Alikasvoksen mittaus ja kartoitus laserkeilauksella

Tasaikäisen metsän alle muodostuvilla alikasvoksilla on merkitystä puunkorjuun, metsänuudistamisen, näkemä-ja maisema-analyysien sekä biodiversiteetin ja hiilitaseen arvioinnin kannalta. Ilma-aluksista tehtävä laserkeilaus on osoittautunut tehokkaaksi kaukokartoitusmenetelmäksi varttuneiden puustojen mittauksessa. Laserkeilauksen käyttöönotto operatiivisessa metsäsuunnittelussa mahdollistaa aiempaa tarkemman tiedon tuottamisen alikasvoksista, mikäli alikasvoksen ominaisuuksia voidaan tulkita laseraineistoista. Tässä työssä käytettiin tarkasti mitattuja maastokoealoja ja kaikulaserkeilausaineistoja (discrete return LiDAR) usealta vuodelta (1–2 km lentokorkeus, 0,9–9,7 pulssia m-2). Laserkeilausaineistot oli hankittu Optech ALTM3100 ja Leica ALS50-II sensoreilla. Koealat edustavat suomalaisia tasaikäisiä männiköitä eri kehitysvaiheissa. Tutkimuskysymykset olivat: 1) Minkälainen on alikasvoksesta saatu lasersignaali yksittäisen pulssin tasolla ja mitkä tekijät signaaliin vaikuttavat? 2) Mikä on käytännön sovelluksissa hyödynnettävien aluepohjaisten laserpiirteiden selitysvoima alikasvospuuston ominaisuuksien ennustamisessa? Erityisesti haluttiin selvittää, miten laserpulssin energiahäviöt ylempiin latvuskerroksiin vaikuttavat saatuun signaaliin, ja voidaanko laserkaikujen intensiteetille tehdä energiahäviöiden korjaus. Puulajien väliset erot laserkaiun intensiteetissä olivat pieniä ja vaihtelivat keilauksesta toiseen. Intensiteetin käyttömahdollisuudet alikasvoksen puulajin tulkinnassa ovat siten hyvin rajoittuneet. Energiahäviöt ylempiin latvuskerroksiin aiheuttivat alikasvoksesta saatuun lasersignaaliin kohinaa. Energiahäviöiden korjaus tehtiin alikasvoksesta saaduille laserpulssin 2. ja 3. kaiuille. Korjauksen avulla pystyttiin pienentämään kohteen sisäistä intensiteetin hajontaa ja parantamaan kohteiden luokittelutarkkuutta alikasvoskerroksessa. Käytettäessä 2. kaikuja oikeinluokitusprosentti luokituksessa maan ja yleisimmän puulajin välillä oli ennen korjausta 49,2–54,9 % ja korjauksen jälkeen 57,3–62,0 %. Vastaavat kappa-arvot olivat 0,03–0,13 ja 0,10–0,22. Tärkein energiahäviöitä selittävä tekijä oli pulssista saatujen aikaisempien kaikujen intensiteetti, mutta hieman merkitystä oli myös pulssin leikkausgeometrialla ylemmän latvuskerroksen puiden kanssa. Myös 3. kaiuilla luokitustarkkuus parani. Puulajien välillä havaittiin eroja siinä, kuinka herkästi ne tuottavat kaiun laserpulssin osuessa puuhun. Kuusi tuotti kaiun suuremmalla todennäköisyydellä kuin lehtipuut. Erityisen selvä tämä ero oli pulsseilla, joissa oli energiahäviöitä. Laserkaikujen korkeusjakaumapiirteet voivat siten olla riippuvaisia puulajista. Sensorien välillä havaittiin selviä eroja intensiteettijakaumissa, mikä vaikeuttaa eri sensoreilla hankittujen aineistojen yhdistämistä. Myös kaiun todennäköisyydet erosivat jonkin verran sensorien välillä, mikä aiheutti pieniä eroavaisuuksia kaikujen korkeusjakaumiin. Aluepohjaisista laserpiirteistä löydettiin alikasvoksen runkolukua ja keskipituutta hyvin selittäviä piirteitä, kun rajoitettiin tarkastelu yli 1 m pituisiin puihin. Piirteiden selitysvoima oli parempi runkoluvulle kuin keskipituudelle. Selitysvoima ei merkittävästi alentunut pulssitiheyden pienentyessä, mikä on hyvä asia käytännön sovelluksia ajatellen. Lehtipuun osuutta ei pystytty selittämään. Tulosten perusteella kaikulaserkeilausta voi olla mahdollista hyödyntää esimerkiksi ennakkoraivaustarpeen arvioinnissa. Sen sijaan alikasvoksen tarkempi luokittelu (esim. puulajitulkinta) voi olla vaikeaa. Kaikkein pienimpiä alikasvospuita ei pystytä havaitsemaan. Lisää tutkimuksia tarvitaan tulosten yleistämiseksi erilaisiin metsiköihin.

