Metsaökosüsteemi taastamise seire ja analüüs

A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in ForestryDoktoritöö käsitleb metsaökosüsteemide taastamist Eestis, hõlmates nii kaevandamisega rikutud alade taasmetsastamist kui ka loodusmetsade struktuurikomponentide tekitamist madala loodusväärtusega aladele ning aladele, kus loodusliku taastumise protsess on aeglane. Intensiivne metsade majandamine on põhjustanud metsade struktuuri ja liigilise koosseisu lihtsustumist ning muutnud looduslike häiringute dünaamikat. Metsi oskuslikult majandades saab vähendada majandamisvõtete negatiivset mõju elurikkusele ja säilitada metsaökosüsteemide looduslikke funktsioone. Samuti tuleks eelkõige kaitsealustes metsades jälgida ja taastada metsade looduslikku funktsionaalsust. Ökoloogilise taastamise eesmärk on kiirendada muudetud, rikutud või hävitatud ökosüsteemides loodusliku taastumise protsesse. Doktoritöös käsitletakse ja analüüsitakse metsade taastamise erinevaid aspekte ja komponente ning otsesteks eesmärkideks on: a) uurida puistute looduslikkuse indikaatoreid ning hinnata puistute looduslikkust, b) määrata puistus üksikpuu suremist mõjutavad faktorid, c) analüüsida looduslikkuse taastamise võtete mõju puistu dünaamikale ja elurikkusele, d) analüüsida kaevandamisjärgsel taasmetsastamisel tekkinud ökosüsteemi. Püstitatud eesmärkide täitmiseks viidi läbi välitööd kokku 640 püsiproovitükil. Doktoritöös leiti, et surnud puidu kogus, surnud puude ruumiline paiknemine puistus, samuti suremise kiirus ja põhjused on tihedas seoses puistu looduslikkusega. Surnud puidu maht looduslikus seisundis ja majandatud metsas erinevad üksteisest oluliselt. Puude suremise hindamine võimaldab paremini aru saada metsaökosüsteemi struktuurist ja seal toimivatest protsessidest. Puu ellujäämine sõltub puu suhtelisest suurusest puistus ning puude suremise põhjused erinevat tüüpi puistutes on erinevad. Suremise põhjuste mitmekesisus on suurem looduslikus seisundis puistutes ning samuti on surnud puude paiknemine sellises puistus rohkem hajutatud. Töös väljatöötatud indeksid pakuvad võimalusi paremini hinnata puistu looduslikkust ja seejuures eristada puistus toimunud hiljutisi häiringuid. Looduslikkuse taastamise võtted olid läbi viidud ühetaolistes keskealistes okaspuupuistutes, kus peale taastamisvõtete tegemist puistustruktuur mitmekesistus, näiteks surnud puidu maht suurenes lagupuidu tekitamise võtte korral kuni 67 m3 ha-1. Loodusliku uuenduse arvukus oli kõrgeim pindalalt suuremas häilus ning ülepõletatud häilu korral. Taastamisvõtted avaldasid erinevatele liigirühmadele erinevat mõju: rohttaimede mitmekesisus suurenes enim ülepõletatud häilu korral, sammalde mitmekesisus lagupuidu tekitamise korral, samblike mitmekesisus suurenes enim häilu tekitamisel, ülepõletatud häilu korral mitmekesisus aga vähenes. Kontrollaladest eristus kõige rohkem rohttaimede, sammalde ja samblike puhul häilu ülepõletamise võte. Mardikaliste suurenenud arvukus ja liigiline mitmekesisus on puistu valgustingimuste muutuse ning elupaikade lisandumise otsene tulemus. Võrreldes ühe taastamisvõtte rakendamisega suurendab erinevate taastamisvõtete üheaegne kasutamine puistu heterogeensust ja tänu sellele suureneb ka elurikkus. Kaevandamisjärgse taasmetsastamise eesmärk on taastada ökosüsteemide kaevandamiseelne olukord. Üldjuhul on võimatu taastada minevikus olnud seisundit, sest kaevandamisega