Lahopuumäärän ennustaminen ja kartoitus lentokonelaserkeilauksen avulla

Lahopuun määrästä ja sijoittumisesta ollaan kiinnostuneita paitsi elinympäristöjen monimuotoisuuden, myös ilmakehän hiilen varastoinnin kannalta. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää aluepohjainen laserkeilausdataa hyödyntävä malli lahopuukohteiden paikantamiseksi ja lahopuun määrän estimoimiseksi. Samalla tutkittiin mallin selityskyvyn muuttumista mallinnettavan ruudun kokoa suurennettaessa. Tutkimusalue sijaitsi Itä-Suomessa Sonkajärvellä ja koostui pääasiassa nuorista hoidetuista talousmetsistä. Tutkimuksessa käytettiin harvapulssista laserkeilausdataa sekä kaistoittain mitattua maastodataa kuolleesta puuaineksesta. Aineisto jaettiin siten, että neljäsosa datasta oli käytössä mallinnusta varten ja loput varattiin valmiiden mallien testaamiseen. Lahopuun mallintamisessa käytettiin sekä parametrista että ei-parametrista mallinnusmenetelmää. Logistisen regression avulla erikokoisille (0,04, 0,20, 0,32, 0,52 ja 1,00 ha) ruuduille ennustettiin todennäköisyys lahopuun esiintymiselle. Muodostettujen mallien selittävät muuttujat valittiin 80 laserpiirteen ja näiden muunnoksien joukosta. Mallien selittävät muuttujat valittiin kolmessa vaiheessa. Aluksi muuttujia tarkasteltiin visuaalisesti kuvaamalla ne lahopuumäärän suhteen. Ensimmäisessä vaiheessa sopivimmiksi arvioitujen muuttujien selityskykyä testattiin mallinnuksen toisessa vaiheessa yhden muuttujan mallien avulla. Lopullisessa usean muuttujan mallissa selittävien muuttujien kriteerinä oli tilastollinen merkitsevyys 5 % riskitasolla. 0,20 hehtaarin ruutukoolle luotu malli parametrisoitiin muun kokoisille ruuduille. Logistisella regressiolla toteutetun parametrisen mallintamisen lisäksi, 0,04 ja 1,0 hehtaarin ruutukokojen aineistot luokiteltiin ei-parametrisen CART-mallinnuksen (Classification and Regression Trees) avulla. CARTmenetelmällä etsittiin aineistosta vaikeasti havaittavia epälineaarisia riippuvuuksia laserpiirteiden ja lahopuumäärän välillä. CART-luokittelu tehtiin sekä lahopuustoisuuden että lahopuutilavuuden suhteen. CART-luokituksella päästiin logistista regressiota parempiin tuloksiin ruutujen luokituksessa lahopuustoisuuden suhteen. Logistisella mallilla tehty luokitus parani ruutukoon suurentuessa 0,04 ha:sta(kappa 0,19) 0,32 ha:iin asti (kappa 0,38). 0,52 ha:n ruutukoolla luokituksen kappa-arvo kääntyi laskuun (kappa 0,32) ja laski edelleen hehtaarin ruutukokoon saakka (kappa 0,26). CART-luokitus parani ruutukoon kasvaessa. Luokitustulokset olivat logistista mallinnusta parempia sekä 0,04 ha:n (kappa 0,24) että 1,0 ha:n (kappa 0,52) ruutukoolla. CART-malleilla määritettyjen ruutukohtaisten lahopuutilavuuksien suhteellinen RMSE pieneni ruutukoon kasvaessa. 0,04 hehtaarin ruutukoolla koko aineiston lahopuumäärän suhteellinen RMSE oli 197,1 %, kun hehtaarin ruutukoolla vastaava luku oli 120,3 %. Tämän tutkimuksen tulosten perusteella voidaan todeta, että maastossa mitatun lahopuumäärän ja tutkimuksessa käytettyjen laserpiirteiden yhteys on pienellä ruutukoolla hyvin heikko, mutta vahvistuu hieman ruutukoon kasvaessa. Kun mallinnuksessa käytetty ruutukoko kasvaa, pienialaisten lahopuukeskittymien havaitseminen kuitenkin vaikeutuu. Tutkimuksessa kohteen lahopuustoisuus pystyttiin kartoittamaan kohtuullisesti suurella ruutukoolla, mutta pienialaisten kohteiden kartoittaminen ei onnistunut käytetyillä menetelmillä. Pienialaisten kohteiden paikantaminen laserkeilauksen avulla edellyttää jatkotutkimusta erityisesti tiheäpulssisen laserdatan käytöstä lahopuuinventoinneissa.

