization of stilbenes within Picea abies phloem. Plant Physiology 172: 913– 928. Jürgenliemk, G., Petereit, F. & Nahrstedt, A. 2007. Flavan-3-ols and procyanidins from the bark of Salix purpurea L. Pharmazie 62(3): 231–234. https://doi.org/10.1691/ph.2007.3.6577 Kammerer, B., Kahlich, R., Biegert, C., Gleiter, C. H. & Heide, L. 2005. HPLC-MS/MS analysis of willow bark extracts contained in pharmaceutical preparations. Phytochemical Analysis 16(6): 470–478. https://doi.org/10.1002/pca.873 Karpachev, S.P. 2020. Simulation of Salix harvesting and processing technology using soft con- tainers. International Conference on Efficient Production and Processing (ICEPP-2020) 161:01047. 4 p. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016101047. Kaukonen, E.S. 2017. Housing conditions and broiler and broiler breeder welfare: the effect of litter condition on contact dermatitis in broilers and breeders, and the effect of elevated structures on broiler leg health. Väitöskirja. Helsingin yliopisto. http://urn.fi/URN: ISBN:978-951-51-3235-2 Kaukonen, E., Norring, M. & Valros, A. 2017. Evaluating the effects of bedding materials and elevated platforms on contact dermatitis and plumage cleanliness of commercial broil- ers and on litter condition in broiler houses. British Poultry Science, 58(5): 480–489, https://doi.org/10.1080/00071668.2017.1340588 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 104 Kauppila, A., Anttila, A., Autio, A., Fagerholm, J., Lehtonen, J., Oksa, E., Raisio, J., Saarinen, J., Uski, K., Viherä-Aarnio, A. & Väre, H. 2021. Vihreät jättiläiset, Suomen suurimmat puut. Dend- rologian Seura – Dendrologiska Sällskapet ja Metsäkustannus. 288 s. ISBN 978-952-338- 086-8. Kekkonen, H. & Ojanen, H., Haakana, M., Latukka, A. & Regina, K. 2019. Mapping of cultivated organic soils for targeting greenhouse gas mitigation. Carbon Management 10: 1–12. DOI: 10.1080/17583004.2018.1557990. Kelly, M.T. & Curry, J.P. 1991. The influence of phenolic compounds on the suitability of three Salix species as hosts for the willow beetle Phratora vulgatissima. Entomologia Experi- mentalis et Applicata 61: 25–32. https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.1991.tb02392.x Kendall, N. R., Smith, J., Whistance, L. K., Stergiadis, S., Stoate, C., Chesshire, H., & Smith, A. R. 2021. Trace element composition of tree fodder and potential nutritional use for live- stock. Livestock Science, 104560. Kenney, W.A., Sennerby-Forsse, L. & Layton, P.A. 1990. A review of biomass quality research relevant to the use of poplar and willow for energy conversion. Biomass 21: 163–188. https://doi.org/10.1016/0144-4565(90)90063-P Keoleian, G.A. & Volk, T.A. 2005. Renewable energy from willow biomass crops: life cycle en- ergy, environmental and economic performance. Critical Reviews in Plant Sciences 24: 385-406. DOI: 10.1080/07352680500316334 Keskinen, R., Hyväluoma, J., Wikberg, H., Källi, A., Salo, T. & Rasa K. 2018. Possibilities of using liquids from slow pyrolysis and hydrothermal carbonization in acidification of animal slurry. Waste and Biomass Valorizaton 9: 1429–1433. DOI 10.1007/s12649-017-9910-4. Keto-Tokoi, P. & Siitonen, J. 2021. Puiden asukkaat. Suomen puiden seuralaislajit. Gaudeamus, Helsinki, 496 s. ISBN 978-952-345-133-9 Khan, S. & Malik, A. 2014. Environmental and health effects of textile industry wastewater. In: Environmental Deterioration and Human Health: Natural and Anthropogenic Determi- nants. Dordrecht: Springer. pp. 55–71. https://doi.org/10.1007/978-94-007-7890-0_4 Khatri, A., Peerzada, M. H., Mohsin, M. & White, M. 2015. A review on developments in dyeing cotton fabrics with reactive dyes for reducing effluent pollution. Journal of Cleaner Pro- duction 87: 50–57. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.09.017 Kim, C.S., Subedi, L., Park, K.J., Kim, S.Y., Choi, S.U., Kim, K.H. & Lee, K.R. 2015. Salicin derivatives from Salix glandulosa and their biological activities. Fitoterapia 106: 147–152. https:// doi.org/10.1016/j.fitote.2015.08.013 Kiviranta, T. 2021. Lannoitteet ja viljat nousivat ennätyshintoihin vuonna 2021 – uusi vuosi alkaa maatiloilla epävarmuudessa. Maaseudun Tulevaisuus 31.12.2012 s. 8. Kofman, P.D. 2012. Harvesting short rotation coppice willow. Coford Connects, Harvesting and Transport No. 29. 4 p. Kolodziej, H. 1988. [2’,2’]-(+)-Catechin-(+)-taxifolin from commercial willow bark: structure, bonding positions and oxidative cleavage. Journal of the Chemical Society, Perkin Trans- actions I. pp. 219–226. DOI:10.1039/p19880000219 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 105 Kolodziej, H. 1990. Oligomeric flavan-3-ols from medicinal willow bark. Phytochemistry 29(3): 955–960. https://doi.org/10.1016/0031-9422(90)80054-K Konlechner C., Türktas, M., Langar, I., Vaculík, M., Wenzel, W.W., Puschenreiter, M. & Hauser, M.-T. 2013. Expression of zinc and cadmium responsive genes in leaves of willow (Salix caprea L.) genotypes with different accumulation characteristics. Environmental Pollu- tion 178: 121–127. Korhonen, T., Hirvonen, P., Rämet, J. & Karjalainen, S. 2021. Turvetyöryhmän loppuraportti. Työ- ja elinkeinoministeriön julkaisuja 2021:24. 123 s. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-327- 856-1. Korkalo, P., Korpinen, R., Beuker, E., Sarjala, T., Hellström, J., Kaseva, J., Lassi, U. & Jyske, T. 2022. Clonal variation in the bark chemical properties of hybrid aspen: Potential for added value chemicals. Molecules 25: 4403; doi:10.3390/molecules25194403 Košnář, Z., Mercl, F. & Tlustoš, P. 2020. Long-term willows phytoremediation treatment of soil contaminated by fly ash polycyclic aromatic hydrocarbons from straw combustion. En- vironmental pollution 264: 11478. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114787 Kowalczyk, Z. & Kwaśniewski, D. 2021. Environmental impact of the cultivation of energy willow in Poland. Scientific Reports 11: 4571. 15 p. https://doi.org/10.1038/s41598-021-84120-0 Krauze-Baranowska, M., Pobłocka-Olech, L., Głód, D., Wiwart, M., Zieliński, J. & Migas, P. 2013. HPLC of flavanones and chalcones in different species and clones of Salix. Acta Poloniae Pharmaceutica, 70(1): 27–34. Krzyżaniak, M., Stolarski, M.J., Waliszewska, B., Szczukowski, S., Tworkowski, J., Załuski, D. & Śnieg, M. 2014. Willow biomass as feedstock for an integrated multi-product biorefinery Industrial Crops and Products 58: 230–237. https://doi.org/10.1016/j.ind- crop.2014.04.033 Kubo, S., Hashida, K., Makino, R., Magara, K., Kenzo, T., Kato, A. & Aorigele. 2013. Chemical composition of desert willow (Salix psammophila) grown in the Kubuqi Desert, Inner Mongolia, China: bark extracts associated with environmental adaptability. Journal of Agricultural and Food Chemistry 61(50): 12226–12231. https://doi.org/10.1021/ jf4038634 Kumar, A., Jyske, T. & Möttönen, V. 2020. Properties of injection molded biocomposites rein- forced with wood particles of short-rotation aspen and willow. Polymers 12: 257. doi:10.3390/polym12020257 Kuusinen, M. 1996. Epiphyte flora and diversity on basal trunks of six old-growth forest tree species in southern and middle boreal Finland. Lichenologist 28: 443–463. Laakso, K. 2017. Perinteisiä parkitusmenetelmiä poronnahalle, turkikselle ja kalannahalle. Saa- melaisalueen koulutuskeskus. 31 s. Land, M., Granéli, W., Grimvall, A., Hoffmann, C.C., Mitsch, W.J., Tonderski, K.S. & Verhoeven, J.T.A. 2016. How effective are created or restored freshwater wetlands for nitrogen and phosphorus removal? A systematic review. Environmental Evidence. 5(9). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 106 Landberg, T. & Greger, M. 1996. Differences in uptake and tolerance to heavy metals in Salix from unpolluted and polluted areas. Applied Geochemistry 11(1–2): 175–180. https://doi.org/10.1016/0883-2927(95)00082-8 Larsen S.U., Jørgensen U., Kjeldsen, J.B. & Lærkea, P.E. 2016. Effect of fertilisation on biomass yield, ash and element uptake in SRC willow. Biomass and Bioenergy 86: 120–128. Larsen, S.U., Jørgensen, U. & Lærke, P.E. 2018. Biomass yield, nutrient concentration and nutri- ent uptake by SRC willow cultivars grown on different sites in Denmark. Biomass and Bioenergy 116: 161–170. Larsson, G. 1995. Nomenclatural remarks on the Salix viminalis group in Norden. Nordic Journal of Botany 15: 343–346. Larsson, S. (ed.) 2003. Short-rotation willow biomass plantations irrigated and fertilized with wastewaters. Results from a 4-year multidisciplinary field project in Sweden, France, Northern Ireland and Greece supported by the EU-FAIR Programme (FAIR5-CT97-3947). Final report. Laurila, M. (toim.) 2018. Kosteikkokasveista uusia elinkeinomahdollisuuksia. