Metsien hiilensidonta ja siihen vaikuttavat tekijät näyttävät olevan niin vaikeita asioita ymmärtää (oikein), että hiilitaseen muodostumisen perinpohjainen selostaminen on paikallaan. Selostuksesta selviää, että avohakkuu lisää aina metsätalouden hiilipäästöjä vähintään 20 vuodeksi.
Aloitan selittämällä, mitä tapahtuu, kun läpimitaltaan 27 cm MT-männikkö hakataan ja sen tilalle perustetaan nopeakasvuinen taimikko. Vertailen hakatun metsikön hiilitasetta siihen, että puut jätetään kasvamaan.
Jos metsikköä ei hakata, sen vuotuinen tilavuuskasvu jatkuu seuraavat 20 vuotta hitaasti alentuen tasolla 5–6 m3/ha. Kasvavan metsikön biomassan (runko, oksat, neulaset, juuret) nettokasvu on noin 4 tonnia/ha, mikä tarkoittaa, että metsä sitoo joka vuosi hiiltä noin 2 tonnia/ha.
Kun puut hakataan, runkojen tukki- ja kuituosat kerätään talteen ja loppuosa puista jää normaalitapauksessa metsään lahoamaan. Hakatun puun kanto, juuret, oksat, neulaset ja latvahukkapuu muuttuvat hiilinieluista hiilen lähteiksi.
Jos rungot ovat hyvälaatuisia, noin puolet puun biomassasta on tukkia (kuva 1, vasen puoli). Kuitupuun osuus on reilu 10%. Kun tukit sahataan, korkeintaan puolet tukkien tilavuudesta päätyy sahatavaraksi ja toinen puoli (puru ja pinnat) menee massanvalmistukseen tai energiaksi. Mäntypuu on kemiallisen massateollisuuden raaka-ainetta. Kemiallisessa massanvalmistuksessa puolet raaka-aineen biomassasta käytetään energiaksi ja toinen puoli päätyy massatuotteiksi.
 |  |
Jos tukkien sahaustähteistä (puru, pinnat) puolet käytetään energiaksi ja toinen puoli kemiallisen massateollisuuden raaka-aineena, päädytään kuvan 1 oikeanpuoleisen piirakan osoittamaan lopputuotteiden jakaumaan. Noin neljännes hakatun tukkimännyn biomassasta päätyy sahatavaraksi ja vajaa neljännes energiakäyttöön.
Puun energiakäyttö ja sahatavara vähentävät fossiilisten polttoaineiden käyttöä, ts. sahatavaralla ja bioenergialla on korvausvaikutuksia (kuva 2). Sahatavaran korvausvaikutus on yleensä suuruusluokaltaan noin 1 tn/tn eli fossiilisten polttoaineiden hiilipäästöt vähenevät yhdellä tonnilla jokaista sahatavaran sisältämää hiilitonnia kohti. Korvausvaikutus syntyy siitä, että sahatavaran käyttö vähentää teräs- ja sementtiteollisuuden hiilipäästöjä. Bioenergialla korvausvaikutus on noin 0.8.
Kaikki biomassan hiili vapautuu ilmakehään, kun biomassa poltetaan. Polton lisäksi hakkuu, kuljetus ja tuotteiden valmistus aiheuttavat hiilipäästöjä. Päästöt ovat kuitenkin tukkimännyllä selvästi korvausvaikutuksia pienemmät. Jos hehtaarilta korjataan 500 runkoa, joiden läpimitta on 27 cm, päästään kuvan 2 mukaisiin päästöihin ja korvausvaikutuksiin.
 |  |
Sekä tuotteiden että hakkuutähteiden hiilivarastot alkavat pienentyä heti hakkuun ja tuotteiden valmistuksen jälkeen, kun hakkuutähteet lahoavat ja tuotteita hylätään (kuva 3, yläosa). Tästä syntyy hiilipäästöjä. Toisaalta hylätyt massatuotteet ja rakennusten puujätteet voidaan käyttää energiaksi, mistä syntyy korvausvaikutuksia. Jos oletetaan, että puolet hylätyistä massatuotteista ja rakennuspuusta käytetään energiaksi (jonka korvausvaikutus on 0.8), päädytään kuvassa 3 alhaalla oleviin päästöihin ja korvausvaikutuksiin. Sen jälkeen, kun kuvassa 2 esitetyt päästöt ja korvausvaikutukset ovat ohi, hakattu puusto aiheuttaa uusia päästöjä ja korvausvaikutuksia kuvan 3 alemman käyrästön mukaisesti.