Metsän erirakenteisuutta edistävien hakkuiden kannattavuustarkastelu metsäaluetasolla

Tutkimuksessa vertailtiin metsän erirakenteisuutta edistävien poimintahakkuiden ja pienaukkohakkuiden kannattavuutta metsänhoitosuositusten mukaiseen metsänkasvatukseen Keski-Suomessa. Poimintahakkuut ja pienaukkohakkuut ovat menetelmiä, joilla voidaan lisätä luonnonmetsän häiriödynamiikan mukaista pienipiirteistä elinympäristöjen vaihtelua ja siksi ne sopivat etenkin erityiskohteisiin monimuotoisuuden, maiseman tai metsien monikäytön vuoksi. Ne johtavat yleensä vähitellen eri-ikäisrakenteiseen metsään, jossa puuston läpimittaluokkajakauma muistuttaa käänteistä J-kirjainta. Eri-ikäisrakenteisen metsänkäsittelyn taloudellista kannattavuutta puoltavat uudistumiskustannusten poisjäänti ja tukkipuihin painottuvat säännöllisin väliajoin toteutuvat hakkuut. Menetelmän soveltumista Suomen olosuhteisiin pidetään kuitenkin epävarmana. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin tasaikäisrakenteisen metsän muuttamista eri-ikäisrakenteiseksi 40 vuoden siirtymäaikana Metsähallituksen hallinnoimassa Isojäven ympäristöarvometsässä Kuhmoisissa. Tutkimusaineisto koostui 405 kuusivaltaisesta tasaikäisestä kuviosta, joiden pinta-alasta metsämaata on 636 hehtaaria. Metsän kehitystä simuloitiin puutason kasvumalleja käyttäen ja käsittelytoimenpiteet simuloitiin viisivuotiskausittain SIMO-metsäsuunnitteluohjelmistolla. Simulointien avulla selvitettiin jokaisen käsittelyskenaarion hakkuumäärät puutavaralajeittain, diskontatut kassavirrat ja puustopääoman muutos tarkasteluajanjakson aikana. Puunkorjuun yksikkökustannusten laskennan apuna käytettiin automatisoitua seurantajärjestelmää, jossa metsäkoneisiin asennettuilla matkapuhelimilla kerättiin MobiDoc2-sovelluksella metsäkoneiden käytöstä kiihtyvyystiedot, GPS-paikkatiedot ja syötetiedot. Lopulta jokaiselle käsittelyskenaariolle laskettiin metsän puuntuotannollista arvoa kuvaavalla tuottoarvon yhtälöllä nettonykyarvot, josta vähennettiin diskontatut puunkorjuun kustannukset. Tutkimuksen tulosten mukaan poimintahakkuun NPV oli 3 prosentin korkokannalla noin 91 % (7420 €/ha) ja pienaukkohakkuiden noin 99 % (8076 €/ha) metsänhoitosuositusten mukaisesta käsittelystä (8176 €/ha). Komparatiivinen statiikka osoitti, että korkokannan kasvattaminen 5 prosenttiin ei olennaisesti lisännyt nettonykyarvojen eroja. Poimintahakkuiden puunkorjuun yksikkökustannukset olivat 0,8 €/m3 harvennushakkuita pienemmät ja 7,2 €/m3 uudistushakkuita suuremmat. Pienaukkohakkuiden yksikkökustannukset olivat 0,7 €/m3 uudistushakkuita suuremmat.Tulosten perusteella on väistämätöntä että siirtymävaihe tasaikäisrakenteisesta eri-ikäisrakenteiseksi metsäksi aiheuttaa taloudellisia tappioita siitäkin huolimatta, että hakkuut ovat voimakkaita ja tehdään varttuneeseen kasvatusmetsään. Tappion määrä on metsän peitteisyyden ylläpidosta aiheutuva vaihtoehtoiskustannus.

