Metsätalouden toimenpiteiden kuormituslaskuri

Abstract

Metsäisillä valuma-alueilla tehtävät metsätalouden toimenpiteet lisäävät kiintoaineen ja ravinteiden huuhtoutumista vesistöihin. Kuormitusta aiheuttavia metsätalouden toimenpiteitä ovat ojitukset, metsän peitteellisyyden poistavat uudistushakkuut sekä uudistushakkuiden yhteydessä tehtävät maanmuokkaukset. Tämän hetkisen tietämyksen mukaan haitallisimpina päästöinä voidaan pitää vesistöihin päätyvää fosforia, typpeä ja kiintoainetta. Ravinteilla on vesistöjä rehevöittävä vaikutus, kun taas kiintoaine aiheuttaa vesistöjen samentumista ja pohjan liettymistä. Työn tilaajana toimi Suomen metsäkeskuksen Metsäbiotaloutta kestävästi Pirkanmaalla -hanke. Työn tavoitteena oli tutkia, onko mahdollista kehittää paikkatietoanalyysiin perustuva metsätalouden vesistökuormituslaskuri, jonka avulla voidaan laskea ja esittää eri metsätalouden toimenpiteiden aiheuttamat vuotuiset fosforin, typen ja kiintoaineen kuormitukset valuma-alueittain.

Kuormituslaskurin laskenta perustuu eri metsätalouden toimenpiteille kenttäkokeilla määritettyihin ominaiskuormituslukuihin sekä Suomen metsäkeskuksen ja Geologian tutkimuslaitoksen tietokannoista saataviin sijainti- ja ominaisuustietoihin. Näiden tietojen avulla metsänkäsittelykuvioille voitiin määrittää laskennassa tarvittavat käsittelypinta-alat ja maalajitieto sekä laskea vuosittaiset kuormitustiedot kymmenen vuoden ajanjaksolle. Aiemmista taulukkolaskentapohjaisista kuormituslaskureista poiketen tavoitteena oli kehittää aivan uudenlainen paikkatietoaineistoja ja todellisia metsänkäsittelykuvioita hyödyntävä laskentamalli, jonka tulokset esitetään selainpohjaisessa, havainnollisessa ja helppokäyttöisessä käyttöliittymässä. Tämän tutkimuksen ja kehitystyön tuloksena syntyi ensimmäinen kehitysversio metsätalouden toimenpiteiden kuormituslaskurista, jolla voidaan tarkastella Pirkanmaan alueen metsätalouden toimenpiteiden typen, fosforin ja kiintoaineen kuormituksia valuma-alueittain kymmenen vuoden aikajänteellä.

Kuormituslaskurin toteuttaminen valtakunnan tasoisena useita eri ympäristö- ja metsäalan organisaatioita palvelevana työkaluna todettiin mahdolliseksi. Metsätalouden toimenpiteiden kuormituslaskentaan liittyy kuitenkin hyvin paljon epävarmuustekijöitä. Jokainen metsänkäsittelykuvio on todellisuudessa ominaisuuksiltaan yksilöllinen, mutta hyvin suurten tietomäärien takia paikkatietoanalyysissä ja laskennassa joudutaan tekemään yleistyksiä. Epätarkkuutta aiheuttavat myös laskennassa käytettävät metsätalouden toimenpiteiden ominaiskuormitusluvut, jotka perustuvat rajalliseen määrään kenttäkokeita. Kiintoaineen ja ravinteiden pidättymistä matkalla vesistöön ei myöskään huomioida. Kuormituslaskurin jatkokehityksessä tausta-aineistojen kattavuutta, tulevaisuuden simulointia ja käyttöliittymää tulee parantaa.

Forestry in forest catchment areas increase the leaching of solids and nutrients into the bodies of water. The forestry measures causing loads include drainage and reforestation. According to current knowledge, the most harmful emissions are phosphorus, nitrogen and solid matter. Nutrients causes eutrophication while the solid cause clouding and silting. This work was commissioned by the Finnish Forest Centre. The aim of the thesis was to investigate whether it is possible to develop spatial data based load calculator for forestry measures to calculate and present annual phosphorus, nitrogen and solid loads by catchment areas caused by different forestry measures.

The calculation of the load counter is based on the specific load figures determined by field experiments on forestry operations and the characteristics data obtained from the databases of the Finnish Forest Centre and the Geological Survey of Finland. Unlike previous spreadsheet-based load counters the goal was to develop a completely new kind of spatial analysis-based calculation model whose results are presented in a browser-based illustrative and easy-to-use interface. As a result of this research and development the first version of the load calculator for forestry measures was established. It can calculate Pirkanmaa region’s nitrogen, phosphorus and solid loads by catchment area over a ten-year time horizon.

It was found possible to implement and scale load calculator to cover the whole Finland. However, load calculation of forestry measures involves a great deal of uncertainty factors. Each forest processing area has unique properties but due to very large amounts of data generalization needs to be done in spatial data analysis and calculation. Incorrectness is also caused by the specific load figures for forestry measures used in the calculation because those are based on a limited number of field experiments. In the further development of the load counter background coverage future simulation and user interface needs to be improved.