on kasvupinnast täielikult muudetud ning tihtipeale areneb seal välja hoopis uudne ökosüsteem. Taastamisedukuse hindamine põhineb mullanäitajate dünaamika, liigilise mitmekesisuse, taimkatte struktuuri ja ökoloogiliste protsesside uurimisel. Endise kaevandamisala mullad erinesid tüüpilistest metsamuldadest ja seetõttu on seal taimestiku arenguks tekkinud teistsugused tingimused. Samuti erinesid sealsed taimekooslused tüüpilistest metsas esinevatest kooslustest. Puistu takseernäitajad olid sarnaseimad sinilille kasvukohatüübi puistute takseernäitajatega. Ala looduslikule arengule jätmine võib taastamisel olla oluline alternatiiv metsaistutamisele, eriti juhul, kui rikutud ala on väike ja ümbritsetud loodusliku taimkattega ning kui alale pole määratud soovitavat eesmärki ning taastumise tähtaega.This thesis synthesizes several studies of forest ecosystem restoration in Estonia, including afforestation on abandoned oil-shale mining areas and initiating natural processes and fostering natural structures and species composition. Silvicultural systems for timber production have caused changes in ecosystem structure and function associated with anthropogenic alterations of natural disturbance regimes. Increasingly, forest management is based on understanding of processes of natural disturbances, their effects for stand and landscape composition and structure, considering that this enables managers to reduce the negative impacts of timber harvest on biodiversity and thereafter maintain ecological functions. Restoration is activity which can improve conservation efforts in protected areas in order to enhance quality and quantity, to improve connectivity between fragmented areas and create buffer zones between protected and managed forest areas. The objective of ecological restoration is to re-create a self-supporting ecosystem which existed previously and is resilient to contingent damage and to maintain the system in a desirable state or moving away from an undesirable state. The aims of the thesis are: a) to develop naturalness and structural indicators in forest ecosystems; b) to analyze the effects of restoration treatments for biodiversity and stand development in managed forest ecosystems; c) to analyze the success of reclamation on post-mining restoration site; d) to determine factors influencing tree survival/mortality in forest stands. This thesis based on 640 permanent sample plots all over Estonia. Based on the results of this thesis, deadwood quantity and spatial distribution as well as tree mortality rate and causes are reliable indicators of forest naturalness. Deadwood mingling index and diversity index of mortality reasons as new proposed variables improve the assessment of forest naturalness and clarify the effects of recent disturbances. Tree mortality in a stand is caused by specific agents or by the complex effect of several mortality agents and it is different in semi-natural and managed forest. Determining the cause for a tree death is often difficult; therefore it is sensible to use a process-based multiple-reason method for determining the factors of mortality for a single tree. Survival probability of a tree is dependent on the specific mortality agent and relative size of the tree in a stand. Restoration pre-treatment stands are often homogeneous even-aged monocultures on fertile sites; rehabilitation treatments (gap cuttings, overburning and addition of deadwood) increase their structural heterogeneity and promote differentiation of microclimatic conditions and therefore species richness and abundance increase after treatments. In a gap treatment, the ratio between the gap diameter and the surrounding stand height determines the light availability inside the gap; the larger this ratio is, the greater likelihood of seedling recruitment and successful establishment of light demanding species. Species groups respond differently to treatments: understory vegetation diversity increases in gaps with burning, lichen diversity in gaps without burning, and bryophyte diversity with the addition of dead wood. Increased beetle abundance and greater species diversity is a direct effect of changed light conditions inside the canopy. Gaps with overburning have the greatest recruitment of tree seedlings. Multiple treatments create stand heterogeneity and can increase biodiversity more than one homogenous application of a single treatment. It is not possible to restore historical or natural ecosystems on reclaimed mined areas by simple afforestation. Soil formation and properties and the vegetation on reclaimed sites is different from soils and vegetation on common forest sites, hence this leads to development of novel ecosystems. Spontaneous succession should be considered in forest restoration as an alternative to afforestation practice, especially if reclamation sites are small, surrounded by natural vegetation, and there is no specific production goal or time limit for restoration

KIK metsanduse 2014. a. programmi projekt nr. 7605

Metsanduse arengukava metsateaduse ja -hariduse valdkonnas on üheks prioriteetseks teadustöö valdkonnaks metsa- ja puidusaaduste mõõtmise, hindamise ja inventeerimise (s.h. monitooringu), metsa kasvu modelleerimise ning metsade kasutamisega seotud rakendusuuringud. Selle valdkonna probleemistike edukaks lahendamiseks on vaja teha mahukaid välimõõtmisi metsa proovitükkidel ning statistiliselt usaldatavaid andmeanalüüse. Eesti puistute ehituse ja kasvukäigu modelleerimise eesmärki silmas pidades on Eesti Maaülikooli metsakorralduse osakonnas jõutud seisukohale, et Eestile sobiva puistute kasvukäiku prognoosiva mudeli loomiseks tuleks luua vähemalt 600 proovitükist koosnev Eestit kattev püsiproovitükkide võrgustik, mis oleks esindatud kõikide kasvukohatüüpidega ning mida tuleks mõõta 5-aastase ajavahemiku järel. Metsa püsiproovitükkide rajamine on üldtunnustatud meetod puistu kasvukäigu uurimiseks. Näiteks juba prof Andres Mathieseni initsiatiivil rajati Järvselja Õppe-Katsemetskonda 1920-ndatel aastatel enam kui 100 püsiproovitükki, millest on paarkümmend säilinud tänaseni. Kahjuks on rõhuv enamus Eestisse rajatud püsiproovitükke mõõdetud suhteliselt lühikese ajavahemiku jooksul (10...20 a.), kusjuures mõõtmismetoodika järjekindlusest pole enamasti kinni peetud. Seetõttu on Eestis seni kogutud püsiproovitükkide andmete kasutamine puistu ehituse ja kasvu modelleerimiseks üsna problemaatiline. Olulise erinevusena seni rajatud metsa püsiproovitükkidest mõõdetakse kaasaegsetel puistu kasvukäigu püsiproovitükkidel lisaks puude mõõtudele ka puude asukoha koordinaadid. Sellisel viisil kogutud mõõtmisandmestik võimaldab luua üksikpuu kasvuvõrranditele tuginevaid puistu kasvumudeleid, mis on oma rakendustes tunduvalt paindlikumad ja