The Biocontrol Agent Phlebiopsis gigantea: Efficacy and Impacts on the Stump Bacterial Biota and Conifer tree Defences

Phlebiopsis gigantea has been for a long time known as a strong competitor against Heterobasidion annosum and intensively applied as a biological control agent on stump surfaces of Picea abies in Fennoscandia. However, the mechanism underlying its antagonistic activity is still unknown. A primary concern is the possible impact of P. gigantea treatment on resident non-target microbial biota of conifer stumps. Additional risk factor is the potential of P. gigantea to acquire a necrotrophic habit through adaptation to living wood tissues. This study focused on the differential screening of several P. gigantea isolates from diverse geographical sources as well as the use of breeding approach to enhance the biocontrol efficacy against H. annosum infection. The results showed a significant positive correlation between growth rate in wood and high biocontrol efficacy. Furthermore, with aid of breeding approach, several progeny strains were obtained that had better growth rate and control efficacy than parental isolates. To address the issue of the potential of P. gigantea to acquire necrotrophic capability, a combination of histochemical, molecular and transcript profiling (454 sequencing) were used to investigate the interactions between these two fungi and ten year old P. sylvestris seedlings. The results revealed that both P. gigantea and H. annosum provoked strong necrotic lesions, but after prolonged incubation, P. gigantea lesions shrank and ceased to expand further. Tree seedlings pre-treated with P. gigantea further restricted H. annosum-induced necrosis and had elevated transcript levels of genes important for lignification, cell death regulation and jasmonic acid signalling. These suggest that induced localized resistance is a contributory factor for the biocontrol efficacy of P.gigantea, and it has a comparatively limited necrotrophic capability than H. annosum. Finally, to investigate the potential impact of P. gigantea on the stump bacterial biota, 16S rDNA isolated from tissue samples from stumps of P. abies after 1-, 6- and 13-year post treatment was sequenced using bar-coded 454 Titanium pyrosequencing. Proteobacteria were found to be the most abundant at the initial stages of stump decay but were selectively replaced by Acidobacteria at advanced stages of the decay. Moreover, P. gigantea treatment significantly decreased the bacterial richness at initial decay stage in the stumps. Over time, the bacterial community in the stumps gradually recovered and the negative effects of P. gigantea was attenuated.

Morphogenesis and plant regeneration from cotyledonary cultures of Eucalyptus

Callus cultures were established from hypocotyls and cotyledons derived from young seedlings of Eucalyptus citriodora. Successful plantlet production from cotyledonary callus was achieved within 6 weeks on Murashige and Skoog's basal medium supplemented with zeatin (1 mg/l) and indoleacetic acid (0.2 mg/l). Leaf and shoot callus obtained from one-year-old plants did not differentiate. Results reported contribute to defining optimal conditions for callus growth and plantlet formation

Regeneration of plantlets from leaf disc cultures of rosewood: control of leaf abscission and shoot tip necrosis