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 18/2018. 159 s. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-326-560-8 Lavola, A., Maukonen, M. & Julkunen-Tiitto, R. 2018. Variability in the composition of phenolic compounds in winter-dormant Salix pyrolifolia in relation to plant part and age. Phyto- chemistry 153: 102–110. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2018.05.021 Ledin, S. 1998. Environmental consequences when growing short rotation forests in Sweden. Biomass and Bioenergy 15(1): 49–55. Lehtonen, A., Aro, L., Haakana, M., Haikarainen, S., Heikkinen, J., Huuskonen, S., Härkönen, K., Hökkä, H., Kekkonen, H., Koskela, T., Lehtonen, H., Luoranen, J., Mutanen, A., Nieminen, M., Ollila, P., Palosuo, T., Pohjanmies, T., Repo, A., Rikkonen, P., Räty, M., Saarnio, S., Smolander, A., Soinne, H., Tolvanen, A., Tuomainen, T., Uotila, K., Viitala, E.-J., Virkajärvi, P., Wall, A. & Mäkipää, R. 2021. Maankäyttösektorin ilmastotoimenpiteet: Arvio päästö- vähennysmahdollisuuksista. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 65/2021. Luonnon- varakeskus, Helsinki. 121 s. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-380-275-9 Lehtonen, I., Pekkala, O. & Uusvaara, O. 1978. Tervalepän (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.) ja raidan (Salix caprea L.) puu- ja massateknisiä ominaisuuksia. Folia Forestalia 344. 19 s. Lehtonen, H., Saarnio, S., Rantala, J., Luostarinen, S., Maanavilja, L., Heikkinen, J., Soini, K., Aak- kula, J., Jallinoja, M., Rasi, S. & Niemi, J. 2020. Maatalouden ilmastotiekartta – Tiekartta kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen Suomen maataloudessa. Maa- ja metsäta- loustuottajain Keskusliitto MTK ry. Helsinki. Saatavissa: https://www.mtk.fi/ilmastotie- kartta Lehtonen, E.-M. & Tikkanen, E. 1986. Turvetuhkan vaikutus maahan sekä vesipajun (Salix cv. aquatica) ravinnetalouteen ja kasvuun turpeentuotannosta vapautuneella suolla. Sum- mary: Effect of peat ash on soil properties and growth of willow (Salix cv. aquatica) at an abandoned peat production area. Oulun yliopisto, Pohjois-Suomen tutkimuslaitos. C 69. 100 s. Lemus, R. & Lal, R. 2005. Bioenergy crops and carbon sequestration. Critical Reviews in Plant Sciences 24: 1–21. https://doi.org/10.1080/07352680590910393 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 107 Lepistö, M. 1978. Pajun kuiva-ainetuotos kolmen vuoden kiertoajalla. Metsänjalostussäätiö. Tiedote 2(1978). 3 s. Lepistö, T. 2014. Luonnonkuitukomposiitit. Mikkelin ammattikorkeakoulu, Mikkeli 2014. A: Tut- kimuksia ja raportteja – Research reports 89. Li, T., Chen, C., Brozena, A.H. et al. 2021. Developing fibrillated cellulose as a sustainable tech- nological material. Nature 590: 47–56. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03167-7 Lindegaard, K.N., Parfitt, R.I., Donaldson, G., Hunter, T., Dawson, W.M., Forbes, E.G.A., Carter, M.M., Whinney C.C., Whinney J.E. & Larsson, S. 2001. Comparative trials of elite Swedish and UK biomass willow varieties. In: Bullard, M.J., Christian, D.G., Knight, J.D., Lainsbury, M.A. & Parker, S.R. (eds.). Biomass and Energy Crops II. 13 p. Aspects of Applied Biology 65:183–192. Lira, C. D., Barry, T. N., Pomroy, W. E., McWilliam, E. L., & Lopez-Villalobos, N. 2008. Willow (Salix spp.) fodder blocks for growth and sustainable management of internal parasites in grazing lambs. Animal Feed Science and Technology, 141(1–2): 61–81. Lohtander, T., Arola, S. & Laaksonen, P. 2020. Biomordanting willow bark dye on cellulosic ma- terials. Coloration Technology 136: 3–14. https://doi.org/10.1111/cote.12442 Lohtander, T., Grande, R., Österberg, M., Laaksonen, P. & Arola, S. 2021. Bioactive films from willow bark extract and nanocellulose double network hydrogels. Frontiers in Chemical Engineering 3: 708170. DOI: 10.3389/fceng.2021.708170 Luke 2021a. Ravintotase 2019 ja ennakko 2020. Luke 2021b. Luke tilastotietokanta, kotieläinten määrä ely-keskuksittain. Lumme, I. & Kiukaanniemi, E. 1987. Nopeakasvuisten pajujen (Salix spp.) lyhytkiertoviljelystä ja rauduskoivun (Betula pendula) viljelystä turvetuotannosta poistuneella suolla Limingan Hirvinevalla. Summary: Short-rotation cultivation of fast-growing willows (Salix spp.) and plantations of Betula pendula in Hirvineva, a mire formerly used for peat production in Liminka, Finland. Oulun yliopisto, Pohjois-Suomen tutkimuslaitos. C 77. 48 s. Lumme, I., Tikkanen, E., Huusko, A. & Kiukaanniemi, E. 1984. Pajun lyhytkiertoviljelyn biologi- asta ja kannattavuudesta turpeen tuotannosta poistuneella suolla Limingan Hirvinevalla. Oulun yliopisto, Pohjois-Suomen tutkimuslaitos C 54. 79 s. Lumme, I. & Törmälä, T. 1988. Selection of fast-growing willow (Salix spp.) clones for short- rotation forestry on mined peatlands in northern Finland. Silva Fennica 22(1): 67–88. Makkonen, O. 1975. Puiden lyhytkiertoviljelyn varhaishistoriaa. Silva Fennica 9(3): 233–240. Malinen, H., Finel, N., Tiitu, M., Vierikko, K., Tuhkanen, E.-M., Sinkkonen, A., Matila, A. & Lahti, E. 2020. Elämänmittainen lähivihreäpolku – Tietopaketti lähiluonnon hyvinvointivaikutuk- sista. Ympäristöministeriö ja Suomen ympäristökeskus. 102 s. Manian, P.A., Paul, R. & Bechtold, T. 2016. Metal mordanting in dyeing with natural colourants. Coloration Technology 132: 107–113. https://doi.org/10.1111/cote.12199 Matthews, R.W. 2001. Modelling of energy and carbon budgets of wood fuel coppice systems. Biomass and Bioenergy 21: 1–19. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 108 Mattila, P & Joki-Tokola, E. 2003. Effect of treatment and application technique of cattle slurry on its utilization by ley: I. Slurry properties and ammonia volatilization. Nutrient Cycling in Agroecosystems 65: 221–230. Meers, E., Vandecasteele, B., Ruttens, A., Vangronsveld, J. & Tack, F.M.G. 2007. Potential of five willow species (Salix spp.) for phytoextraction of heavy metals. Environmental and Ex- perimental Botany 60: 57–68. Mirck J. & Volk, T.A. 2010. Response of three shrub willow varieties (Salix spp.) to storm water treatments with different concentrations of salts. Bioresource Technology. 101(10): 3484–3492. doi: 10.1016/j.biortech.2009.12.128. Epub 2010 Jan 21. PMID: 20096566. Mizuno, M., Kato, M., Hosoi, N., Iinuma, M., Tanaka, T., Kimura, A., Ohashi, H., Sakai, H. & Kajita, T. 1990. Phenolic compounds from Salix sachalinensis. Heterocycles 31: 1409–1412. DOI: 10.3987/COM-90-5425 Mohan, D. & Pittman, C.U. Jr. 2007. Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents – a critical review. Journal of Hazardous Materials 142: 1–53. Mohsin, M., Kuittinen, S., Salam, M.M.A., Peräniemi, S., Laine, S., Pulkkinen, P., Kaipiainen, E., Vepsäläinen, J. & Pappinen, A. 2019. Chelate-assisted phytoextraction: Growth and eco- physiological responses by Salix schwerinii EL Wolf grown in artificially polluted soils. Journal of Geochemical Exploration 205, 106335. doi.org/10.1016/j.gexplo.2019.106335 Mohsin, M., Kaipiainen, E., Salam, M.M.A., Evstishenkov, N., Nawrot, N., Villa, A., Wojciechowska, E., Kuittinen, S. & Pappinen, A. 2021. Biomass production potential and phytoremedia- tion of nitrogen and phosphorus by Salix schwerinii E.L. Wolf irrigated with processed municipal wastewater: A field trial. Water. Submitted. Mola-Yudego, P. 2010. Regional potential yields of short rotation willow plantations on agri- cultural land in Northern Europe. Silva Fennica 44(1): 63–76. https://doi.org/ 10.14214/sf.163 Mola-Yudego, B. 2011. Predicting and mapping productivity of short rotation willow planta- tions in Sweden based on climatic data using a non-parametric method. Agricultural and Forest Meteorology 151: 875–881. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2011.02.008. Mola-Yudego, P. & Aronsson, P. 2008. Yield models for commercial willow biomass plantations in Sweden. Biomass and Bioenergy 32(9): 829–837. https://doi.org/10.1016/j.biom- bioe.2008.01.002. Mola-Yudego, B. & Pelkonen, P. 2008. The effects of policy incentives in the adoption of willow short rotation coppice for bioenergy in Sweden. Energy Policy 36(8): 3062– 3068. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2008.03.036. Mola-Yudego, B. & González-Olabarria, J.R. 2010. Mapping the expansion and distribution of willow plantations for bioenergy in Sweden: Lessons to be learned about the spread of energy crops. Biomass and Bioenergy 34(4): 442–448. https://doi.org/10.1016/j.biom- bioe.2009.12.008. Monteoliva, S., Area, M.C. & Felissia F.E. 2007. CMP pulps of willows for newsprint. I. Pulp eval- uation. Cellulose Chemistry and Technology 41(4–6): 263–272. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 109 Mosseler, A., Zsuffa, L., Stoehr, M.U. & Kenney, W.A. 1988. Variation in biomass production, moisture content, and specific gravity in some North American willows (Salix L.). Cana- dian Journal of Forest Research 18: 1535–1540. Muola, A., Fuchs, B., Laihonen, M., Rainio, K., Heikkonen, L., Ruuskanen, S., Saikkonen, K. & Helander, M. 2021. Risk in the circular food economy: Glyphosate-based herbicide res- idues in manure fertilizers decrease crop yield. Science of the Total Environment 750: 141422. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141422 Muoviyhdistys ry 2021. Biopohjaiset ja biohajoavat muovit. https://www.muoviyhdis- tys.fi/2020/03/03/biopohjaiset-ja-biohajoavat-muovit/ Viitattu 27.8.2021 Müller, M., Klein, A.-M., Scherer-Lorenze, M., Nock, C.A. & Staab, M. 2018. Tree genetic diversity increases arthropod diversity in willow short rotation coppice. Biomass and Bioenergy 108: 338–344. Mäkiranta, P., Hytönen, J., Aro, L., Maljanen, M., Pihlatie, M., Potila, H., Shurpali, N., Laine, J., Lohila, A.-L., Martikainen, P.J. & Minkkinen, K. 2007. Soil greenhouse gas emissions from afforested organic soil croplands and cutaway peatlands. Boreal Environment Research 12: 159–175. http://www.borenv.net/BER/pdfs/ber12/ber12-159.pdf Naukkarinen, V. 2021. Kosteikkoviljelyn kasviopas. Baltic Sea Action Group. 1. painos. Niemi, A. 2014. Energiapajun viljely ja käyttö vesien puhdistuksessa - teknistaloudellinen tar- kastelu. Pro gradu -tutkielma. Jyväskylän yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tie- dekunta, Bio- ja ympäristötieteiden laitos. 64 s. Niinemets, Ü. & Valladares, F. 2006. Tolerance to shade, drought, and waterlogging of temper- ate northern hemisphere trees and shrubs. Ecological Monographs 76: 521‒ 547. https://doi.org/10.1890/0012-9615(2006)076[0521:TTSDAW]2.0.CO;2 Nissen, L.M. & Lepp, N.W. 1997. Baseline concentrations of copper and zinc in shoot tissues of a range of Salix species. Biomass and Bioenergy 12: 115‒120. Noleto-Dias, C., Ward, J.L., Bellisai, A., Lomax, C. & Beale, M.H. 2018. Salicin-7-sulfate: A new salicinoid from willow and implications for herbal medicine. Fitoterapia 127: 166–172. https://doi.org/10.1016/j.fitote.2018.02.009 Nord-Larsen, T., Sevel, L. & Raulund-Rasmussen, K. 2015. Commercially grown short rotation coppice willow in Denmark: biomass production and factors affecting production. Bio- Energy Research 8: 325‒339. DOI 10.1007/s12155-014-9517-6 Nordberg, S. 1928. Vertaileva katsaus pajun viljelykseen ja sen edellytyksiin ulkomailla ja Suo- messa. Silva Fennica 9: 1‒63. Nurminen, N., Cerrone, D., Lehtonen, J., Parajuli, A., Roslund, M.I., Lönnrot, M., Ilonen, J., Toppari, J., Veijola, R., Knip, M., Rajaniemi, J., Laitinen, O.-H., Sinkkonen, A. & Hyöty, H. 2021. Land cover of early life environment modulates the risk of Type 1 Diabetes. Diabetes Care 2021 (May): dc201719. DOI: 10.2337/dc20-1719 Näsi, M. & Pohjonen, V. 1981. Green fodder from energy forest farming. Maataloustieteellinen Aikakauskirja 53: 161‒167. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 110 Olsson, R.T., Azizi Samir, M.A.S., Salazar-Alvarez, G., Belova, L., Ström, V., Berglund, L.A., Ikkala, O., Nogués, J. & Gedde, U. W. 2010. Making flexible magnetic aerogels and stiff mag- netic nanopaper using cellulose nanofibrils as templates. Nature Nanotechnology 5: 584–588. https://doi.org/10.1038/nnano.2010.155 Onkamo, H. 2016. Pajupuhdistamo kiinteistöjen jätevesiratkaisuna. Tampereen Ammattikor- keakoulu. LVI-tekniikka. 56 s. Pacaldo, R.S., Volk, T.A. & Briggs, R.D. 2013. Greenhouse gas potentials of shrub willow biomass crops based on below- and aboveground biomass inventory along a 19-year chronose- quence. BioEnergy Research 6: 252–262. http://dx.doi.org/10.1007/s12155-012-9250-y Palva, R. 2019. Konetyön kustannukset ja tilastolliset urakointihinnat. TTS:n julkaisuja 447. Työ- tehoseura ry. 16 s. Palva, R. 2021. Konetyön kustannukset ja tilastolliset urakointihinnat. TTS:n julkaisuja 457. Työ- tehoseura ry. 16 s. Parajuli, R., Knudsen, M.T., Djomo, S.N., Corona, A., Birkved, M. & Dalgaard, T. 2017. Environ- mental life cycle assessment of producing willow, alfalfa and straw from spring barley as feedstocks for bioenergy or biorefinery systems. Science of the Total Environment 586: 226‒240. 10.1016/j.scitotenv.2017.01.207 Parajuli, A., Hui, N., Puhakka, R., Oikarinen, S., Grönroos, M., Selonen, V.A.O., Siter, N., Kramna, N., Roslund, M.I., Vari, H.K., Nurminen, N., Honkanen, H., Hintikka, J., Sarkkinen, H., Ro- mantschuk, M., Kauppi, M., Valve, R., Činek, O., Laitinen, O-H., Rajaniemi, J., Hyöty, H. & Sinkkonen, A. 2020. Yard vegetation is associated with gut microbiota composition. Sci- ence of the Total Environment 15 Jan 2020: 136707. DOI: 10.1016/j.sci- totenv.2020.136707. Pat. WO2021181009A1. 2021. Recovery of high-value components from biomass. Luonnonva- rakeskus. (Ilvesniemi H., Kitunen V., & Maunuksela J.). https://patents.google.com/pa- tent/WO2021181009A1/en?oq=WO2021181009A1 Peacock, L., Herrick, S. & Harris, J. 2002. Interactions between the willow beetle Phratora vul- gatissima and different genotypes of Salix viminalis. Agricultural and Forest Entomol- ogy 4: 71‒79. https://doi.org/10.1046/j.1461-9555.2001.00128.x Pérez-Córdoba, L.J., Norton, I.T., Batchelor, H.K., Gkatzionis, K., Spyropoulos, F. & Sobral, P.J. 2018. Physico-chemical, antimicrobial and antioxidant properties of gelatin-chitosan based films loaded with nanoemulsions encapsulating active compounds. Food Hydro- colloids 79: 544–559. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2017.12.012 Perttu, K. 1999. Environmental and hygienic aspects of willow coppice in Sweden. Bio- mass and Bioenergy 16: 291‒297. Perttu, K. & Aronsson, P. 2000. Use and treatment of wastewater in vegetation filters of Salix. Final report; Utnyttjande och rening av avloppsvatten i vegetationsfilter av Salix. Swe- dish National Energy Administration. STEM-EO-00-8, Technical report, 8 p. Pesonen, J., Kuokkanen, T., Kaipiainen, E., Koskela, J., Jerkku, I., Pappinen, A. & Villa, A. 2014. Chemical and physical properties of short rotation tree species. European Journal of Wood and Wood Products 72: 769–777. https://doi.org/10.1007/s00107-014-0841-5 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 111 Piątczak, E., Dybowska, M., Płuciennik, E., Kośla, K., Kolniak-Ostek, J. & Kalinowska-Lis, U. 2020. Identification and accumulation of phenolic compounds in the leaves and bark of Salix alba (L.) and their biological potential. Biomolecules 10: 1391. https://doi.org/10.3390/ biom10101391 Pohjonen, V. 1974. Istutustiheyden vaikutus eräiden lyhytkiertoviljelyn puulajien ensimmäisen vuoden satoon ja pituuskasvuun. Silva Fennica 8(2): 115‒127. Pohjonen, V. 1991. Selection of species and clones for biomass willow forestry in Finland. Acta Forestalia Fennica 221. 58 p. Pohjonen, V. 1995. Puun lyhytkiertoviljely pelloilla. Teoksessa: Hytönen, J. & Polet, K. (toim.). Peltojen metsitysmenetelmät. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 581: 180–211. Pohjonen, V. 2015. Biomassapajun lajit ja lajikkeet Suomessa. AB Arvohiili OY, Abahoy. Moniste 98 s. Pop, C., Vodnar, D., Ranga, F. & Socaciu, C. 2013. Comparative antibacterial activity of different plant extracts in relation to their bioactive molecules, as determined by LC-MS analysis. Bulletin of the University of Agricultural Sciences & Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Animal Science & Biotechnologies 70(1). Puhakka, R., Rantala, O., Roslund, M.I., Laitinen, O.-H. & Sinkkonen, A. 2019. Greening daycare yards with biodiverse materials affords well-being, play and environmental relation- ships. International Journal of Environmental Research and Public Health 16 (16): 2948. DOI: 10.3390/ijerph16162948 Pulford, I.D. & Dickinson, N.M. 2006. Phytoremediation technologies using tree. In: Prasad, M.N.W., Sajwan, K.S. & Naidu, R. (eds.). Trace elements in Environment. pp. 393‒404. Pulford, I.D. & Watson, C. 2003. Phytoremediation of heavy metal-contaminated land by trees ‒ a review. Environment International 29: 529–540. Punshon, T. & Dickinson, N. 1999. Heavy metal resistance and accumulation characters in wil- lows. International Journal of Phytoremediation 1(4): 361–385. Qaseem, M.F., Shaheen, H. & Wu, A.M. 2021. Cell wall hemicellulose for sustainable industrial utilization. Renewable & Sustainable Energy Reviews 144: 110996, https://doi.org/ 10.1016/j.rser.2021.110996 Quosdorf, S., Schuetz, A. & Kolodziej, H. 2017. Different inhibitory potencies of oseltamivir car- boxylate, zanamivir, and several tannins on bacterial and viral neuraminidases as as- sessed in a cell-free fluorescence-based enzyme inhibition assay. Molecules 22(11): 1989. DOI: 10.3390/molecules22111989 Rajala, T. 1987. Kuoripaju punontamateriaalina. Kuopion koti- ja taideteollisuusoppilaitos. Lop- putyö. 