Aspergillus niger -proliiniendopeptidaasi prolamiinien eliminoinnissa

Tutkielman kirjallisuusosassa perehdyttiin vehnän, rukiin ja ohran, eli Triticeaeprolamiinien erityisasemaan keliakianäkökulmasta tarkasteltuna ja prolamiinien hydrolyysiin proliinispesifeillä entsyymeillä. Lisäksi tarkasteltiin prolamiinien immunologisia määritysmenetelmiä. Keliakiassa haitalliset gluteenipeptidit sisältävät runsaasti proliinia ja ovat hankalia pilkkoa muilla kuin proliinispesifeillä peptidaaseilla. Suurin osa immunologisen reaktion aiheuttavista gluteenilähtöisistä peptideistä voidaan pilkkoa idätetyn viljan endogeenisilla entsyymeillä happamissa olosuhteissa, mutta jäljellejäävä prolamiinipitoisuus ylittää edelleen gluteenittomille tuotteille sallitun rajan. Kokeellisen työn tavoitteena oli eliminoida happamalla mallasinkubaatiolla valmistettujen vehnä-, ohra- ja ruismallasautolysaattien sisältämä jäännösprolamiini Aspergillus niger -homeen tuottamalla proliinispesifillä endopeptidaasilla (AN-PEP) siten, että hydrolysaattia voitaisiin käyttää gluteenittomissa leivontasovelluksissa. Proteiinien hydrolyysiä tarkkailtiin kokoekskluusiokromatografialla (SEC), vapaan aminotypen (FAN) muodostumisena ja SDS-PAGE-elektroforeesilla. Jäännösprolamiinien pilkkoutumista seurattiin immunologisella R5-ELISA-menetelmällä. AN-PEP-inkubaatiolla saatiin aikaan voimakasta prolamiinien pilkkoutumista; mallasautolysaattien jäännösprolamiinista pilkkoutui yli 96 %. SEC- ja FAN-analyysien perusteella inkubaatioaikaa kannatti jatkaa yli 4 h, jolloin polypeptidit pilkkoutuivat edelleen pienemmiksi hydrolyysituotteiksi. Vehnä- ja ruismallashydrolysaattien prolamiinipitoisuuden todettiin laskevan 22 h inkubaation aikana alle tason 100 mg/kg R5-ELISA-menetelmällä määritettynä. Matalimmat prolamiinipitoisuudet saavutettiin AN-PEP-pitoisuudella 35 ?l / g mallasautolysaattia. Codex Alimentarius -komission säädöksen mukaan keliakiaruokavalioon soveltuvat ns. erittäin vähägluteeniset tuotteet saavat sisältää gluteenia enintään 100 mg/kg. Erityisesti AN-PEP-käsiteltyä ruismallasraaka-ainetta voitaisiin mahdollisesti käyttää tuomaan rukiista aromia gluteenittomiin leipiin. Ennen kuin mallashydrolysaatit ovat valmiita kaupallisiin sovelluksiin, on tarkasteltava niiden todellisia mahdollisuuksia parantaa elintarvikkeiden makua ja aromia sekä todettava uuden teknologian turvallisuus keliaakikoille.

Metsämaan vesitaseen muutokset Suomessa ilmaston muuttuessa

Muuttuva ilmasto, erityisesti kohoava lämpötila ja hiilidioksidipitoisuus, ei voi olla vaikuttamatta metsien kasvuun Suomessa. Metsätalouden sopeutumistoimilla voidaan pyrkiä lisääntyvän tuotospotentiaalin hyödyntämiseen ja metsätuhoriskien pienentämiseen. Sopeutumistoimien suunnittelemiseksi tarvitaan kuitenkin ensin tietoa siitä, miten ilmasto muuttuu ja mitä vaikutuksia ilmastonmuutoksella on. Työni oli osa vuonna 2005 käynnistettyä Ilmastonmuutoksen sopeutumistutkimusohjelmaa (ISTO). ISTO, ja näin myös oma tutkimukseni, tuottaa siis tietoa, jonka avulla voidaan mukauttaa metsänhoitoa vastaamaan muuttuvia ilmastooloja. Työssä tarkasteltiin maan vesipitoisuutta menneessä, nykyisessä ja muuttuvassa ilmastossa. Tavoitteena oli ennustaa, miten kuivuuden esiintyminen muuttuu Suomessa. Lisäksi menneiden kuivien vuosien kasvuvaikutuksia tutkittiin lustomittausten avulla. Vesitasemuutoksia lähdettiin tutkimaan mallilaskelmilla. Laskelmat perustuivat yksinkertaiseen open bucket – tyyppiseen vesimalliin. Mallissa maaperä ajatellaan tilana, johon sadanta ja lumen sulaminen tuovat vettä. Haihdunta ja valunta päinvastaisesti vähentävät sitä. Mallia sovellettiin Metlan yhdeksällä provenienssikoealueella, joihin lukeutui sekä kuusikoita että männiköitä eri kasvupaikoilta. Mallin yksinkertaisuuden takia koealueilta tarvittiin ainaostaan päivittäiset tiedot lämpötilasta, sadannasta, säteilystä ja VPD:stä. Lisäksi tuli selvittää kasvupaikkojen savi- ja hiekkapitoisuudet maaperäparametrien laskemiseksi. Vesimallilla tehtiin kahdet laskelmat. Ensimmäisissä laskettiin päivittäistä vesitasetta vuosina 1961-2008 mitattua sääaineistoa käyttäen. Toisissa laskelmissa käytettiin mitatusta säädatasta modifioitua sääennustetta. Lämpötilaa ja sadantaa oli kasvatettu vastaamaan vuosisadan lopulle tehtyä ennustetta. Näiden kahden laskelman tuloksia vertailtiin keskenään kuivuuspäivien lukumäärän osalta. Malliin oli siis ohjelmoitu kuivuuspäiväindeksi. Indeksin perusteella kuivuutta katsottiin olleen päivänä, jolloin kasveille käyttökelpoisen veden määrä laski alle 4 prosentin ja haihdunta leikkaantui 90 prosentilla normaalitasoon nähden. Kuivuuspäivät lisääntyivät kaikilla provenienssikoealueilla. Suurin muutos olisi tulosten perusteella odotettavissa etelärannikolla ja männyn kasvupaikoilla, jotka jo entuudestaan olivat alueista kuivimpia. Vähäisin muutos olisi taas odotettavissa kuusen kasvupaikoilla, etenkin jos sijainti ei ole aivan eteläisimmässä Suomessa. Kasvuvaikutuksia koskevien tulosten perusteella maan vesipitoisuus ei ole ollut merkittävä lustojen kasvua rajoittava tekijä provenienssikoealueilla menneinä vuosikymmeninä. Kuivuuspäivien määriin ei tule suhtautua absoluuttisina totuuksina, sillä ne ovat määritelmänsä mukaisesti vain suuntaa antavia. Niiden avulla voidaan tehdä ainoastaan päätelmiä metsiköiden ja vuosien välisistä suhteellisista eroista ja kehityssuunnista. Suoria johtopäätöksiä puuston kasvusta tai elinvoimaisuudesta ei pystytä tekemään. Eikä myöskään pystytä arvioimaan, reagoivatko mänty ja kuusi ennustettuihin muutoksiin eri tavoin. Voidaan kuitenkin päätellä, että keskimääräisten vuotuisten kuivuuspäivien lukumäärän kasvu johtaa brutto- ja nettoprimäärituotoksen vähenemiseen. Tätä kautta kuivuuden lisääntyminen alentaa myös kasvua verrattuna tilanteeseen, jossa kuivuuspäivien määrä pysyisi muuttumattomana.