A method for mass production of rosewood (Dalbergia latifolia Roxb.) trees through leaf disc organogenesis was developed and standardized. Compact callus was initiated from mature leaf discs on Murashige and Skoog (MS) basal medium supplemented with 1.0 mg 1?1 2,4-dichlorophenoxy acetic acid (2,4-D), 5.0 mg 1?1 ?-naphthaleneacetic acid (NAA), 1.0 mg 1?1 6-benzylaminopurine (BAP) and 10% coconut water (CW). High frequency (15�20 shoots/g callus) regeneration of shoot bud differentiation was obtained on MS (3/4 reduced major elements) or Woody Plant Medium (WPM) or modified Woody Plant Medium (mWPM) supplemented with BAP (5.0 mg 1?1) and NAA (0.5 mg 1?1). Leaf abscission and shoot tip necrosis was controlled using mWPM. About 90% of the excised shoots were rooted in the mWPM supplemented with 2.0 mg 1?1 ?-indolebutyric acid (IBA) and 1.0 mg 1?1 caffeic acid. The in vitro-raised rooted plantlets were hardened for successful transplantation to soil. The transplanted plants were exposed to various humidity conditions and 80% transplant success was achieved. The in vitro-raised leaf-regenerated plants grew normally and vigorously in soil.

Mining Land Cover Information Using Multilayer Perceptron and Decision Tree from MODIS Data

Land cover (LC) changes play a major role in global as well as at regional scale patterns of the climate and biogeochemistry of the Earth system. LC information presents critical insights in understanding of Earth surface phenomena, particularly useful when obtained synoptically from remote sensing data. However, for developing countries and those with large geographical extent, regular LC mapping is prohibitive with data from commercial sensors (high cost factor) of limited spatial coverage (low temporal resolution and band swath). In this context, free MODIS data with good spectro-temporal resolution meet the purpose. LC mapping from these data has continuously evolved with advances in classification algorithms. This paper presents a comparative study of two robust data mining techniques, the multilayer perceptron (MLP) and decision tree (DT) on different products of MODIS data corresponding to Kolar district, Karnataka, India. The MODIS classified images when compared at three different spatial scales (at district level, taluk level and pixel level) shows that MLP based classification on minimum noise fraction components on MODIS 36 bands provide the most accurate LC mapping with 86% accuracy, while DT on MODIS 36 bands principal components leads to less accurate classification (69%).

Fast algorithm for data exchange in reconfigurable tree structures

This paper presents a fast algorithm for data exchange in a network of processors organized as a reconfigurable tree structure. For a given data exchange table, the algorithm generates a sequence of tree configurations in which the data exchanges are to be executed. A significant feature of the algorithm is that each exchange is executed in a tree configuration in which the source and destination nodes are adjacent to each other. It has been proved in a theorem that for every pair of nodes in the reconfigurable tree structure, there always exists two and only two configurations in which these two nodes are adjacent to each other. The algorithm utilizes this fact and determines the solution so as to optimize both the number of configurations required and the time to perform the data exchanges. Analysis of the algorithm shows that it has linear time complexity, and provides a large reduction in run-time as compared to a previously proposed algorithm. This is well-confirmed from the experimental results obtained by executing a large number of randomly-generated data exchange tables. Another significant feature of the algorithm is that the bit-size of the routing information code is always two bits, irrespective of the number of nodes in the tree. This not only increases the speed of the algorithm but also results in simpler hardware inside each node.

Phenology of tree species of tropical moist forest of Uttara Kannada district, Karnataka, India

Phenological observations on tree species in tropical moist forest of Uttara Kannada district (13ℴ55′ to 15ℴ31′ N lat; 74ℴ9′ to 75ℴ10′ E long) during the years 1983–1985 revealed that there exists a strong seasonality for leaf flush, leaf drop and reproduction. Young leaves were produced in the pre-monsoon dry period with a peak in February, followed by the expansion of leaves which was completed in March. Abscission of leaves occurred in the post-monsoon winter period with a peak in December. There were two peaks for flowering (December and March), while fruit ripening had a single peak in May–June, preceding the monsoon rainfall. The duration of maturation of leaves was the shortest, while that of full ripening of fruits was the longest. Mature flowers of evergreen species lasted longer than those of deciduous species; in contrast the phenophase of ripe fruits of deciduous species was longer than that of evergreen species.