93 s. Ramírez-Restrepo, C. A., Barry, T. N., Marriner, A., López-Villalobos, N., McWilliam, E. L., Lassey, K. R., & Clark, H. 2010. Effects of grazing willow fodder blocks upon methane production and blood composition in young sheep. Animal Feed Science and Technology, 155(1): 33–43. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 112 Ramos, P., Moreirinha, C., Silva, S., Costa, E. M., Veiga, M., Coscueta, E., Santos, S., Almeida, A., Pintado, M.M., Freire, C., Silva, A. & Silvestre, A. 2019. The health-promoting potential of Salix spp. bark polar extracts: Key insights on phenolic composition and in vitro bio- activity and biocompatibility. Antioxidants 8(12): 609. https://doi.org/10.3390/an- tiox8120609 Ramziia, S., Ma, H., Yao, Y., Wei, K. & Huang, Y. 2018. Enhanced antioxidant activity of fish gelatin–chitosan edible films incorporated with procyanidin. Journal of Applied Polymer Science 135(10): 45781. DOI: 10.1002/app.45781 Rasa, K., Heikkinen, J., Hannula, M., Arstila, K., Kulju, S. & Hyväluoma, J. 2018. How and why does willow biochar increase a clay soil water retention capacity. Biomass and Bioenergy 119: 346‒353. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2018.10.004 Rasa, K., Viherä-Aarnio, A., Rytkönen, P., Hyväluoma, J., Kaseva, J., Suhonen, H. & Jyske, T. 2021. Quantitative analysis of feedstock structural properties can help to produce willow bio- char with homogenous pore system. Industrial Crops and Products 166(2021): 113475. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113475 Rather, L.J., Akhter, S., Padder, R.A., Hassan, Q.P., Hussain, M., Khan, M.A. & Mohammad, F. 2017. Colorful and semi durable antioxidant finish of woolen yarn with tannin rich ex- tract of Acacia nilotica natural dye. Dyes and Pigments 139: 812–819. https://doi.org/ 10.1016/J.DYEPIG.2017.01.018 Rather, L.J., Shahid-Ul-Islam, Shabbir, M., Bukhari, M.N., Shahid, M., Khan, M.A. & Mohammad, F. 2016. Ecological dyeing of Woolen yarn with Adhatoda vasica natural dye in the pres- ence of biomordants as an alternative copartner to metal mordants. Journal of Environ- mental Chemical Engineering 4: 3041–3049. https://doi.org/10.1016/J.JECE.2016.06.019 Reeves, R.D., Baker, A.J.M., Jaffre, T., Erskine, P.D., Echevarria, G. & van der Ent, A. 2017. A global database for plants that hyperaccumulate metal and metalloid trace elements. New Phytologist 218: 407‒411. Reinikainen, O., Hytönen, J. & Issakainen, J. 2012. Biomass energy production methods on cut- away peatland: two-year results. In: Bioenergy from forest 2012. Book of Proceedings, p. 248‒253. Riddell-Black, D. 1993. A review of the potential for the use of trees in the rehabilitation of contaminated land. WRc Report CO 3467. Water Re-search Centre, Medmenham. Roslund, M.I., Rantala, S., Oikarinen, S., Puhakka, R., Hui, N., Rantalainen, A.-L., Laitinen, O.-H., Hyöty, H. & Sinkkonen, A. 2019. Endocrine disruption and commensal bacteria altera- tion associated with gaseous and soil PAH contamination among daycare children. En- vironment International 130 (9): 104894. DOI: 10.1016/j.envint.2019.06.004 Roslund, M.I., Puhakka, R., Grönroos, M., Nurminen, N., Oikarinen, S., Gazali, A.M., Činek, O., Kramná, L., Siter, N., Vari, H.J., Soininen, L., Parajuli, A., Rajaniemi, J., Kinnunen, T., Laitinen, O.-H., Hyöty, H. & Sinkkonen, A. 2020. Biodiversity intervention enhances im- mune regulation and health-associated commensal microbiota among daycare chil- dren. Science Advances 6 (42): eaba2578. DOI: 10.1126/sciadv.aba 2578 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 113 Roslund, M.I., Puhakka, R., Soininen, L., Oikarinen, S., Grönroos, M., Nurminen, N., Kramna, L., Činek, O., Jumpponen, A., Rajaniemi, J., Laitinen, O.H., Hyöty, H. & Sinkkonen, A. 2021. Long-term biodiversity intervention shapes health-associated commensal microbiota among urban day-care children. Environment International 157 (December 2021): 106811. DOI: 10.1016/j.envint.2021.106811 Rossi, P. 1982. Hirvien aiheuttamat satomenetykset pajuviljelmällä. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 76. 12 s. Roy, R., Labelle, S. & Mehta, P. 2005. Phytoremediation of heavy metal and PAH-contaminated brownfield sites. Plant and Soil 272: 277–290. Royal Society of Chemistry. 2021. Polymers in liquid formulations. Technical report: A landscape view of the global PLFs market. https://www.rsc.org/globalassets/22-new-perspecti- ves/sustainability/liquid-polymers/rsc-polymer-liquid-formulations-technical-re- port.pdf Ruokavirasto. 2021a. Viljelijätukien hakuopas 2021. https://www.ruokavirasto.fi/globalas- sets/viljelijat/oppaat/hakuoppaat/koko_viljelijatukien_hakuopas_2021.pdf. [Viitattu 9.6.2021]. Ruokavirasto. 2021b. Täydentävien ehtojen opas 2021. Rytter, R.-M. 2001. Biomass production and allocation, including fine-root turnover, and annual N uptake in lysimeter-grown basket willows. Forest Ecology and Management 140: 177– 192. Rytter, R.-M. 2012. The potential of willow and poplar plantations as carbon sinks in Sweden. Biomass and Bioenergy 36: 86–95. doi:10.1016/j.biombioe.2011.10.012 Rytter, R.-M. & Hansson, A.-C. 1996. Seasonal amount, growth and depth distribution of fine roots in an irrigated and fertilized Salix viminalis L. plantation. Biomass and Bioenergy 11: 129–137. https://doi.org/10.1016/0961-9534(96)00023-2 Rytter, R.-M., Rytter, L. & Högbom, L. 2015. Carbon sequestration in willow (Salix spp.) planta- tions on former arable land estimated by repeated field sampling and C budget calcu- lation. Biomass and Bioenergy 83: 483–492. http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe. 2015.10.009 Räisänen, R., Primetta, A. & Niinimäki, K. 2015. Luonnonväriaineet. Helsinki: Maahenki Oy. Toi- nen, korjattu painos. 288 s. ISBN 978-952-301-128-1. Räisänen, R., Primetta, A., Nikunen, S., Honkalampi, U., Nygren, H., Pihlava, J.M., Berghe, I.V. & Wright, A.V. 2020. Examining safety of biocolourants from fungal and plant sources- examples from Cortinarius and Tapinella, Salix and Tanacetum spp. and dyed woollen fabrics. Antibiotics 9(5): 266. https://doi.org/10.3390/antibiotics9050266 Saarsalmi, A. 1984. Vesipajun biomassan tuotos sekä ravinteiden ja veden käyttö. Folia Foresta- lia 602. 29 s. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 114 Salam, M.M.A., Kaipiainen, E., Mohsin, M., Villa, A., Kuittinen, S., Pulkkinen, P., Pelkonen, P., Mehtätalo, L. & Pappinen, A. 2016. Effects of contaminated soil on the growth perfor- mance of young Salix (Salix schwerinii EL Wolf) and the potential for phytoremediation of heavy metals. Journal of Environmental Management 183: 467–477. doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.08.082 Salam, M.M.A., Mohsin, M., Pulkkinen, P., Pelkonen, P. & Pappinen, A. 2019a. Effects of soil amendments on the growth response and phytoextraction capability of a willow variety (S. viminalis × S. schwerinii × S. dasyclados) grown in contaminated soils. Ecotoxicology and Environmental Safety 171: 753–770. Salam M.M.A., Mohsin, M., Kaipiainen, E., Villa, A., Kuittinen, S., Pulkkinen, P., Pelkonen, P. & Pappinen, A. 2019b. Biomass growth variation and phytoextraction potential of four Sa- lix varieties grown in contaminated soil amended with lime and wood ash. International Journal of Phytoremediation 21: 1329‒1340. https://doi.org/10.1080/15226514. 2019.1633257 Salam, M.M.A., Mohsin, M., Rasheed, F., Ramzan, M., Zafar, Z. & Pulkkinen, P. 2020. Assessment of European and hybrid aspen clones efficiency based on height growth and removal percentage of petroleum hydrocarbons ‒ a field trial. Environmental Science and Pollu- tion Research 27: 45555–45567. Sandberg, D. 2019. Lövträ i snickerier och möbler. In: Thörnqvist, T. (red.) Quercus ‒ Eken och andra lövträd. Ekfrämjandet 75 år 1944–2019. Ekfrämjandet, 240 s. ISBN: 9789151935539 Sander, M.L. & Ericsson, T. 1998. Vertical distributions of plant nutrients and heavy metals in Salix viminalis stems and their implications for sampling. Biomass and Bioenergy 14: 57–66. Saracila, M., Tabuc, C., Panaite, T.D., Papuc, C.P., Olteanu, M. & Criste, R.D. 2018. Effect of the dietary willow bark extract (Salix alba) on the caecal microbial population of broilers (14-28 days) reared at 32°C. Agriculture for Life, Life for Agriculture Conference Pro- ceedings 1(1): 155–161. https://doi.org/10.2478/alife-2018-0023 Sartori, F., Lal, R., Ebinger, M.H. & Parrish, D.J. 2006. Potential soil carbon sequestration and CO2 offset by dedicated energy crops in the USA. Critical Reviews in Plant Sciences 25(5): 441–472. https://doi.org/10.1080/07352680600961021 Satyanarayana, K.G., Arizaga, G.G.C. & Wypych, F. 2009. Biodegradable composites based on lignocellulosic fibers – an overview. Progress in Polymer Science 34: 982–1021. ISSN 0079-6700, https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2008.12.002. Schmid, B., Kötter, I. & Heide, L. 2001. Pharmacokinetics of salicin after oral administration of a standardised willow bark extract. European Journal of Clinical Pharmacology 57: 387– 391. https://doi.org/10.1007/S002280100325 Seiskari, P. 1956. Hirven, metsäjäniksen ja riekon suosimista pajulajeista. Suomen Riista 10: 7–17. Sennerby-Forsse, L. 1985. Clonal variation of wood specific gravity, moisture content and stem bark percentage in 1-year-old shoots of 20 fast-growing Salix clones. Canadian Journal of Forest Research 15: 531‒534. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 115 Sennerby-Forsse, L. 1989. Wood structure and quality in natural stands of Salix caprea L. and Salix pentandra L. Studia Forestalia Suecica 182. 17 s. Sevel, L., Nord-Larsen, T. & Raulund-Rasmussen, K. 2012. Biomass production of four willow clones grown as short rotation coppice on two soil types in Denmark. Biomass and Bio- energy 46: 664‒672. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.06.030 Sevel, L., Nord-Larsen, T., Ingerslev, M., Jørgensen U. & Raulund-Rasmussen K. 2014a. Fertiliza- tion of SRC willow, I: Biomass production response. BioEnergy Research. 7: 319–328. https://doi.org/10.1007/s12155-013-9371-y Sevel, L., Ingerslev, M., Nord-Larsen, T., Jørgensen, U., Holm, P., Schelde, K. Raulund-Rasmussen, K. 2014b. Fertilization of SRC willow, II: Leaching and element balances. BioEnergy Re- search 7: 338–352. https://doi.org/10.1007/s12155-013-9370-z Shahid, M., Shahid-Ul-Islam & Mohammad, F. 2013. Recent advancements in natural dye ap- plications: A review. Journal of Cleaner Production 53: 310–331. https://doi.org/ 10.1016/j.jclepro.2013.03.031 Shara, M. & Stohs, S.J. 2015. Efficacy and safety of white willow bark (Salix alba) extracts. Phy- totherapy Research 29(8): 1112–1116. doi: 10.1002/ptr.5377. Sihvonen, J., Leinonen, A. & Villa, A. 2013. Pajun korjuu, varastointi ja toimitus laitokselle – tehtäväraportti. Energiapajun kestävä tuotanto ja käyttö -projekti, VTT. 81 s. Siipola, V., Tamminen, T., Källi, A., Lahti, R., Romar, H., Rasa, K., Keskinen, R., Hyväluoma, J., Hannula, M. & Wikberg, H. 2018. Effects of biomass type, carbonization process, and activation method on the properties of bio-based activated carbons. BioResources 13: 5976‒6002. https://doi.org/10.15376/biores.13.3.5976-6002. Sillanpää, P. 2007. Öljyhiilivedyillä saastuneen maan puhdistaminen puiden avulla. Pirkanmaan Ympäristökeskus. Tampere 2007, 91 s. Silvan, N. & Hytönen, J. 2016. Impact of ash-fertilization and soil preparation on soil respiration and vegetation colonization on cutaway peatlands. American Journal of Climate Change 5: 178–192. http://www.scirp.org/journal/ajcc http://dx.doi.org/10.4236/ajcc.2016.52017 Singh, R., Jain, A., Panwar, S., Gupta, D. & Khare, S. K. 2005. Antimicrobial activity of some natural dyes. Dyes and Pigments 66: 99–102. https://doi.org/10.1016/J.DYEPIG.2004.09.005 Soimakallio, S., Sankelo, P., Kopsakangas-Savolainen, M., Sederholm, C., Auvinen, K., Heinonen, T., Johansson, A., Judl, J., Karhinen, S., Lehtoranta, S., Räsänen, S. & Savolainen, H. 2020. Tekninen raportti: Turpeen rooli ja sen käytöstä luopumisen vaikutukset Suomessa. Sitra. 182 s. https://media.sitra.fi/2020/06/31150012/turpeen-rooli-ja-sen-kaytosta- luopumisen-vaikutukset-suomessa-tekninen-raportti.pdf (haettu 19.8.2021). Soinne, H., Keskinen, R., Heikkinen, J., Hyväluoma, J., Uusitalo, R., Peltoniemi, K., Velmala, S., Pennanen, T., Fritze, H., Kaseva, J., Hannula, M. & Rasa, K. 2020. Are there environmental or agricultural benefits in using forest residue biochar in boreal agricultural clay soil? Science of the Total Environment. 731. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138955. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 116 Solarte-Toro, J.C., Rueda-duran, C.A., Ortiz-sanchez, M. & Cardona, C. 2021. A comprehensive review on the economic assessment of biorefineries: The first step towards sustainable biomass conversion. Bioresource Technology Reports 15 Article 100776. 10.1016/j.biteb.2021.100776 Spolaore, P., Joannis-Cassan, C., Duran, E. & Isambert, A. 2006. Commercial applications of mi- croalgae. Journal of Bioscience and Bioengineering 101: 87–96. https://doi.org/ 10.1263/jbb.101.87 Stott, K. 1984. Improving the biomass potential of willow by selection and breeding. In: Perttu, K. (ed.) Ecology and management of forest biomass production systems. Department of Ecological & Environmental Research, Swedish University of Agricultural Sciences, Re- ports 15: 233‒260 (viitattu julkaisussa: Pohjonen 1991) Sulima, P., Krauze-Baranowska, M. & Przyborowski, J. A. 2017. Variations in the chemical com- position and content of salicylic glycosides in the bark of Salix purpurea from natural locations and their significance for breeding. Fitoterapia 118: 118–125. https://doi.org /10.1016/J.FITOTE.2017.03.005 Suomen biotalousstrategia 2014. https://www.biotalous.fi/wp-content/uploads/2015/01/Suo- men_biotalousstrategia_2014.pdf Suomen metsäkeskus. 2020. Pellonmetsityshankkeiden pinta-alat vuosina 2010–2019. Julkai- sematon aineisto. Suuronen, J.-P. & Jyske, T. 2019. Noninvasive investigation of phloem structure by 3D synchro- tron X-ray microtomography. In: Johannes, Liesche (ed.), Phloem – Methods and Proto- cols. Humana, New York, NY. p. 37‒54. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9562-2_4. Syverud, K. & Stenius, P. 2009. Strength and barrier properties of MFC films. Cellulose 16: 75– 85. https://doi.org/10.1007/s10570-008-9244-2 Tahvanainen, L. 1995. Pajun viljelyn perusteet. Joensuun yliopisto, Metsätieteellinen tiedekunta. Silva Carelica 30, 86 s. ISBN 951-708-308-4. Tahvanainen, J., Helle, E., Julkunen-Tiitto, R. & Lavola, A. 1985. Phenolic compounds of willow bark as deterrents against feeding by mountain hare. Oecologia 65: 319‒323. Tahvanainen, L. & Rytkönen, V.-M. 1999. Biomass production of Salix viminalis in southern Fin- land and the effect of soil properties and climate conditions on its production and sur- vival. Biomass and Bioenergy 16: 103‒117. Talbot, R.J., Etherington, J.R. & Bryant, J.A. 1987. Comparative studies of plant growth and dis- tribution in relation to waterlogging. XIL Growth, photosynthetic capacity and metal ion uptake in Salix caprea and S. cinerea ssp. oleifolia. New Phytologist 105: 563‒574. Tampereen kaupunki. 2020. Puulajikokeilla etsitään uusia, ilmastonmuutokseen sopeutuvia kaupunkipuulajeja. Nettisivusto. https://www.tampere.fi/tampereen-kaupunki/ajankoh- taista/tiedotteet/2020/11/24112020_3.html Julkaistu 24.11.2020, viitattu 24.9.2021. Tangahu, B.V., Rozaimah, S., Abdullah, S., Basri, H., Idris, M., Anuar, N.& Mukhlisin, M. 2011. A Review on heavy metals (As, Pb, and Hg) uptake by plants through phytoremediation. International Journal of Chemical Engineering Volume 2011, Article ID 939161, 31 p. doi:10.1155/2011/939161. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 117 Tapio, E. 1965. Pajunviljely ja sen mahdollisuudet Suomessa. Konekirjoite Helsingin yliopiston kasvinviljelytieteen laitoksella. 109 s. Tawfeek, N., Mahmoud, M.F., Hamdan, D.I., Sobeh, M., Farrag, N., Wink, M. & El-Shazly, A.M. 2021. Phytochemistry, pharmacology and medicinal uses of plants of the genus Salix: An updated review. Frontiers in Pharmacology 12: 593856. https://doi.org/10.3389 /fphar.2021.593856 Tienaho, J., Reshamwala, D., Sarjala, T., Kilpeläinen, P., Liimatainen, J., Dou, J., Viherä-Aarnio, A., Linnakoski, R., Marjomäki, V. & Jyske, T. 2021. Salix spp. bark hot water extracts show antiviral, antibacterial, and antioxidant activities – the bioactive properties of 16 clones. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021 .797939 Tilastokeskus. 2021a. Rahanarvomuunnin. https://www.stat.fi/tup/laskurit/rahanarvonmuun- nin.html. Tilastokeskus. 