Root system traits of Norway spruce, Scots pine, and silver birch in mixed boreal forests: an analysis of root architecture, morphology, and anatomy

The aim of this thesis was to unravel the functional-structural characteristics of root systems of Betula pendula Roth., Picea abies (L.) Karst., and Pinus sylvestris L. in mixed boreal forest stands differing in their developmental stage and site fertility. The root systems of these species had similar structural regularities: horizontally-oriented shallow roots defined the horizontal area of influence, and within this area, each species placed fine roots in the uppermost soil layers, while sinker roots defined the maximum rooting depth. Large radial spread and high ramification of coarse roots, and the high specific root length (SRL) and root length density (RLD) of fine roots indicated the high belowground competitiveness and root plasticity of B. pendula. Smaller radial root spread and sparser branching of coarse roots, and low SRL and RLD of fine roots of the conifers could indicate their more conservative resource use and high association with and dependence on ectomycorrhiza-forming fungi. The vertical fine root distributions of the species were mostly overlapping, implying the possibility for intense belowground competition for nutrients. In each species, conduits tapered and their frequency increased from distal roots to the stem, from the stem to the branches, and to leaf petioles in B. pendula. Conduit tapering was organ-specific in each species violating the assumptions of the general vascular scaling model (WBE). This reflects the hierarchical organization of a tree and differences between organs in the relative importance of transport, safety, and mechanical demands. The applied root model was capable of depicting the mass, length and spread of coarse roots of B. pendula and P. abies, and to the lesser extent in P. sylvestris. The roots did not follow self-similar fractal branching, because the parameter values varied within the root systems. Model parameters indicate differences in rooting behavior, and therefore different ecophysiological adaptations between species.

Luonnonhoitopellot maatalousympäristön luonnon monimuotoisuuden edistämisessä

Luonnonhoitopellot lisättiin uutena vapaaehtoisena toimenpiteenä maatalouden ympäristötukeen vuonna 2009. Luonnonhoitopeltoihin kuuluvat monivuotiset nurmipellot sekä niitty-, riista- ja maisemakasveilla kylvetyt pellot. Toimenpiteen avulla pyritään suojelemaan ja lisäämään maatalousympäristön luonnon monimuotoisuutta sekä muun muassa vähentämään maatalouden ravinnehuuhtoumia. Vuonna 2010 luonnonhoitopeltoja oli yli seitsemän prosenttia Suomen viljelyalasta. Luonnonhoitopeltojen ympäristövaikutusten arvioiminen ja toimenpiteen kehittäminen on tärkeää, jotta toimenpiteeseen käytettävät varat eivät valu hukkaan. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, millainen merkitys luonnonhoitopelloilla on maatalousympäristön monimuotoisuuden kannalta; millaiset luonnonhoitopellot ovat monimuotoisuuden kannalta arvokkaimpia; ja kuinka toimenpidettä kannattaa kehittää. Kysymyksiin pyrittiin vastaamaan tutkimalla putkilokasvilajistoa, -lajirikkautta ja kasvillisuuden rakennetta erilaisilla luonnonhoitopelloilla, sekä vertaamalla luonnonhoitopeltojen kasvillisuutta pientareiden ja niittyjen kasvillisuuteen. Maastotyö luonnonhoitopelloilla tehtiin kesällä 2010 Uudenmaan ja Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskusalueilla. Lisäksi tutkimuslohkoista kerättiin tietoja viljelijäkyselyn kautta. Niittypellot osoittautuivat tutkimuksessa lajirikkaimmaksi luonnonhoitopeltotyypiksi, mikä selittynee lähinnä sillä, että ne kylvetään heikosti kilpailukykyisellä siemenseoksella. Nurmi- ja niittypelloilla lohkon viljavuus korreloi negatiivisesti lajirikkauden kanssa. Lajikoostumukseltaan kaikki luonnonhoitopellot eroavat toisistaan sekä maatalousympäristön puoliluonnontilaisista elinympäristöistä, ja lisäävät siten monimuotoisuutta maisematasolla. Luonnonhoitopeltojen lajisto ei ole kuitenkaan suojelun kannalta erityisen arvokasta. Toimenpiteen maatalousympäristöä rikastuttavaa vaikutusta vähentää, että tällä hetkellä valtaosa luonnonhoitopelloista on monivuotisia nurmipeltoja. Luonnonhoitopeltojen siemenseoksia kehittämällä, perustamis- ja hoitomenetelmiä tutkimalla ja neuvontaan panostamalla voidaan lisätä luonnonhoitopeltojen arvoa niin luonnon, viljelijän kuin yhteiskunnankin kannalta.