Hakatun puuston tilalle istutetaan uusi taimikko, joka alkaa sitoa hiiltä. Jos tämä otetaan huomioon, päästään kuvassa 4 esitettyihin hiilitaseisiin. Kuvan 4 punainen katkoviiva on sama kuin kuvassa 3 (alhaalla) eli päästöjen ja korvausvaikutusten summa. Hakkaamattoman metsän hiilitase (vihreä viiva kuvassa 4) on koko 20-vuotiskauden parempi kuin hakatun puuston ja taimikon yhteinen tase (ruskea viiva kuvassa 4).
 |
 |
| Kuva 3. Hakatun männikön jäljellä oleva hiilivarasto (ylhäällä), varastojen (tuotteet ja hakkuutähteet) muutoksista aiheutuvat hiilipäästöt (sininen käyrä alhaalla) ja hylättyjen tuotteiden energiakäytön korvausvaikutukset (ruskea käyrä alhaalla). Negatiivinen hiilen määrä alakuvassa tarkoittaa päästöä. |
 |
| Kuva 4. Hiilitase, jos varttunut männikkö jätetään hakkaamatta (vihreä viiva) tai kun se hakataan ja hakatun metsikön tilalle istutetaan nopeakasvuinen taimikko (ruskea yhtenäinen viiva) |
Kun lähdetään liikkeelle hakkuuvuoden korvausvaikutuksista ja päästöistä (kuva 2, niiden erotusta on merkitty pallukalla kuvassa 5) ja lisätään siihen vuotuinen hiilitase eri vuosina, saadaan kuvan 5 mukaisen hiilen kertyminen. Vaihtoehdossa, jossa metsä hakataan vuonna nolla, hiilitasekertymä vuoteen 20 mennessä on -5 tonnia/ha eli ollaan vielä päästöjen puolella. Kun metsikköä ei hakata, kumulatiivinen hiilitase vuoteen 20 mennessä on 44 tonnia/ha. Metsikön hakkaaminen on siis lisännyt hiilipäästöjä 44-(-5)=49 tonnia/ha verrattuna siihen, että metsikkö olisi jätetty kasvamaan.
Hakatun puuston läpimitan vaikutus selviää myös kuvasta 5. Mitä nuorempaa puustoa kaadetaan, sitä parempi hiilinielu menetetään ja sitä pidempi aika kuluu siihen, että taimikon hiilensidonta saavuttaa kasvamaan jätetyn metsikön vuotuisen hiilensidonnan. Pienikokoisesta puustosta saadaan vähemmän sahatavaraa, minkä vuoksi hiili säilyy tuotteissa lyhyemmän ajan. Myös kantojen ja juurien hajoamisnopeus (% vuodessa) on sitä suurempi, mitä pienempi puu hakataan.
 |
 |
| Kuva 5. Kumulatiivinen hiilitase (vuotuisten hiilitaseiden kertymä tiettyyn vuoteen mennessä), jos varttunut männikkö jätetään hakkaamatta (vihreä viiva) tai kun se hakataan ja hakatun metsikön tilalle istutetaan nopeakasvuinen taimikko (ruskea yhtenäinen viiva). Pallukka vuonna 0 on puun käyttöön liittyvien päästöjen ja korvausvaikutusten summa (kuvassa 2 esitettyjen korvausvaikutusten ja päästöjen erotus).Alemmasta osakuvasta selviää hakatun puuston läpimitan vaikutus männikön kumulatiiviseen hiilitaseeseen. |
Hakatun kuusikon kumulatiivinen hiilitase puuston läpimitoille 15, 21, 27 ja 33 cm on esitetty kuvassa 6. Laskelmissa on oletettu, että kuusikuitupuu käytetään mekaaniseen massanvalmistukseen, johon myös 1/3 sahauksen tähteistä menee. Kaksi kolmannesta sahaustähteistä oletetaan käytettäväksi bioenergiaksi.
 |
 |
| Kuva 6. Hakatun kuusikon läpimitan vaikutus hiilitaseeseen. |
Näillä oletuksilla hakatun kuusikon hiilitase on huonompi kuin männikön. Pääsyitä hakatun kuusikon huonompaan hiilitaseeseen ovat seuraavat seikat:
- Mekaaninen massanvalmistus kuluttaa erittäin paljon energiaa.
- Kuusella hakkuutähteiden biomassa on suurempi kuin männyllä. Hakkuutähteiden hajoamisesta johtuva hiilipäästö on kuusella suurempi kuin männyllä.
- Kuusella bioenergiaksi päätyy pienempi osuus biomassasta kuin männyllä, jos kuusikuitupuusta tehdään mekaanista massaa. Korvausvaikutukset ovat tämän vuoksi kuusella pienemmät.