Potential and economics of forestry options for carbon sequestration in India

There is a need to understand the carbon (C) sequestration potential of the forestry option and its financial implications for each country.In India the C emissions from deforestation are estimated to be nearly offset by C sequestration in forests under succession and tree plantations. India has nearly succeeded in stabilizing the area under forests and has adequate forest conservation strategies. Biomass demands for softwood, hardwood and firewood are estimated to double or treble by the year 2020. A set of forestry options were developed to meet the projected biomass needs, and keeping in mind the features of land categories available, three scenarios were developed: potential; demand-driven; and programme-driven scenarios. Adoption of the demand-driven scenario, targeted at meeting the projected biomass needs, is estimated to sequester 78 Mt of C annually after accounting for all emissions resulting from clearfelling and end use of biomass. The demand-driven scenario is estimated to offset 50% of national C emission at 1990 level. The cost per t of C sequestered for forestry options is lower than the energy options considered. The annual investment required for implementing the demand-driven scenario is estimated to be US$ 2.1 billion for six years and is shown to be feasible. Among forestry options, the ranking based on investment cost per t of C sequestered from least cost to highest cost is; natural regeneration-agro-forestry-enhanced natural regeneration (< US$ 2.5/t C)-timber-community-softwood forestry (US$ 3.3 to 7.3 per t of C).

Multi-installment load distribution in tree networks with delays

This paper presents a new strategy for load distribution in a single-level tree network equipped with or without front-ends. The load is distributed in more than one installment in an optimal manner to minimize the processing time. This is a deviation and an improvement over earlier studies in which the load distribution is done in only one installment. Recursive equations for the general case, and their closed form solutions for a special case in which the network has identical processors and identical links, are derived. An asymptotic analysis of the network performance with respect to the number of processors and the number of installments is carried out. Discussions of the results in terms of some practical issues like the tradeoff relationship between the number of processors and the number of installments are also presented.

In vitro plant regeneration from different seedling explants of blackgram [Vigna mungo (L.) Hepper] via organogenesis

Callus induction and morphogenesis from different blackgram explants were tested on MS basal medium supplemented with B5 vitamins, IAA, NAA, IBA, KIN and BAP individually and in combinations. The explants were hypocotyl, epicotyl, axillary bud, cotyledonary node and immature leaf. The optimal levels of the frequency of callus induction was 22.8 mu M of IAA or 16.1 mu M NAA and in combination with 2.2 mu M of BAP. Among the seedling explants, hypocotyl was found to be more efficient in producing callus. Shoots mere induced from callus cultures of hypocotyls, epicotyls, axillary bud, cotyledonary node and immature leaf with varying frequencies in the medium containing KIN (2.3-9.3 mu M) or BAP (2.2-8.8 mu M) and in combination with IAA (2.8 mu M) or NAA (2.6 mu M). Multiple shoots were obtained using cotyledonary node segments. The regenerated shoots rooted best on MS basal medium containing 9.8 mu M IBA. Seventy three per cent of the shoots produced roots, and 80-85% of the plantlets survived under greenhouse condition.

In vitro regeneration from immature cotyledon explant and protein profile changes during organogenesis in groundnut (Arachis hypogaea L.)

Complete plants were regenerated from in vitro cultured immature cotyledon segments of groundnut (Arachis hypogaea L. cv. TMV-7) by organogenesis. Callus cultures were best Initiated from immature cotyledon segments on MS (Murashige and Skoog) salts containing B5 vitamins supplemented with indole-3-acetic acid (IAA) and alpha -naphthalene acetic acid (NAA; 4.0 mg L-1) and kinetin (KIN; 0.5 L-1). Calluses were transferred to a medium containing KIN (2.0 mg L-1) and IAA and NAA (0.5 mg L-1) for shoot Initiation. The regenerated shoots were transferred to a medium containing Indole-3-butyric acid (IBA; 2.0 mg L-1) and KIN (0.2 mg L-1) for developing roots. In vitro produced plantlets developed sucessfully, matured, and set seed. The protein profiles [sodium dodecyl sulphate - polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)] of callus, callus with shoot, and callus with shoot and root showed differences.