Suokasvillisuuden vaste muuttuvaan ilmastoon: kokeellinen tutkimus kuivumisen vaikutuksesta

Soilla on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen hillitsemisessä suuren hiilivarastonsa sekä ekosysteemin ja ilmakehän välisen kaasunvaihdon ansiosta. Ilmastonmuutoksen ennustetaan vaikuttavan suokasvillisuuteen ja suon toimintaan epäsuorasti. Vedenpinnan ennustetaan laskevan 14–21 cm johtuen kasveista ja avoimilta pinnoilta tapahtuvan haihdunnan lisääntymisestä lämpötilan noustessa, mikäli sadanta ei lisäänny. Aiemmat vedenpinnan laskun jälkeistä kasvillisuutta seuranneet tutkimukset ovat osoittaneet, että putkilokasvit hyötyvät alhaisemmasta vedenpinnan tasosta ja että kuljuun sopeutuneet rahkasammalet kärsivät kuivuneista oloista. Kasvillisuuden runsaussuhteiden muuttumisen lisäksi kasviyhteisöjen monimuotoisuus vähenee. Erityisen herkkiä vedenpinnan laskulle ovat olleet välipinta- ja kuljurahkasammalet ja sarat. Funktionaalisten kasviryhmien vasteiden selvittämiksesi käytettiin BACI (before-after-control-impact) –tutkimusotetta. Tutkimuksessa oli kolme verrokkialaa ja kolme käsittelyalaa, joissa vedenpintaa oli laskettu 14–21 senttimetriin. Lisäksi vertailukohdaksi tutkimuksessa oli mukana kolme alaa, joissa oli tehty metsäojitus n. 50 vuotta sitten. Nämä toistot sijaitsivat meso-, oligo ombrotrofisilla suotyypeillä Oriveden Lakkasuolla. Kasvillisuus kartoitettiin ja vedenpinnat mitattiin aloilta ennen käsittelyä vuonna 2000 sekä vuosina 2001–2003 ja 2009. Aineisto analysoitiin TWINSPAN- (PC-Ord), PRC ja DCA (CANOCO)-monimuuttujamenetelmillä. Tulokset osoittivat, että verrokki- ja käsittelyalat olivat samanlaisia lähtökohdiltaan, joten niitä voitiin käsittelyn jälkeen verrata toisiinsa. Kasvillisuuden rakenne vaihteli vuosien välillä myös verrokkialoilla, mikä osoittaa kasvien sopeutumiskyvyn muuttuviin sääoloihin (lämpötila, sademäärä). Vuosi 2003 erottui tutkimuksessa alhaisella vedenpinnantasolla, mutta toisaalta myös ainavihantien varpujen suuren peittävyyden osalta. Vuoteen 2009 mennessä kasvillisuuden erityisesti sarojen peittävyys väheni. Ravinteikkaimmilla toistoilla kasvillisuuden vasteet vaikuttivat olevan vahvemmat kuin vähäravinteisilla toistoilla. Kasviryhmistä kulju- ja välipintasammalilla oli vahvimmat vasteetvedenpinnan laskuun ja mätäslajeilla heikoimmat. Tulosten mukaan kasviryhmien vasteet vaihtelevat riippuen tarkasteltavasta aikajaksosta: ensimmäiset kolme vuotta käsittelyn jälkeen suo oli häiriötilassa ja vasta sen jälkeen kasvillisuus sopeutui muuttuneisiin oloihin.

Mehiläisten (Apis mellifera) kukkavierailut mansikalla (Fragaria x ananassa) ja vadelmalla (Rubus idaeus) sekä kukkavierailuihin vaikuttavat tekijät

Hyönteispölytys lisää monien ristipölytteisten viljelykasvien siemensatoa sekä parantaa sadon laatua. Marjakasveilla, kuten mansikalla ja vadelmalla marjojen koko suurenee sekä niiden laatu paranee onnistuneen pölytyksen seurauksena. Aiempien havaintojen mukaan mansikan kukat eivät pääsääntöisesti houkuttele mehiläisiä, kun taas vadelma on yksi mehiläisten pääsatokasveista. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, miten tehokkaasti mehiläiset vierailevat mansikalla sekä vadelmalla, keskittyen kukkakohtaisiin käynteihin tuntia kohti. Mehiläisiä voidaan käyttää Gliocladium catenulatum-vektoreina torjuttaessa mansikan ja vadelman harmaahometta (Botrytis cinerea). Kukkavierailujen perusteella arvioidaan, onko vektorilevitys riittävän tehokas torjumaan harmaahometta ja miten hyvin mehiläisiä voidaan käyttää pölytyspalveluihin, etenkin mansikalla. Havainnot kerättiin kuudelta eri tilalta Sisä-Savosta kesällä 2007. Kukkavierailuja laskettiin mansikan ja vadelman kukinnan aikana erilaisissa sääolosuhteissa, eri kellonaikoina ja eri etäisyyksillä mehiläispesistä. Kukat valittiin satunnaisesti, ja valintaperusteena oli kukan avonaisuus. Tarkkailuaika riippui mehiläisten lentoaktiivisuudesta. Mansikan koko havaintojakson keskiarvoksi tuli 1,75 käyntiä kukkaa kohti tunnissa. Vadelmalla vastaava luku oli 4,27, joten keskiarvojen perusteella vadelma oli houkuttelevampi kuin mansikka. Kasvukauden vaiheella ei ollut eroja vierailuihin kummallakaan kasvilla, mutta vuorokaudenajan suhteen vierailuja oli enemmän aamupäivällä kuin iltapäivällä. Lämpötila korreloi positiivisesti vierailutiheyden kanssa kummallakin kasvilla. Sääolosuhteet rajoittivat havaintojen keräämistä ja kesä oli erittäin sateinen. Mehiläiset vierailivat kukissa riittävästi haastavissakin sääolosuhteissa niin, että harmaahometorjunta onnistui. Vektorilevitystä suunnitellessa, etenkin mansikalla, tulee ottaa huomioon pesien sijoittelu sekä riittävä lukumäärä. Pesien ravinnontarpeen tulee olla suuri, jotta mehiläiset keräisivät ravintoa kukista mahdollisimman tehokkaasti. Pesiin voidaan lisätä tarvittaessa avosikiöitä tai poistaa siitepölyvarastoja ravinnonkeruuaktiivisuuden lisäämiseksi. Lisätutkimusta tarvitaan pesien sijoittelun, kilpailevien kasvien sekä mansikkalajikkeiden houkuttelevuuden vaikutuksesta vierailutiheyteen. Suomalaisten mansikkalajikkeiden meden sekä siitepölyneritystä olisi myös hyvä selvittää.