mitmekülgsemate kasutamisvõimalustega kui traditsioonilised puistu kasvumudelid (kasvukäigutabelid). Uut tüüpi puistu kasvukäigu püsiproovitükkide rajamist Eestis alustati Urmas Petersoni eestvedamisel, mille käigus mõõdeti 1995. ja 1996. a. 300 proovitükki. Need proovitükid rajati tolleaegse Kursi metskonna salumetsadesse ning Konguta, Pikasilla ja Aakre metskondade palumetsadesse. Käesolevasse proovitükkide võrgustikku on neist valitud 203 proovitükki. Järgnevatel 1997. ja 1998. a. jätkati püsiproovitükkide rajamise metoodika arendamise katsetöid Eesti Teadusfondi toetusel ning rajati 60 proovitükki Lõuna-Eesti metskondade ja Sagadi metskonna männikutesse. Süstemaatilist Eestit katva puistu kasvukäigu püsiproovitükkide võrgustiku rajamist alustati 1999.a. Riigimetsade Majandamise Keskuse finantseerimisel. Eesti Maaülikooli (EMÜ) ja sihtasutuse Keskkonnainvesteeringute Keskus (KIK) vahel 1. juulil 2014.a. sõlmitud lepingu nr. 3-2_8/183-3/2014 kohaselt pidi EMÜ metsakorralduse osakond 2014.a. kordus mõõtma 147, rajama 15 uut puistu kasvukäigu püsiproovitükki loometsadesse ning 50 proovitükil kirjeldama kasvukoha alustaimestiku ning mullanäitajate järgi. Käesoleva lepingu täitmise tulemusena kordus mõõdeti 2014.a. 147 püsiproovitükki, mille eelmisest mõõtmisest oli möödunud 5 aastat. Suurt tähelepanu pöörati varasemate mõõtmisandmete kontrollimisele. Selleks tuli 2014.a. kordusmõõtmisel need puud, mille 2009.a. mõõtmine oli kontrollprogrammi poolt kahtlaseks tunnistatud, erilise hoolikusega üle mõõta. 15 uut proovitükki rajati loometsadesse täiendamaks looalade metsade andmestikku. Antud projekti käigus kirjeldati lisaks 50 proovitükil kasvukohta, selleks välja töötatud metoodika alusel. Lisaks kasutati proovitükkide mõõtmisandmeid visuaalseks puistu tervislikku seisundi hindamiseks ning puistu radiaalkasvu ja kliima mõju analüüsimiseks loometsades

Metsade looduslikkuse taastamise tulemuslikkuse hindamine : SA Keskkonnainvesteeringute Keskuse ja Eesti Maaülikooli vahel 8. aprillil 2013. a. sõlmitud lepingu nr. 3-2_7/208-5/2013 lõpparuanne

Eesti Maaülikooli (EMÜ) ja SA Keskkonnainvesteeringute Keskuse vahel 08. aprillil 2013. a. sõlmitud lepingu nr. 3-2_7/208-5/2013 kohaselt viis läbi EMÜ metsakorralduse osakond 2013-2014. a. 50-l metsade looduslikkuse taastamise püsiproovitükil kordusseire. Projekti vastutavaks täitjaks oli EMÜ metsakorralduse osakonna dotsent Henn Korjus, projekti põhitäitjaks oli EMÜ metsakorralduse osakonna teadur Diana Laarmann. Käesoleva lepingu täitmise tulemusena viidi läbi puistu-, alustaimestiku, samblike ja putukate inventuurid. Puistuinventuuril kordusmõõdeti 50 püsiproovitükil asuvad puud, mille eelmisest mõõtmisest (2008.a.) oli möödunud 5 aastat, teostati loodusliku uuenduse inventuur. Välitööde tegemisel osalesid metsakorralduse osakonna töötajad, doktorandid, magistrandid (Henn Korjus, Diana Laarmann, Ando Lilleleht, Rait Rotšan, Priit Pärn, Grete Laarmann, Leena Siir). Alustaimestiku inventuuril teostati soontaimede ja sammalde seire proovitükile rajatud püsiruudus. Seiret ja määramist viisid läbi Liis Kasari, Grete Laarmann, Leena Siir, Ruth Mändma. Samblike inventuur viidi läbi TÜ teaduri Ede Leppik’u poolt, selleks otsiti üles varem seiratud objektid. Putukate inventuuri teostas Ilmar Süda. Andmesisestuse arvutisse tegid Diana Laarmann, Ruth Mändma, Grete Laarmann, Ede Leppik ja Ilmar Süda. Kõik inventeerimisandmed on ühtlustatud ForMIS andmebaasiga. Esmase andmetöötluse viis läbi Diana Laarmann, taastamisedukust hindasid Henn Korjus, Diana Laarmann, Teele Paluots, Leena Siir. Välitööd viidi läbi metsade looduslikkuse taastamise püsiseirealadel Leigri LKA, Saarjõe MKA, Laulaste LKA, Mõisamõtsa LKA, Kääpa MKA, Padakõrve LKA ja Laiksaare LKA (Tabel 1)