2021b. Energian hinnat [verkkojulkaisu]. ISSN=1799-7984. Helsinki. http://www.stat.fi/til/ehi/meta.html. [Viitattu 5.1.2022]. Tilastokeskus, 2021c. National Inventory report. https://www.stat.fi/static/media/uploads/tup/ khkinv/fi_nir_un_2019_2021_04_14.pdf Toivonen, R. & Tahvanainen, L. 1998. Profitability of willow cultivation for energy production in Finland. Biomass and Bioenergy 15(1): 27-37. https://doi.org/10.1016/S0961-9534(97) 10056-3. Tolonen, A. 2021. No more plastic wrap? Students create novel biobased packaging for cucum- bers. Aalto University News. Viitattu 18.10.2021: https://www.aalto.fi/en/news/no- more-plastic-wrap-students-create-novel-biobased-packaging-for-cucumbers Toman, R., Karácsonyi, Š. & Kubačková, M. 1975. Studies on the pectin present in the bark of white willow (Salix alba L.): Fractionation and acidic depolymerization of the water-sol- uble pectin. Carbohydrate Research 43(1): 111–116. https://doi.org/10.1016/S0008- 6215(00)83977-4 Toome, M., Heinsoo, K. & Luik, A. 2006. Abundance of willow rust (Melampsora sp.) on different willow clones in Estonian energy forest plantations. Proceedings of the Estonian Acad- emy of Sciences, Biology and Ecology 55(4): 308‒317. Traunfeld, J.H. & Clement, D.L. 2001. Lead in garden soils. Home and Garden, Maryland Coop- erative Extention, University of Maryland. http://www.hgic.umd .edu/ media/docu- ments/hg18.pdf. Tuhkanen, E.-M. 2015. Monimuotoista ja kestävää liikennevihreää. Tie & Liikenne 85(3): 4‒7. Tuhkanen, E.-M. 2016. Matalia, kestäviä pensaita liikenneympäristöön. Puutarha & kauppa 20 (7): 22‒23. Turun kaupunki. 2021. Tiedote 18.6.2021. https://www.epressi.com/tiedotteet/kaupungit-ja- kunnat/turku-haluaa-olla-suomen-suurin-kaupunkipuuarboretum.html. Viitattu 20.9.2021. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 118 Turunen, M., Hyväluoma, J., Heikkinen, J., Keskinen, R., Kaseva, J., Hannula, M. & Rasa, K. 2020. Quantifying the pore structure of different biochars and their impacts on the water re- tention properties of Sphagnum moss growing media. Biosystems Engineering. 191: 96‒ 106. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.01.006 Uranga, J., Puertas, A.I., Etxabide, A., Dueñas, M.T., Guerrero, P. & De La Caba, K. 2019. Citric acid-incorporated fish gelatin/chitosan composite films. Food Hydrocolloids 86: 95–103. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2018.02.018 Usmani, Z., Sharma, M., Awasthi, A.K., Lukk, T., Tuohy, M.G., Gong, L., Nguyen-Tri, P., Goddard, A.D., Bill, R.M., Nayak, S.C. & Gupta, V.K. 2021. Lignocellulosic biorefineries: the current state of challenges and strategies for efficient commercialization. Renewable & Sustai- nable Energy Reviews 148. Article 111258. 10.1016/j.rser.2021.111258 Vallinkoski, V.-M., Hassinen, V. & Servomaa, K. 2007. Hybridihaapa metalleilla pilaantuneen alueen kasvikunnostuksessa. Pohjois-Savon Ympäristökeskuksen Raportteja 2/2007. Valtioneuvoston asetus 8.1.2015/5 maatalouden tukien tukialueista ja niiden saaristoksi luetta- vista osa-alueista. https://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/2015/20150005. [Viitattu 8.9.2021]. Vanbeveren, S.P.P., Schweier, J., Berhongaray, G. & Ceulemans, R. 2014. Operational short ro- tation woody crop plantations: Manual or mechanised harvesting? Biomass and Bioen- ergy 72: 8‒18. Vanbeveren, S.P.P., Spinelli, R., Eisenbies, M., Schweier, J., Mola-Yudego, B., Magagnotti, N., Acuna, M., Dimitriou, I. & Ceulemans, R. 2017. Mechanised harvesting of short-rotation coppices. Renewable & Sustainable Energy Reviews 76: 90–104. https://doi.org/ 10.1016/j.rser.2017.02.059. Vanbeveren, S.P.P. & Ceulemans, R. 2019. Biodiversity in short-rotation coppice. Renewable & Sustainable Energy Reviews 111: 34–43. Vankar, P.S. 2000. Chemistry of natural dyes. Resonance 5: 73–80. https://doi.org/10.1007/ bf02836844 Vapo Oy. 2021. Kuiviketurve irtona. https://kauppa.vapo.fi/tuotteet/irtokuivike/. Viitattu 8.11.2021. Veijalainen, N., Jakkila, J., Nurmi, T., Vehviläinen, B., Marttunen, M. & Aaltonen, J. 2012. Suomen vesivarat ja ilmastonmuutos – vaikutukset ja muutoksiin sopeutuminen. WaterAdapt- projektin loppuraportti (Suomen ympäristökeskus, 2012) Suomen ympäristö 16/2012. Vervaeke, P., Luyssaert, S., Mertens, J., Meers, E., Tack, F.M.G. & Lust, N. 2003. Phytoremediation prospects of willow stands on contaminated sediment: a field trial. Environmental Pol- lution 126: 275-282. https://doi.org/10.1016/S0269-7491(03)00189-1 Verwijst, T., Elowson, S., Li, X. & Leng, G. 1996. Production losses due to a summer frost in a Salix viminalis short-rotation forest in southern Sweden. Scandinavian Journal of For- est Research 11(1–4): 104–110. https://doi.org/10.1080/02827589609382917 Viherä-Aarnio, A. 1987. Lyhytkiertoviljelmillä kasvatettavien pajujen (Salix spp. L.) risteytysjalos- tuksen tuloksia. Pro gradu -työ. Helsingin yliopisto, kasvinjalostustieteen laitos. 93 s. + liitteet. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 119 Viherä-Aarnio, A. 1988. Willow breeding in the Finnish Forest Research Institute. International Energy Agency, Proceedings from Willow Breeding Symposium, Uppsala August 31‒ September 1, 1987. Swedish University of Agricultural Sciences, Dept. of Forest Genetics, Research Notes 41:35‒39. Viherä-Aarnio, A. 1989. Pajut jalostuksen kohteena. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 328: 77‒86. Viherä-Aarnio, A. & Saarsalmi, A. 1994. Growth and nutrition of willow clones. Silva Fennica 28(3): 177‒188. Viherä-Aarnio, A. & Hytönen, J. 2020a. Humboldtinpaju Argentiinassa ‒ uhkat ja geneettinen suojelu. Sorbifolia 51(1): 3‒11. Viherä-Aarnio, A. & Hytönen, J. 2020b. Pajumetsätaloutta Argentiinassa. Sorbifolia 51(2): 78‒87. Viholainen, I. 2017. Pajun viljely ja salaojitus – katsaus kirjallisuuteen. Luonnonhoidon koulutus LUOKO ry. https://www.salaojayhdistys.fi/wp-content/uploads/2017/03/Pajun-viljely- ja-salaojitus.pdf. Välimaa, A.L., Mäkinen, S., Mattila, P., Marnila, P., Pihlanto, A., Mäki, M., & Hiidenhovi, J. 2019. Fish and fish side streams are valuable sources of high-value components. Food Quality and Safety 3(4): 209–226. DOI: 10.1093/fqsafe/fyz024 Väre, H. 2022. Vannepajun tieteellisestä nimestä. Käsikirjoitus. Väre, H., Saarinen, J., Kurtto, A. & Hämet-Ahti, L. 2021. Suomen puu- ja pensaskasvio. Dendro- logian Seura, Helsinki. 552 s. ISBN 978-951-96557-4-1. Wang, G., Li, Q., Gao, X. & Wang, X.C. 2019. Sawdust-derived biochar much mitigates VFAs accumulation and improves microbial activities to enhance methane production in ther- mophilic anaerobic digestion. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 7: 2141‒2150. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b04789. Wang, G., Zhang, Q., Du, W., Aia, F., Yin, Y., Jia, R. & Guo, H. 2021. Microbial communities in the rhizosphere of different willow genotypes affect phytoremediation potential in Cd con- taminated soil. Science of The Total Environment 769. https://doi.org/10.1016/j.sci- totenv.2021.145224 Ward, J.L., Wu, Y., Harflett, C., Onafuye, H., Corol, D., Lomax, C., Macalpine, W.J., Cinatl, J., Wass, M., Michaelis, M. & Beale, M.H. 2020. Miyabeacin: A new cyclodimer presents a potential role for willow in cancer therapy. Scientific Reports 10: 6477. https://doi.org/ 10.1038/s41598-020-63349-1 Watson, C., Pulford, I.D. & Riddell-Black, D. 2003. Screening of willow species for resistance to heavy metals: Comparison of performance in a hydroponics system and field trials. In- ternational Journal of Phytoremediation 5(4): 351‒365. DOI: 10.1080/1522651030935 9042 Werdin, J., Fletcher, T.D., Rayner, J.P., Williams, N.S.G. & Farrell, C. 2020. Biochar made from low density wood has greater plant available water than biochar from high density wood. Science of the Total Environment 705: 135856. https://doi.org/10.1016/j.sci- totenv.2019.135856. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 120 Wiesneth, S., Petereit, F. & Jürgenliemk, G. 2015. Salix daphnoides: A Screening for Oligomeric and Polymeric Proanthocyanidins. Molecules 20(8): 13764–13779. https://doi.org/ 10.3390/molecules200813764 Whittaker, C. Yates, N.E., Powers, S.J., Misselbrook, T. & Shield, I. 2018. Dry matter losses and quality changes during short rotation coppice willow storage in chip or rod form. Bio- mass and Bioenergy 112: 29‒36. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2018.02.005. Wilkinson, A.G. 1999. Poplars and willows for soil erosion control in New Zeeland. Biomass and Bioenergy 16: 263‒274. Xiong, S. & Finell, M. 2009. Willow and hemp in Sweden. In: Lötjönen, T (ed.). Energy from field energy crops - a handbook for energy producers. Jyväskylä Innovation Oy & MTT Agri- food Research Finland. p. 24–28. Xiong, X., Yu, I.K.M., Cao, L., Tsang, D.C.W., Zhang, S. & Ok, Y.S. 2017. A review of biochar catalyst for chemical synthesis, biofuel production and pollution control. Bioresource Technol- ogy 246: 254‒270. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.06.163. Zaiter, A., Becker, L., Petit, J., Zimmer, D., Karam, M.