Biomassan energia-arvon nostaminen sekundäärilämmöllä kuivaamalla

Viime aikoina ilmastonmuutos, fossiilisten polttoaineiden väheneminen ja niiden hinnan nousu ovat lisänneet merkittävästi maailmanlaajuista kiinnostusta uusiutuviin energiavaroihin. Suomessa uusiutuvien energialähteiden käytössä on jo pitkään panostettu metsäteollisuuden sivutuotevirtana tuottamaan puuperäiseen biomassaan, jota metsäteollisuus käyttää energiantuotantoonsa. Metsäteollisuuden jätevesien käsittelyssä syntyy erilaisia lietteitä, jotka joko uusiokäytetään tai hävitetään polttamalla tai sijoittamalla kaatopaikalle. Erityisesti biolietteiden uusiokäyttö on hankalaa ja kaatopaikkasijoitus tulevaisuudessa mahdotonta tai ainakin kustannuksiltaan kohtuutonta. Käytännössä liete hävitetään polttamalla ja kuivaamalla siitä tulee polttoaine. Lietteiden energiakäyttö on järkevin tapa hävittää jäteliete. Lietteiden korkean vesipitoisuuden vuoksi ne tulee kuitenkin kuivata ennen polttoa. Lietteen kuivaaminen sekundäärienergiavirralla eli metsäteollisuusprosesseissa sivutuotteena muodostuvalla ns. hukkalämmöllä lisää lietteen poltosta saatavaa energiamäärää ja korvaa fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää lietteen kuivaukseen optimaalisin kuoren ja lietteen seossuhde eri kuivausparametrejä vaihdellen. Kokeellinen työ aloitettiin rakentamalla energiatekniikan koehalliin laboratoriokokoluokan kiintopetikuivuri, jossa kuivumista tutkittiin puhaltamalla polttoainepedin läpi lämmitettyä ilmaa. Kuivattavina polttoaineina olivat kuoren ja lietteen seos tai pelkkä kuori ja liete erilaisilla massoilla ja erilaisilla prosenttisilla suhteilla ja erilaisissa lämpötiloissa. Kuivumiskäyrien määritys perustui massanmuutokseen. Koelaitteessa olivat anturit lämpötilan mittausta varten, jotta lämpötila saatiin säädettyä ja seurattua kokeen edellyttämällä tavalla. Lämpötilat ja painonmuutokset tallentuivat koetta tehdessä tietokoneelle. Kuivauskokeet osoittivat, että liete-kuori seos kuivuu hyvin kiintopedissä kun lietteen massaosuus seoksessa on korkeintaan 50 %. Lietteen massaosuuden ollessa tätä suurempi kuivaaminen ei enää ole tehokasta, mikä johtuu luultavasti ilman suuresta kanavoitumisesta kuivauspedissä. Kuorta kuivatessa lämpötilan nosto 50 °C:stä 70 °C:een oli huomattavasti tehokkaampaa kuin 70 °C:stä 90 °C:een, ajallisesti ero oli noin kaksinkertainen.

Identification and Epidemiological Typing of Campylobacter strains isolated from Patients in Finland