Looduslikkuse taastamise katseala uuringu jätkamine Karula rahvuspargis : SA Keskkonnainvesteeringute Keskuse ja Eesti Maaülikooli vahel 1. juulil 2014. a. sõlmitud lepingu nr. 3-2_7/184-3/2014 lõpparuanne

Uurimuses kasutatud taastamise proovialade puistuid mõjutas enam teostatud taastamisvõte või selle puudumine. Suurem häil vähendab puistu rinnaspindala, tagavara ja täiust. Reservaadi puistut iseloomustasid suuremad puud, hõredam esimene ja tihedam teine rinne, mis on iseloomulik loodusmetsadele. Loodusliku uuenduse tekkel on oluline osa valgustingimustel. Tulemustest selgus, et rohkem looduslikku uuendust on tekkinud ülepõletatud häiluga proovialal, mis on uuenenud valgusnõudlike liikidega nagu harilik mänd ja kask. Teised alad on uuenenud peamiselt kuusega. Enim kuuse looduslikku uuendust on reservaadi proovialal, mis on edukalt uuenenud ka teiste puuliikidega nagu harilik tamm, harilik haab, harilik vaher ja harilik pärn. Lamapuitu esines kõige rohkem reservaadi proovialal, mis on tingitud looduslikust arengust. Taastamise proovialadest eristus lamapuiduga prooviala, kus oli lamapuitu teiste aladega võrreldes rohkem. Suurima soontaimede liigirikkuse ja mitmekesisusega oli reservaadi prooviala, mille indikaatorliikideks olid soontaimed, mis eelistavad varjulisi kasvukohti nagu harilik jänesekapsas ja harilik jänesesalat, aga ka III kaitsekategooria alla kuuluv roomav öövilge. Reservaadi proovialaga sarnaneb soontaimede liigirikkuse ja mitmekesisuse poolest ülepõletatud häiluga prooviala, mille indikaatorliikideks on valguslembesed soontaimeliigid nagu harilik vaarikas ja sookask. Kõige vähem soontaimi esines kontrollalal. Sammalde osas oli liigirikkaim ülepõletatud häiluga prooviala ning see erines oluliselt kontrollalast ja lamapuiduga proovialast, kus samblaliike esines kõige vähem. Indikaatorliikide analüüsi käigus tulid olulised kolm sammaltaimede indikaatorliiki: ülepõletatud häiluga proovialal erilehine kammtupik, põletatud okstega proovialal soovildik ja lamapuiduga proovialal kaunis narmik. Suurim samblike liigirikkus ja mitmekesisus esines põletatud okstega proovialal, ülepõletatud häiluga proovialal ja reservaadi proovialal. Neist erines oluliselt häiluga prooviala, kus esines kõige vähem samblikuliike. Proovialadel registreeriti järgnevad haruldased samblikuliigid: Absconditella lignicola, Gray porosamblik, lehvik-porosamblik, Hertelidea botryosa, Friesi soomussamblik, Micarea elachista, Micarea melanobola, Micarea misella ja Xylographa parallela. Registreeriti ka üks Eesti II kategooria looduskaitse alla kuuluv männi- soomussamblik, kaks vääriselupaiga indikaatorliiki kahvatu varjusamblik ja soomus- varjusamblik ning Eesti punasesse nimestikku kuuluv lihakarva porosamblik. Vanadele metsadele iseloomulikke samblikuliike esines kuus: habesamblik, hallterasamblik, jalgsamblik, narmassamblik, soomussamblik ja varjusamblik. Indikaatorliikide analüüsiga eristus 8 samblaliikide indikaatorit nagu kähar- porosamblik, kilpsamblik ja sagrispõdrasamblik, neist kõik on iseloomulikud reservaadi proovialal. Reservaadi prooviala ja ülepõletatud häiluga prooviala erinevad enam teistest proovialadest uuritud andmete põhjal. Taastamisvõtetest omab olulisemat mõju suurema läbimõõduga ülepõletatud häilu rajamine, seda eelkõige loodusliku uuenduse seisukohalt ning alustaimestu mitmekesisuse osas. Kuna metsas toimuvad protsessid leiavad aset ajapikku on vajalik ka alade pikemaajaline jälgimine, et saada infot, kas ja kuidas taastamistegevused mõjutavad proovialasid looduslikkuse poole