Yhteenveto kumulatiivisesta hiilitaseesta vuoteen 20 mennessä (kuva 7) osoittaa, että yhdessäkään tapauksessa hakkuuvaihtoehdon hiilitasekertymä ei ole läheskään yhtä hyvä kuin hakkaamattoman metsän hiilen nettosidonta samana aikana. Mitä pienempänä puut hakataan, sitä enemmän hiilipäästöjä aiheutuu hakkuusta pidättäytymiseen verrattuna.
 |
| Kuva 7. Puulajin ja puuston läpimitan (puuston läpimitta avohakkuuhetkellä) vaikutus hiilitasekertymään 20 vuoden aikana hakkuuvuodesta alkaen. |
Metsäenergian korjuulla tilannetta voidaan parantaa jonkin verran. Metsäenergian poltto aiheuttaa päästöjä (kaikki polttoaineen hiili vapautuu ilmakehään). Myös metsäenergian korjuu ja kuljetus aiheuttavat päästöjä. Toisaalta biomassan poltosta koituu korvausvaikutuksia. Myös hakatun metsän hiilipäästöt vähenevät, kun lahoavaa puuainesta viedään pois metsästä poltettavaksi.
Metsäenergian vaikutus hiilitaseen kokonaiskuvaan on kuitenkin melko pieni (kuva 8). Kuvan 8 laskelmissa on oletettu että 2/3 oksien, neulasten, kantojen, juurten ja latvahukkapuun biomassasta korjataan metsäenergiaksi.
 |  |
| Kuva 8. Metsäenergian korjuun vaikutus metsätalouden hiilitaseeseen. |
Avohakkuun sijasta metsikköä voidaan harventaa. Harvennetun metsän biomassan nettokasvu yleensä paranee jonkin verran, mikä parantaa harvennushakkuun hiilitasetta (kuva 9). Harvennushakkuun hiilitase on 20 vuoden tarkastelujaksolla yleensä parempi kuin päätehakkuussa, vaikka tulokset laskettaisiin korjattua puumäärää kohti (eikä hehtaaria kohti). Pääsyy tähän on se, että avohakkuualalle istutettu taimikko ei juuri sido hiiltä 20-vuotiskauden ensimmäisellä puoliskolla, kun taas harvennettu metsikkö parantaa kasvuaan heti.
 |
| Kuva 9. Harvennushakkuun vaikutus kumulatiiviseen hiilitaseeseen varttuneessa kuusikossa. Sininen katkoviiva kuvaa harvennetun metsikön hiilitasetta. Kokonaistase (paksu ruskea viiva) on parempi kuin avohakkuussa, koska hiilinielun pieneneminen on lyhytaikaisempaa kuin avohakkuussa |
Jos nuoressa tiheässä metsässä tehdään energiapuuhakkuu, hiilinielun pieneneminen on hyvin lyhytaikaista ja vähäistä, koska harvennettu nuori metsikkö tuottaa melkein heti yhtä paljon uutta biomassaa kuin harventamaton metsä. Jos metsikköä ei harvennettaisi, puustoa kuolisi, jolloin kuolleet puut olisivat hiilen lähteitä. Nuorten metsiköiden energiapuuhakkuissa kumulatiivinen hiilitase kääntyykin varsin pian positiiviseksi. Ongelmana on, että pienikokoisen puun hakkuu energiaksi ei ole taloudellisesti kannattavaa.
Tämän kirjoituksen laskelmista voidaan tehdä seuraavat johtopäätökset:
- Hakkuu heikentää aina metsätalouden hiilitasetta vähintään 20 vuodeksi
- Mitä suurempia puita hakataan, sitä pienempiä ovat hakkuun aiheuttamat haitat metsätalouden hiilitaseelle
- Yläharvennus on hiilitaseeltaan parempi hakkuutapa kuin alaharvennus, koska metsikön suurimpien puiden hakkuu heikentää hiilitasetta vähemmän kuin pienimpien puiden hakkuu
- Harvennushakkuu on hiilitaseen kannalta yleensä parempi hakkuutapa kuin avohakkuu
- Metsäenergian korjuu parantaa metsätalouden hiilitasetta vain vähän
- Männikön hiilitase on parempi kuin kuusikon, jos kuusikuitupuusta tehdään mekaanista massaa
Metsämaan hiilitaseesta tässä kirjoituksessa otettiin huomioon ainoastaan hakkuutähteet. Jos otettaisiin huomioon myös hakkuusta johtuva vuotuisen kariketuotannon väheneminen sekä avohakkuun ja maanmuokkauksen hajotustoimintaa nopeuttava vaikutus, avohakkuu olisi vielä huonompi kuin tämän kirjoituksen laskelmat osoittavat.
Timo Pukkala
Metsätalouden suunnittelun professori