C. jejuni constitutes the majority of Campylobacter strains isolated from patients in Finland, and C. coli strains are also reported. To improve the species identification, a combination of phenotype- and genotype-based methods was applied. Standardising the cell suspension turbidity in the hippurate hydrolysis test enabled the reliable identification of hippurate-positive Campylobacter strains as C. jejuni. The detection of species-specific genes by PCR showed that about 30% of the hippurate-negative strains were C. jejuni. Three typing methods, serotyping, PCR-RFLP analysis of LOS biosynthesis genes and pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) were evaluated as epidemiological typing tools for C. jejuni. The high number of non-typeable strains lowered the discriminatory ability of serotyping. PCR-RFLP typing offered high discrimination for both serotypeable and non-typeable strains, but the correlation between serotypes and RFLP-types was not high enough to enable its use for molecular serotyping of non-typeable strains. PFGE was a highly discriminative typing method. Although the use of two restriction enzymes generally increases the discriminatory ability, KpnI alone offered almost as high discrimination as the use of SmaI and KpnI. The characteristic seasonal distribution of Campylobacter infections with a peak in summer and low incidence in winter was mainly due to domestically acquired infections. Of the C. jejuni strains, 41% were of domestic origin compared to only 17% of the C. coli strains. Serotypes Pen 12, Pen 6,7 and Pen 27 were significantly associated with domestic C. jejuni infections, Pen 1,44, Pen 3 and Pen 37 with travel-related infections. Pen 2 and Pen 4-complex were common both in domestic and travel-related infections. Serotype Pen 2 was less common among patients 60 years or older than in younger patients, more prevalent in Western Finland than in other parts of the country and more prevalent than other serotypes in winter. The source of Pen 2 infections may be related to cattle, since Pen 2 is the most common serotype in isolates from Finnish cattle. PFGE subtypes among isolates from patients and chickens during the summer 2003 and from cattle during the whole year were compared. The analysis of indistinguishable SmaI/KpnI subtypes suggested that up to 31% of the human infections may have been mediated by chickens and 19% by cattle. Human strains isolated during two one-year sampling periods were studied by PFGE. Of the domestic strains, 69% belonged to SmaI subtypes found during both sampling periods. Four SmaI subtypes accounted for 45% of the domestic strains, further typing of these subtypes by KpnI revealed six temporally persistent SmaI/KpnI subtypes. They were only occasionally identified in travel-related strains, and therefore, can be considered to be national subtypes. Each subtype was associated with a serotype: Pen 2, Pen 12, Pen 27, Pen 4-complex, Pen 41, and Pen 57. Five of these subtypes were identified in cattle (S5/K27, S7/K1, S7/K2, S7/K5 and S64/K19), and two in chickens (S7/K1 and S64/K19) with a temporal association with human infections in 2003. Cattle are more likely potential sources of these persistent subtypes, since long-term excretion of Campylobacter strains by cattle has been reported.

Plant communities of field margins : the effects of management and environmental factors on species composition and diversity

Agri-environmental schemes have so far resulted in only minor positive implications for the biodiversity of agricultural environments, in contrast to what has been expected. Land-use intensification has decreased landscape heterogeneity and the amount of semi-natural habitats. Field margins are uncultivated areas of permanent vegetation located adjacent to fields. Since the number of these habitats is high, investing in their quality may result in more diverse agricultural landscapes. Field margins can be considered as multifunctional habitats providing agronomic, environmental and wildlife services. This thesis aimed at examining the plant communities of different types of field margin habitats and the factors affecting their species diversity and composition. The importance of edaphic, spatial and management factors was studied on regional, landscape and habitat scales. Vegetation surveys were conducted on regional and landscape scales and a field experiment on cutting management was conducted on a habitat scale. In field margin plant communities, species appeared to be indicators of high or intermediate soil fertility and moist soil conditions. The plant species diversity found was rather low, compared with most species-rich agricultural habitats in Finland, such as dry meadows. Among regions, land-use history, main production line, natural species and human induced distribution, climate and edaphic factors were elements inducing differences in species composition. The lowest regional species diversity of field margins was related to intensive and long-term cereal production. Management by cutting and removal or grazing had a positive effect on plant species diversity. The positive effect of cutting and removal on species richness was also dependent on the adjacent source of colonizing species. Therefore, in species-poor habitats and landscapes, establishment of margins with diverse seed mixtures can be recommended for enhancing the development of species richness. However, seed mixtures should include only native species preferably local origin. Management by cutting once a year for 5 years did not result in a decline in dominance of a harmful weed species, Elymus repens, showing that E. repens probably needs cutting more frequently than once per year. Agri-environmental schemes should include long-term contracts with farmers for the establishment, and management by cutting and removal or grazing, of field margins that are several metres wide. In such schemes, the timing and frequency of management should be planned so as not to harm other taxa, such as the insects and birds that are dependent on these habitats. All accidental herbicide drifts to field margins should be avoided when spraying the cultivated area to minimize the negative effects of sprayings on vegetation. The harmful effects of herbicides can be avoided by organic farming methods.

Metsänomistajille tarjottavat palvelut, palveluntarjoajat ja palvelukentän rakenne