KIK metsanduse 2010. a. programmi projekt nr. 35

Metsanduse arengukava metsateaduse ja -hariduse valdkonnas on üheks prioriteetseks teadustöö valdkonnaks metsa- ja puidusaaduste mõõtmise, hindamise ja inventeerimise (s.h. monitooringu), metsa kasvu modelleerimise ning metsade kasutamisega seotud rakendusuuringud. Selle valdkonna probleemistike edukaks lahendamiseks on vaja teha mahukaid välimõõtmisi metsa proovitükkidel ning statistiliselt usaldatavaid andmeanalüüse. Eesti puistute ehituse ja kasvukäigu modelleerimise eesmärki silmas pidades on Eesti Maaülikooli metsakorralduse osakonnas jõutud seisukohale, et Eestile sobiva puistute kasvukäiku prognoosiva mudeli loomiseks tuleks luua vähemalt 600 proovitükist koosnev Eestit kattev püsiproovitükkide võrgustik, mida tuleks mõõta 5-aastase ajavahemiku järel. Metsa püsiproovitükkide rajamine on üldtunnustatud meetod puistu kasvukäigu uurimiseks. Näiteks juba prof Andres Mathieseni initsiatiivil rajati Järvselja Õppe-Katsemetskonda 1920- ndatel aastatel enam kui 100 püsiproovitükki, millest on paarkümmend säilinud tänaseni. Kahjuks on rõhuv enamus Eestisse rajatud püsiproovitükke mõõdetud suhteliselt lühikese ajavahemiku jooksul (10...20 a.), kusjuures mõõtmismetoodika järjekindlusest pole enamasti kinni peetud. Seetõttu on Eestis seni kogutud püsiproovitükkide andmete kasutamine puistu ehituse ja kasvu modelleerimiseks üsna problemaatiline. Olulise erinevusena seni rajatud metsa püsiproovitükkidest mõõdetakse kaasaegsetel puistu kasvukäigu püsiproovitükkidel lisaks puude mõõtudele ka puude asukoha koordinaadid. Sellisel viisil kogutud mõõtmisandmestik võimaldab luua üksikpuu kasvuvõrranditele tuginevaid puistu kasvumudeleid, mis on oma rakendustes tunduvalt paindlikumad ja mitmekülgsemate kasutamisvõimalustega kui traditsioonilised puistu kasvumudelid (kasvukäigutabelid). Uut tüüpi puistu kasvukäigu püsiproovitükkide rajamist Eestis alustati Urmas Petersoni eestvedamisel, mille käigus mõõdeti 1995. ja 1996. a. 300 proovitükki. Need proovitükid rajati tolleaegse Kursi metskonna salumetsadesse ning Konguta, Pikasilla ja Aakre metskondade palumetsadesse. Käesolevasse proovitükkide võrgustikku on neist valitud 203 proovitükki. Järgnevatel 1997. ja 1998. a. jätkati püsiproovitükkide rajamise metoodika arendamise katsetöid Eesti Teadusfondi toetusel ning rajati 60 proovitükki Lõuna-Eesti metskondade ja Sagadi metskonna männikutesse. Süstemaatilist Eestit katva puistu kasvukäigu püsiproovitükkide võrgustiku rajamist alustati 1999.a. Riigimetsade Majandamise Keskuse finantseerimisel. Eesti Maaülikooli (EMÜ) ja sihtasutuse Keskkonnainvesteeringute Keskus (KIK) vahel 24. mail 2011.a. sõlmitud lepingu nr. 11-10-8/317 kohaselt pidi EMÜ metsakorralduse osakond 2011.a. kordusmõõtma 163 puistu kasvukäigu püsiproovitükki. Käesoleva lepingu täitmise tulemusena kordusmõõdeti 2011.a. 165 püsiproovitükki, mille