From a tree to a stand in Finnish boreal forests: biomass estimation and comparison of methods

There is an increasing need to compare the results obtained with different methods of estimation of tree biomass in order to reduce the uncertainty in the assessment of forest biomass carbon. In this study, tree biomass was investigated in a 30-year-old Scots pine (Pinus sylvestris) (Young-Stand) and a 130-year-old mixed Norway spruce (Picea abies)-Scots pine stand (Mature-Stand) located in southern Finland (61º50' N, 24º22' E). In particular, a comparison of the results of different estimation methods was conducted to assess the reliability and suitability of their applications. For the trees in Mature-Stand, annual stem biomass increment fluctuated following a sigmoid equation, and the fitting curves reached a maximum level (from about 1 kg/yr for understorey spruce to 7 kg/yr for dominant pine) when the trees were 100 years old. Tree biomass was estimated to be about 70 Mg/ha in Young-Stand and about 220 Mg/ha in Mature-Stand. In the region (58.00-62.13 ºN, 14-34 ºE, ≤ 300 m a.s.l.) surrounding the study stands, the tree biomass accumulation in Norway spruce and Scots pine stands followed a sigmoid equation with stand age, with a maximum of 230 Mg/ha at the age of 140 years. In Mature-Stand, lichen biomass on the trees was 1.63 Mg/ha with more than half of the biomass occurring on dead branches, and the standing crop of litter lichen on the ground was about 0.09 Mg/ha. There were substantial differences among the results estimated by different methods in the stands. These results imply that a possible estimation error should be taken into account when calculating tree biomass in a stand with an indirect approach.

Erilaisten puuston biomassa-arviointimenetelmien vertailu on yhä tärkeämpää, jotta metsien biomassan hiilimäärää voidaan arvioida entistä luotettavammin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kahden eri-ikäisen havupuumetsikön puuston biomassa Etelä-Suomessa (61°50' N, 24°22' E). Nuorempi metsikkö oli 30-vuotiasta mäntymetsää (Pinus sylvestris) ja vanhempi metsikkö 130-vuotiasta mänty–kuusi (Picea abies) sekametsää. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti vertailemaan erilaisten arviointimenetelmien luotettavuutta ja soveltuvuutta. Vanhan metsikön runkobiomassan vuosittainen kasvu vaihteli sigmoidaalisen yhtälön mukaisesti. Sovitettu käyrä saavutti huipputason puiden ollessa satavuotiaita, jolloin aluskasvustona olevien kuusten biomassa kasvoi 1 kg/v ja valtapuuston muodostavien mäntyjen biomassa 7 kg/v. Nuoren metsikön puuston biomassaksi arvioitiin noin 70 Mg/ha ja vanhan metsikön puuston biomassaksi noin 220 Mg/ha. Tutkimusmetsiköitä ympäröivän alueen (58.00–61.13° N, 14–34° E, 300 m m.p.y.) havupuumetsiköiden puuston biomassakertymä seurasi sigmoidaalisesti metsikön ikää. Korkeimmillaan puustobiomassa oli 140-vuotiaissa metsiköissä 200 Mg/ha. Vanhassa tutkimusmetsikössä puilla kasvavan jäkälän biomassa oli 1.63 Mg/ha, josta yli puolet oli kuolleilla oksilla. Maassa karikkeella jäkälää kasvoi 0.09 Mg/ha. Vertailun mukaan erilaisilla arviointimenetelmillä saatujen biomassatulosten välillä saattaa olla huomattavia eroja. Sen vuoksi puuston biomassa-arviointimenetelmiä käytettäessä onkin syytä kiinnittää huomioita niiden soveltuvuuteen ja virhearviointiin.