Suomessa metsänomistajille on tarjolla neljäntyyppisiä eri palveluita metsänhoidossa, puukaupassa, omaisuudenhoidossa ja informaatiopalveluissa. Palveluita tarjoaa joukko hyvin erikokoisia organisaatioita, joista osa toimii markkinalähtöisesti toisten tarjotessa palveluitaan lakiperusteisesti. Metsäalan palvelumarkkinat ovat nyt murrosvaiheessa, ja muutoksia on tapahtumassa sekä tarjonta- että kysyntäkentässä. Metsänomistajille tarjottavien palveluiden markkinoita ei tarjoajanäkökulmasta ole aiemmin tutkittu kattavasti. Tutkimukset ovat usein keskittyneet suppeasti johonkin palvelulajiin, eikä kokonaiskuvausta palvelumarkkinoista omaisuudenhoitopalvelut mukaan lukien ole ollut tarjolla. Tarjoajakenttään on odotettavissa muutoksia, sillä metsäalan palvelumarkkinoiden rahoituspohjaa ollaan muuttamassa, jolloin markkinoiden kilpailu vapautuu nykytilanteeseen verrattuna. Muutokset koskevat etenkin lakisääteisten organisaatioiden toimintaa, mutta ne tulevat vaikuttamaan koko toimialaan. Kysyntäkentässä aiempi tutkimus on ollut kattavampaa. Etenkin metsänomistajarakenteen muutosta, joka johtuu pääasiassa metsätilojen siirtymisestä kaupungistuneelle sukupolvelle, on tutkittu runsaasti. Lisäksi palveluiden kysyntään vaikuttavia tekijöitä ja palvelun eri laatu-ulottuvuuksia on tutkittu. Voidaan kuitenkin epäillä, kyetäänkö markkinoilla tarjoamaan sellaisia palveluita, jotka todella kattavasti tyydyttävät metsänomistajien tarpeita ja pystyvät tarjoamaan sellaisia hyötyjä, joista ollaan valmiita maksamaan. Tässä tutkimuksessa on tarkasteltu nykyisiä metsäpalvelumarkkinoita, sillä kokonaiskuvan luominen nykytilanteesta tarjoaa pohjan tulevien muutoksien ennakoimiselle. Tutkimusmenetelmänä on käytetty kvalitatiivista sisällönanalyysiä, ja tarkastelun kohteena on ollut palveluntarjoajien metsänomistajille suuntaama markkinointimateriaali – pääasiassa tarjoajien internetissä oleva materiaali. Markkinointimateriaalien tukena on käytetty palveluorganisaatioiden edustajien ja alan asiantuntijoiden teemahaastatteluita. Palveluita ja organisaatioita on tarkasteltu niiden asiakkaan kokemien hyötyjen pohjalta, joita markkinoinnissa palveluihin ja palveluntarjoajiin on pyritty liittämään. Teoreettisesti taustalla on käytetty mallia kuluttajan valintakriteereistä hankintapäätöstä tehtäessä. Tulosten perusteella on löydettävissä kysynnän kannalta kriittisiä palveluita, joiden ympärille palvelukokonaisuuksia on rakennettu. Metsänomistamisen odotetaan olevan kannattavaa, joten eräs palveluntarjonnan haasteista syntyy alan tarpeesta rahoittaa itsensä mielekkäällä aikajänteellä. Tämä luo tarpeen tuloja synnyttävien palveluiden yhdistämiseen kokonaisuuksiksi kustannuksia aiheuttavien, mutta muita hyötyjä tuottavien palveluiden kanssa. Tarjoajien kannalta tärkeää on kyetä luomaan asiakkaita hyödyttäviä palvelukokonaisuuksia muuttuville markkinoille.

CSR in forest industry – Case study of reporting and implementation of social responsibility in three international companies

Corporate Social Responsibility (CSR) has become increasingly important topic in forest industries, and other global companies, in recent years. Globalisation, faster information delivery and demand for sustainable development have set new challenges for global companies in their business operations. Also the importance of stakeholder relations, and pressure to become more transparent has increased in the forest industries. Three dimensions of corporate responsibility economic, environmental and social, are often included in the concept of CSR. Global companies mostly claim that these dimensions are equally important. This study analyses CSR in forest industry and has focus on reporting and implementation of social responsibility in three international companies. These case-companies are Stora Enso, SCA and Sappi, and they have different geographical base, product portfolios and therefore present interesting differences about forest industry strategy and CSR. Global Reporting Initiative (GRI) has created the most known and used reporting framework in CSR reporting. GRI Guidelines have made CSR reporting a uniform function, which can also be measured between companies and different sectors. GRI Guidelines have also made it possible to record and control CSR data in the companies. In recent years the use of GRI Guidelines has increased substantially. Typically CSR reporting on economic and environmental responsibility have been systematic in the global companies and often driven by legistlation and other regulations. However the social responsibility has been less regulated and more difficult to compare. Therefore it has previously been often less focused in the CSR reporting of the global companies. The implementation and use of GRI Guidelines have also increased dialogue on social responsibility issues and stakeholder management in global companies. This study analyses the use of GRI´s framework in the forest industry companies´ CSR reporting. This is a qualitative study and the disclosure of data is empricially analysed using content analysis. Content analysis has been selected as a method for this study because it makes it possible to use different sources of information. The data of this study consists of existing academic literature of CSR, sustainability reports of thecase-companies during 2005-2009, and the semi-structured interviews with company representatives. Different sources provide the possibility to look at specific subject from more than one viewpoint. The results of the study show that all case-companies have relatively common themes in their CSR disclosure, and the differences rise mainly from their product-portfolios, and geographic base. Social impacts to local communities, in the CSR of the companies, were mainly dominated by issues concerning creating wealth to the society and impacting communities through creation of work. The comparability of the CSR reporting, and especially social indicators increased significally from 2007 onwards in all case-companies. Even though the companies claim that three dimensions of CSR economic, environmental and social are equally important economic issues and profit improvement still seem to drive most of the operations in the global companies. Many issues that are covered by laws and regulations are still essentially presented as social responsibility in CSR. However often the unwelcome issues in companies like closing operations are covered just briefly, and without adequate explanation. To make social responsibility equally important in the CSR it would demand more emphasis from all the case-companies. A lot of emphasis should be put especially on the detail and extensiveness of the social reponsibility content in the CSR.

Population genetics of the invasive plant species Impatiens glandulifera in Southern Finland

Biological invasions affect biodiversity worldwide, and, consequently, the invaded ecosystems may suffer from significant losses in economic and cultural values. Impatiens glandulifera Royle (Balsaminaceae) is an invasive annual herb, native to the western Himalayas and introduced into Europe in the 19th century as a garden ornamental plant. The massive invasion of I. glandulifera is due to its high reproductive output, rapid growth and its ability to outcompete native species. In Finland, the first observations regarding the presence of I. glandulifera date from the year 1947, and today it is considered a serious problem in riparian habitats. The aim of this master’s thesis research is to reveal the population genetic structure of I. glandulifera in Finland and to find out whether there have been one or multiple invasions in Finland. The study focuses on investigating the origin of I. glandulifera in Southern Finland, by comparing plant samples from the Helsinki region with those from its native region and other regions of invasion. Samples from four populations in Helsinki and from the United Kingdom, Canada, India and Pakistan were collected and genotyped using 11 microsatellite markers. The genetic analyses were evaluated using the programs Arlequin and Structure. The results of the genetic analyses suggested that I. glandulifera has been introduced to Finland more than once. Multiple introductions are supported by the higher level of genetic diversity detected within and among Finnish populations than would be expected for a single introduction. Results of the Bayesian Structure analysis divided the four Finnish populations into four clusters. This geographical structure was further supported by pairwise Fst values among populations. The causes and potential consequences of such multiple introductions of I. glandulifera in Finland and further perspectives are discussed.