-C., Baudelaire, É., Scher, J. & Dicko, A. 2016. Antioxidant and antiacetylcholinesterase activities of different granulometric classes of Salix alba (L.) bark powders. Powder Technology 301: 649–656. https://doi.org/ 10.1016/j.powtec.2016.07.014 Zouboulis, A. & Tolkou A. 2015. Effect of climate change in wastewater treatment plants: re- viewing the problems and solutions. In: Shrestha S., Anal A., Salam P. & van der Valk, M. (eds.). Managing water resources under climate uncertainty. Springer Water, Switzer- land. Åhman, I. & Larsson, S. 1994. Genetic improvement of willow (Salix) as a source of bioenergy. Norwegian Journal of Agricultural Sciences. Supplement No. 18: 47‒56. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 121 Liitteet Liite 1 Pajuntuotannon kannattavuuslaskelmien oletukset Pajuntuotannon kannattavuuden mittarina käytettiin investoinnin nettonykyarvoa (NNA), jolla tarkoitetaan tulo- ja menovirtojen nykyarvon erotusta (Copeland & Weston 1988). Tuotanto- kustannuksiin luettiin viljelmän perustamisen, sen hoidon ja lopettamisen kustannukset sekä polttohakkeen tai tuoreen pajuhakkeen tuotantokustannukset viljelmältä käyttöpaikalle. Lisäksi laskettiin pajuhakkeen mahdollista biojalostamo-, kuivike- ym. käyttöä ajatellen viljelmän elin- kaaren (19–20 vuotta) aikaiset keskimääräiset tuotantokustannukset kuivamassatonnia kohti sekä kannattavan tuotannon edellyttämät tuoreen pajuhakkeen vähimmäishinnat käyttöpai- kalla. Pajuntuotannon kannattavuuslaskelmat tehtiin 0–5 %:n korkokannoilla erikseen maatalous- maalle ja turpeennostosta vapautuneille suonpohjille. Kivennäis- ja turvemaapeltojen toimen- pideketjut ja biomassatuotokset oletettiin samanlaisiksi, koska tutkimusten mukaan hyvään lopputulokseen on mahdollisuus päästä molemmilla kasvupaikoilla. Laskelmissa oletettiin pa- juviljelmän perustamisen lähtötilanteeksi hyväkasvuinen peltomaa, joka ei tarvitse peruskun- nostusta. Pajukasvusto korjattiin kolmen vuoden välein yhteensä kuusi kertaa. Vuotuiseksi kui- vamassatuotokseksi oletettiin 7–10 tn/ha, vaikka tulokset käytännön pajuviljelmillä ovat pää- sääntöisesti olleet heikompia (esim. Mola-Yudego & Aronsson 2008). Valittu alaraja perustuu Mola-Yudegon (2010) arvioon, jonka mukaan pajun vuotuinen kuivamassatuotos voi Suomessa ihanteellisissa olosuhteissa olla maatalousmaalla keskimäärin 6,8 tn/ha. Pajulohkon pinta-alaksi oletettiin 10 ha, jota pidetään keskitetyn viljelmän vähimmäispinta-alana (Carbons Finland Oy 2021). Toimenpiteiden ajoitus sekä hehtaarikohtaiset energiapajun tuotantokustannukset on esitetty taulukossa 1. Suurempi kosteus lisäsi tuoreena käytettävän pajuhakkeen kuljetuskustannuksia noin kahdella eurolla kuivatonnia kohti. Polttohakkeesta saadut diskonttaamattomat myynti- tulot kiertoaikaa (3 v) kohti vaihtelivat välillä 1 863–3993 €/ha pajun biomassatuotoksesta ja hakkeen hinnasta (20, 25 tai 30 €/MWh) riippuen. Myös maataloustuet huomioon ottava esi- merkkilaskelma tehtiin C2-tukialueelle (Valtioneuvoston asetus 8.1.2015/5), jossa energiapajun viljelyyn sai perus- ja viherryttämis- sekä yleistä hehtaaritukea yhteensä 180 €/ha vuonna 2021 (Ruokavirasto 2021). Laskelmissa oletettiin, että vuosittain maksettava tuki jatkuu samantasoi- sena viljelmän koko elinkaaren ajan, eikä tukioikeuksia tarvitse ostaa markkinoilta. Myöskään maanvuokria tai maanhankintaan liittyviä pääomakustannuksia ei otettu huomioon. Pajun vil- jely lisää salaojien tukkeutumisen riskiä (Viholainen 2017), mutta mahdollisia salaojien huuh- telu- tai uusimiskustannuksia ei sisällytetty laskelmiin. Pajunkasvatuksen tuotantopanosten hinnat selvitettiin toukokuussa 2021 niitä myyviltä yrityk- siltä tai julkisista lähteistä, ja tilastoidut kustannukset deflatoitiin saman ajankohdan kustan- nustasoon kuluttajahintaindeksin avulla (Tilastokeskus 2021a). Maatalousurakoinnin kustan- nuksiin luettiin tuoreimpien julkaistujen yksikkökustannusten (Palva 2021) lisäksi koneiden siir- rot (Palva 2019), joiden oletettiin kestävän kullakin kerralla yhteensä tunnin verran 10 ha:n vil- jelmää kohti. Lannoitteeksi valittiin ne tuotteet, joiden ravinnesuhteiden ja ravinteiden liukoisuuden katsot- tiin vastaavan parhaiten pajun vaatimuksia pelloilla ja suonpohjilla (ks. luku 4.3.2). Lisäksi pel- loille laskettiin vaihtoehto, jossa kaupallisten lannoitteiden asemesta käytettiin nautatiloilta Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 122 saatavaa ilmaista lietelantaa. Tällöin ainoastaan lietteen kuljetuksen ja levityksen kustannukset sisällytettiin laskelmiin. Lietteen kuljetusmatkaksi oletettiin 10 km, koska pajunviljelyyn ohjau- tuu todennäköisesti kaukana tilakeskuksesta sijaitsevia peltolohkoja. Nitraattidirektiivi (Valtio- neuvoston asetus 1250/2014) rajoittaa viljelmälle vuoden aikana levitettävän, koostumuksel- taan tyypillisen lietelannan (N 2,8 kg/m3, josta liukoinen N 1,7 kg/m3; P 0,5 kg/m3; K 2,8 kg/m3; Eurofins 2021) enimmäismääräksi 61 m3/ha. Tämä lietemäärä ei todennäköisesti riitä täyttämään pajun ravinnetarvetta, mutta vuosittainen koneellinen lannoitus ei ole mahdol- lista normaaliin tapaan istutetuilla pajuviljelmillä kasvustoa vaurioittamatta. Siksi lannoitukset oletettiin tehtäväksi ainoastaan kasvuston alasleikkuun sekä kolmen vuoden välein toistuvan korjuun jälkeen viimeistä korjuukertaa lukuun ottamatta. Lannoituksen mahdollisen alimitoi- tuksen ei kuitenkaan oletettu vähentävän biomassatuotosta. Suomen nykyinen pajunviljelypinta-ala on toistaiseksi pieni, joten tehokkaiksi todettujen, suo- rahaketukseen perustuvien korjuuketjujen käyttö ei vielä ole perusteltua. Siksi pajuviljelmät oletettiin hakattavaksi keräilykaatona energiapuun korjuuseen kehitetyllä, kaivinkonesovittei- sella Risupeto-kaatopäällä (Laitila & Väätäinen 2021), jota on kokeiltu myös pajuviljelmällä (Team Risupeto 2019). Esimerkkilaskelmassa alkuvuonna suoritettavan hakkuun tehoajanme- nekiksi oletettiin 8 h/ha (Karvanen 2021). Lähikuljetuksen tuottavuus kuormatraktorille 250 m:n matkalle laskettiin Bergströmin ym. (2011) tutkimustulosten perusteella. Energiapaju varastoi- tiin kasoihin tienvarteen, jossa se haketettiin saman vuoden loppuun mennessä ja toimitettiin käyttöpaikalle 40 %:n kosteudessa. Tuoreena käyttöpaikalle toimitettavan pajuhakkeen kosteu- deksi oletettiin 57 % (Ferm & Hytönen 1984). Pajuhakkeen teholliseksi lämpöarvoksi oletettiin 17,6 MJ/kg kuiva-aineessa (Alakangas ym. 2016) ja kuiva-tuoretiheydeksi 358 kg/m3 (Hytönen & Ferm 1984). Energiapajun varastokasojen peittämisen kustannuksia, varastoinninaikaisten kuivamassatappioiden tai muun materiaalihävikin vaikutuksia ei otettu huomioon laskettaessa hakkeesta saatavia myyntituloja. Haketukseen käytettiin tehokasta autohakkuria, jonka tuottavuudeksi oletettiin 20 t kuiva-ai- netta tehotunnissa (Laitila & Routa 2015, Mihelič ym. 2015). Hake kuljetettiin täysperävaunuau- tolla, jonka kuormatilan kehystilavuudeksi oletettiin 129 m3, kantavuudeksi 37 tn (Laitila ym. 2016) ja kuorman tiiviydeksi yleisesti käytetty 40 % (esim. Alakangas ym. 2016). Haketuksen tuottavuus määritti hakeauton kuormausajan, ja muut terminaaliajat (35 min) saatiin Laitilan ja Väätäisen (2011) tutkimuksesta. Hakkuun, lähikuljetuksen ja haketuksen tehotuntituottavuudet muunnettiin käyttötuntituotta- vuuksiksi Laitilan (2008) esittämillä kertoimilla. Käyttötunti (E15-h) sisältää keskeytyksettömän tehoajan lisäksi kaikki viittätoista minuuttia lyhemmät keskeytykset. Hakkuukoneyhdistelmän (86 €/E15-h) ja kuormatraktorin (77 €/E15-h) käyttötuntikustannukset perustuvat Laitilan ja Vää- täisen (2021) laskelmaan, joka päivitettiin toukokuun 2021 tasolle puutavarayhdistelmän kus- tannusindeksillä (Tilastokeskus 2021b). Autohakkurin käyttötuntikustannukseksi oletettiin 230 €/E15-h. Se perustuu Jylhän (2013) laskelmaan, jonka ajantasaisuus tarkistettiin konekus- tannusindeksin (Tilastokeskus 2021c) avulla. Hakeauton tyhjänä- ja kuormattuna-ajon ajanme- nekki laskettiin Nurmisen ja Heinosen (2007) mallilla. Ajo- ja terminaaliaikojen käyttötuntikus- tannuksiksi oletettiin 84,5 ja 61,9 €/E15-h (Laitila ym. 2016, Tilastokeskus 2021b). Peltovaihto- ehdoissa hakkeen kuljetusmatkaksi käyttöpaikalle oletettiin 64 km ja suonpohjavaihtoehdoissa 103 km. Luvut perustuvat vuoden 2016 keskimääräisiin metsähakkeen ja polttoturpeen kulje- tusmatkoihin (SVT 2021). Lisäksi laskelmaan sisällytettiin puunhankinnan yleiskustannuksia 8,4 €/tn (3,0 €/m3; Strandström 2021). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 123 Taulukko 1. Energiapajun tuotannon kannattavuuslaskelmien kustannusoletukset ja toimenpiteiden ajoittuminen. Lannoitteiden, kasvinsuojeluai- neiden ja konetyön hinnan lisäksi myös koneiden siirtokustannukset (1 h 10 ha:n viljelmää kohti) sisältyvät kustannuksiin. PELTOMAA SUONPOHJA Kustannus, €/ha Ajoitus (vuosi) Kustannus, €/ha Ajoitus (vuosi) Kustannusperusteet Keino- lannoitteet Liete- lannoitus VILJELMÄN PERUSTAMINEN Kalkitus (6 t/ha) 249 0 Hytönen (1995a,b; Hytönen 2005), Hankkija Oy (2021), Viljelijän Avena Berner Oy (2021a), Palva (2019, 2021). Tuhkalannoitus (puutuhka 5 t/ha) 370 0 Hytönen (2016), Räsänen (2021) Maanmuokkaus 127 (kyntö ja äestys) 127 (kyntö ja äestys) 0 44 (äestys) 0 Palva (2019, 2021) Pintakasvillisuuden torjunta (gly- fosaattivalmiste 6–8 l/ha) 59 59 0 Tukes (2021), Suomen kasvinsuojelukauppa (2021), Viljelijän Avena Berner Oy (2021b), Palva (2019, 2021) Typpilannoitus (YaraBela Suomensal- pietari 185 kg/ha) 86 0 Ravinnetarve ks. luku 4.3.2; Palva (2019, 2021), Yara Suomi Oy (2021) Pistokkaat ja istutus (12 800 kpl/ha) 2 406 2 406 1 2 406 0 Suutari (2021) VILJELMÄN HOITO Kasvuston alasleikkuu 46 46 2 46 1 Palva (2019, 2021) Typpilannoitus (YaraBela Suomensal- pietari 740 kg/ha) 275 1 Ravinnetarve ks. luku 4.3.2; Palva (2019, 2021), Yara Suomi Oy 2021 NPK-lannoitus (Y5 1000 kg/ha) 473 2, 5, 8, 11, 14,17 Ravinnetarve ks. luku 4.3.2; Palva (2019, 2021), Yara Suomi Oy (2021) NPK-lannoitus (YaraBela Suomensal- pietari 370 kg/ha + YaraMila Y5 500 kg/ha 391 4, 7, 10, 13, 16 Ravinnetarve ks. luku 4.3.2; Palva (2019, 2021), Yara Suomi Oy (2021) Lietelannoitus (61 m3/ha) 442 2, 5, 8, 11, 14, 17 Valtioneuvoston asetus 1250/2014, Eurofins (2021), Palva (2019, 2021) KORJUU Hakkuu, lähikuljetus, kasojen peittely, haketus, hakkeen kuljetus ja yleiskus- tannukset 2 056–2 569 2 056–2 569 5, 8, 11, 14, 17, 20 2 056–2 569 4, 7, 10, 13, 16, 19 Ks. liitteessä kuvatut oletukset VILJELMÄN LOPETUS Kasvuston kemiallinen tuhoaminen (glyfosaattivalmiste 6–8 l/ha), kanto- jen jyrsintä 1 164 1 164 20 1 164 19 Tukes (2021), Suomen kasvinsuojelukauppa (2021), Viljelijän Avena Berner Oy (2021b), Palva (2019, 2021) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 124 Kirjallisuus Alakangas, E., Hurskainen, M., Laatikainen-Luntama, J. & Korhonen, J. 2016. Suomessa käytet- tävien polttoaineiden ominaisuuksia. VTT Technology 258. 229 s. + liitteet 30 s. Bergström, D., Di Fulvio, F., Kons, K. & Nordfjell, T. 2011. Skörd av övergrov salix med skogs- brukets maskiner. Arbetsrapport 334, Sveriges landbruksuniversitetet, Institutionen för skoglig resurshushållning. Umeå. 50 s. Carbons Finland Oy. 2021. https://carbons.fi/paju/. [Viitattu 9.6.2021]. Copeland, T.E. & Weston, J.F. 1988. Financial theory and corporate policy. Addison-Wesley Pub- lishing Company. 946 s. Eurofins. 2021. Yhteenveto naudan lieteanalyyseistä 2011–2015. Julkaisematon aineisto. Hankkija Oy. 2021. Puhelinkeskustelu 2.6.2021, Kokkolan myymälä. Hytönen, J. & Ferm, A. 1984. Vesipajun vesojen puuteknisiä ominaisuuksia. Metsäntutkimuslai- toksen tiedonantoja 163. 20 s. Hytönen, J. 1995a. Effect of fertilizer treatment on the biomass production and nutrient uptake of short-rotation willow on cut-away peatlands. Silva Fennica 29(1): 21–40. Hytönen, J. 1995b. Effect of repeated fertilizer application on the nutrient status and bio- mass production of Salix 'Aquatica' plantations on cut-away peatland areas. Silva Fen- nica 29(2): 107–116.  Hytönen, J. 2005. Effects of liming on the growth of birch and willow on cut-away peat sub- strates in greenhouse. Baltic Forestry 11(2): 68–74. Hytönen, J. 2016. Wood ash fertilisation increases biomass production and improves nutrient concentrations in birches and willows on two cutaway peats. Baltic Forestry 22(1): 98- 106. Jylhä, P. 2013. Autohakkurin seula-aukon koon vaikutus kokopuun haketuksen tuottavuuteen ja polttoaineen kulutukseen. Metlan työraportteja 272. 19 s. http://www.metla.fi/julkai- sut/workingpapers/2013/mwp272.htm Karvanen, J. 2021. Reformet Oy. Suullinen tiedonanto 10.6.2021. Laitila, J. 2008. Harvesting technology and the cost of fuel chips from early thinnings. Silva Fennica 42(2): 267–283. Laitila J. & Routa J. 2015. Performance of a small and a medium sized professional chippers and the impact of storage time on Scots pine (Pinus sylvestris) stem wood chips char- acteristics. Silva Fennica vol. 49 no. 5 article id 1382. https://doi.org/10.14214/sf.1382. Laitila, J. & Väätäinen, K. 2011. Kokopuun ja rangan autokuljetus ja haketustuottavuus. Metsä- tieteen aikakauskirja 2/2011:107–126. https://www.metsatieteenaikakauskirja.fi/pdf/ar- ticle6635.pdf Laitila, J. & Väätäinen, K. 2021. Productivity and cost of harvesting overgrowth brushwood from roadsides and field edges. International journal of forest engineering 32(2): 1–15. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 125 Laitila, J., Asikainen, A. & Ranta, T. 2016. Cost analysis of transporting forest chips and forest industry by-products with large truck-trailers in Finland. Biomass and Bioenergy 90(2016): 252–261. Mihelič, M., Spinelli, R., Magagnotti, N. & Poje, A. 2015. Performance of a new industrial chipper for rural contractors. Biomass and Bioenergy 83:152–158. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2015.09.010. Mola-Yudego, B. & Aronsson, P. 2008. Yield models for commercial willow biomass plantations in Sweden. Biomass and Bioenergy 32(9):829–37. http://dx.doi.org/10.1016/.j.biombioe. 2008.01.002. Mola-Yudego, P. 2010. Regional Potential Yields of Short Rotation Willow Plantations on Agri- cultural Land in Northern Europe. Silva Fennica 44(1): 63–76. Nurminen, T. & Heinonen, J. 2007. Characteristics and time consumption of timber trucking in Finland. Silva Fennica 41(3): 471–487. Palva, R. 2019. Konetyön kustannukset ja tilastolliset urakointihinnat. TTS:n julkaisuja 447. 16 s. Palva, R. 2021. Konetyön kustannukset ja tilastolliset urakointihinnat. TTS:n julkaisuja 457. Työ- tehoseura ry. 16 s. Ruokavirasto. 2021. Viljelijätukien hakuopas 2021. https://www.ruokavirasto.fi/globalassets/vil- jelijat/oppaat/hakuoppaat/koko_viljelijatukien_hakuopas_2021.pdf. [Viitattu 9.6.2021]. Räsänen, M. 2021. Metsätoimisto Tuomiaho Oy. Puhelinkeskustelu 22.6.2021. Strandström, M. 2019. Puunkorjuu ja kaukokuljetus vuonna 2019. Metsätehon tuloskalvosarja 9/21. 32 s. Suomen kasvinsuojelukauppa. 2021. Verkkokauppa. https://www.kasvinsuojelu.fi/. [Viitattu 31.5.2021]. Suutari, M. 2021. Carbons Finland Oy, toimitusjohtaja. Sähköpostiviesti 1.6.2021. SVT. 2021. Suomen virallinen tilasto: Tieliikenteen tavarankuljetukset [verkkojulkaisu]. Liitetau- lukko 10. Keskimääräinen kuljetusmatka ja kuormausaste kotimaan liikenteessä tavara- lajeittain vuonna 2016. Tilastokeskus, Helsinki. http://www.stat.fi/til/kttav/2016/ kttav_2016_2017-04-28_tau_010_fi.html [viitattu: 17.6.2021]. Team Risupeto. 2019. RISUPETO erikoistehtävä. https://www.youtube.com/watch?v=3fXs3 VCrGjI. Tilastokeskus. 2021a. Kuluttajahintaindeksi 2021, kesäkuu. https://tilastokeskus.fi/til/khi/2021/ 06/. [Viitattu 9.6.2021]. Tilastokeskus. 2021b. Metsäalan kone- ja autokustannusindeksit 2015 = 100. Tilastokeskus. 2021c. Metsäalan kone- ja autokustannusindeksi 2015=100 / perusvuosi 2010. Julkaisematon aineisto. Sähköpostiviesti 15.6.2021. Tukes. 2021. Kasvinsuojeluainerekisteri. https://www.kemidigi.fi/kasvinsuojeluainerekis- teri/haku. [Viitattu 31.5.2021]. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 126 Valtioneuvoston asetus 1250/2014 eräiden maa- ja puutarhataloudesta peräisin olevien pääs- töjen rajoittamisesta. Annettu Helsingissä 18.12.2014. https://www.finlex.fi/fi/laki/al- kup/2014/20141250. [Viitattu 8.9.2021]. Valtioneuvoston asetus 8.1.2015/5 maatalouden tukien tukialueista ja niiden saaristoksi luetta- vista osa-alueista. https://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/2015/20150005. [Viitattu 8.9.2021]. Viholainen, I. 2017. Pajun viljely ja salaojitus – katsaus kirjallisuuteen. Luonnonhoidon koulutus LUOKO ry, Helsinki. 17 s. https://www.salaojayhdistys.fi/wp-content/uploads/2017 /03/Pajun-viljely-ja-salaojitus.pdf. [Viitattu 8.9.2021]. Viljelijän Avena Berner. 2021a. Puhelinkeskustelu 2.6.2021. Viljelijän Avena Berner. 2021b. Verkkokauppa. https://viljelijanberner.fi/. [Viitattu 31.5.2021]. Yara Suomi Oy. 2020. Lannoitteiden ovh-hinnat EUR/tonni, lannoitusvuosi 2020/2021. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 127 Liite 2 Pajun tuotannon ja biojalostuksen kannattavuustekijät Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 128 Liite 3 Pajuviljelmän ympäristövaikutukset Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 11/2022 129 Liite 4 Pajubiomassan innovaatiomahdollisuudet Kuvassa on pajuviljelmä, kasa pajuhaketta, pajua jalostava tehdas ja erilaisia tuotteita. Luonnonvarakeskus Latokartanonkaari 9 00790 Helsinki puh. 029 532 6000