Kosteikkosedimentin fosforivarat ja niiden käyttökelpoisuus kasveille

Maatalouden ympäristötukiohjelmalla pyritään vähentämään maatalouden ravinnekuormitusta, sillä valtaosa fosforin hajakuormituksesta on peräisin maataloudesta. Maataloudesta peräisin olevan fosforin rehevöittävää vaikutusta vesistöissä voidaan pyrkiä vähentämään kosteikoilla, joiden päätarkoituksena on saada valumaveden mukana erodoitunut maa-aines sedimentoitumaan kosteikon pohjalle. Kosteikkojen toimivuudesta ja vesiensuojelun merkityksestä on kuitenkin Suomessa tehdyissä tutkimuksissa saatu ristiriitaisia tuloksia. Tämän työn tavoitteena on selvittää maa-analyysien avulla, mitä valuma-alueelta erodoitunut fosforille tapahtuu kosteikon sedimentissä ja kuinka hyvin sedimentoitunut aines soveltuu kasvualustaksi kasvintuotannossa. Valuma-alueen maanäytteitä ja kosteikon sedimenttinäytteitä vertailemalla havaittiin kosteikossa tapahtuvan erodoituneen maa-aineksen lajittumista. Kosteikosta otetussa sedimenttinäytteessä oli 48 % enemmän savesta kuin valumapellon muokkauskerroksen maanäytteissä. Lisäksi havaittiin, että savespitoisuuden lisääntyminen lisäsi sedimentin reaktiivista pinta-alaa, koska sedimentissä oli 45 % enemmän alumiini- ja rautahydroksideja kuin valuma-alueelta otetuissa maanäytteissä. Hydroksidien runsauden takia fosforin sorptiokapasiteetti oli sedimentissä 52 % suurepi kuin valuma-alueelta otetuissa näytteissä. Sedimenttinäytteiden fosforin sorptiokyllästysaste oli kuitenkin samansuuruinen verrattuna valuma-alueelta otettuihin näytteisiin, sillä hapettuneessa sedimentissä oli 50 % enemmän alumiini- ja rautahydroksidien sitomaa fosforia. Näytteenottohetkellä sedimentti oli pelkistyneessä tilassa, jolloin sen vesiuuttoisen fosforin määrä oli huomattavasti suurempi kuin hapettuneessa sedimentissä. Vastaavasti sedimentin hapettuessa fosforin sorptiokyky kasvoi huomattavasti, sillä pelkistyneestä sedimentistä desorboitui fosforia kosteikon veteen. Tämä havaittiin myös astiakokeessa, sillä sedimentissä kasvanut raiheinä kärsi voimakkaasta fosforin puutoksesta niillä lannoitustasoilla, joilla valuma-alueen maanäytteessä kasvaneella raiheinällä ei silmämääräisesti havaittu esiintyvän puutosoireita. Sedimentin toiselle sadolle annetulla kolminkertaisella fosforin lisälannoituksella saavutettiin samansuuruiset sadon kuiva-ainemäärät, fosforipitoisuudet ja fosforin otot kuin valuma-alueen maanäytteissä kasvaneella ensimmäisellä sadolla oli. Astiakokeen tulosten perusteella pelkistyneessä tilassa ollut sedimentti soveltuu heikosti kasvintuotannon kasvualustaksi suuren fosforisorptiokykynsä ansiosta. Parhaiten sedimentti soveltuisi runsaasti helppoliukoista fosforia sisältäville alueille, kuten karjan jalottelutarhan pohjamateriaaliksi, vähentämään ympäristöön kohdistuvaa fosforikuormitusta.

Stand growth and management scenarios for Paraserianthes falcataria smallholder plantations in Indonesia

Paraserianthes falcataria is a very fast growing, light wood tree species, that has recently gained wide interest in Indonesia for industrial wood processing. At the moment the P. falcataria plantations managed by smallholders are lacking predefined management programmes for commercial wood production. The general objective of this study was to model the growth and yield of Paraserianthes falcataria stands managed by smallholders in Ciamis, West Java, Indonesia and to develop management scenarios for different production objectives. In total 106 circular sample plots with over 2300 P. falcataria trees were assessed on smallholder plantation inventory. In addition, information on market prices of P. falcataria wood was collected through rapid appraisals among industries. A tree growth model based on Chapman-Richards function was developed on three different site qualities and the stand management scenarios were developed under three management objectives: (1) low initial stand density with low intensity stand management, (2) high initial stand density with medium intensity of intervention, (3) high initial stand density and strong intensity of silvicultural interventions, repeated more than once. In general, the 9 recommended scenarios have rotation ages varying from 4 to 12 years, planting densities from 4x4 meters (625 trees ha-1) to 3x2 meters (1666 trees ha-1) and thinnings at intensities of removing 30 to 60 % of the standing trees. The highest annual income would be generated on high-quality with a scenario with initial planting density 3x2 m (1666 trees ha-1) one thinning at intensity of removing 55 % of the standing trees at the age of 2 years and clear cut at the age of 4 years.