eelmisest mõõtmisest oli möödunud 5 aastat. Suurt tähelepanu pöörati varasemate mõõtmisandmete kontrollimisele. Selleks tuli 2011.a. kordusmõõtmisel need puud, mille 2006.a. mõõtmine oli kontrollprogrammi poolt kahtlaseks tunnistatud, erilise hoolikusega üle mõõta. Kolmel proovitükil oli tehtud eelmisel aastal harvendusraie, mistõttu mõõdeti need uuesti üle. Projekti vastutavaks täitjaks oli EMÜ metsakorralduse osakonna professor Andres Kiviste, projekti põhitäitjateks olid EMÜ metsakorralduse osakonna töötajad Diana Laarmann ja Allan Sims. Välitööde tegemisel osalesid metsakorralduse osakonna töötajad, magistrandid ja üliõpilased (D. Laarmann, A. Kardakov, R. Mitt, A. Lilleleht, L. Krumm). Andmesisestuse arvutisse tegi Diana Laarmann ja esmase andmetöötluse viisid läbi Allan Sims ja Diana Laarmann. Metsakorralduse osakonnas on metsandusliku modelleerimisalase informatsiooni haldamiseks loodud Metsandusliku Modelleerimise Infosüsteem (ForMIS, http://formis.emu.ee/), mis sisaldab dendromeetriliste mudelite andmebaasi, kasvukäigutabelite andmebaasi, kasvufunktsioonide andmebaasi ning püsiproovitükkide andmebaasi. ForMIS-es on juurutatud ja arendatud juba mitu aastat püsiproovitükkide andmebaasi haldustarkvara. Andmestik täieneb pidevalt kordusmõõtmiste andmetega, seetõttu on pidev vajadus arendada võimalike vigade avastamise süsteemi, kus arvestatakse mitte ainult ühe, vaid ka mitme kordusmõõtmise andmeid. Käesoleva projekti käigus täiendas Maris Hordo oma bakalaureuse ja magistritöö käigus koostatud vigade avastamise algoritme, mille realiseeris infosüsteemis Allan Sims

KIK metsanduse 2015. a. programmi projekt nr. 10931

Metsanduse arengukava metsateaduse ja -hariduse valdkonnas on üheks prioriteetseks teadustöö valdkonnaks metsa- ja puidusaaduste mõõtmise, hindamise ja inventeerimise (sh monitooringu), metsa kasvu modelleerimise ning metsade kasutamisega seotud rakendusuuringud. Selle valdkonna probleemistike edukaks lahendamiseks on vaja teha mahukaid välimõõtmisi metsa proovitükkidel ning statistiliselt usaldatavaid andmeanalüüse. Eesti puistute ehituse ja kasvukäigu modelleerimise eesmärki silmas pidades on Eesti Maaülikooli metsakorralduse osakonnas jõutud seisukohale, et Eestile sobiva puistute kasvukäiku prognoosiva mudeli loomiseks tuleks luua vähemalt 600 proovitükist koosnev Eestit kattev püsiproovitükkide võrgustik, mis oleks esindatud kõikide kasvukohatüüpidega ning mida tuleks mõõta 5-aastase ajavahemiku järel. Metsa püsiproovitükkide rajamine on üldtunnustatud meetod puistu kasvukäigu uurimiseks. Näiteks juba prof Andres Mathieseni initsiatiivil rajati Järvselja Õppe-Katsemetskonda 1920- ndatel aastatel enam kui 100 püsiproovitükki, millest on paarkümmend säilinud tänaseni. Kahjuks on rõhuv enamus Eestisse rajatud püsiproovitükke mõõdetud suhteliselt lühikese ajavahemiku jooksul (10...20 a.), kusjuures mõõtmismetoodika järjekindlusest pole enamasti kinni peetud. Seetõttu on Eestis seni kogutud püsiproovitükkide andmete kasutamine puistu ehituse ja kasvu modelleerimiseks üsna problemaatiline. Olulise erinevusena seni rajatud metsa püsiproovitükkidest mõõdetakse kaasaegsetel puistu kasvukäigu püsiproovitükkidel lisaks puude mõõtudele ka puude asukoha koordinaadid. Sellisel viisil kogutud mõõtmisandmestik võimaldab luua üksikpuu kasvuvõrranditele tuginevaid puistu kasvumudeleid, mis on oma rakendustes tunduvalt paindlikumad ja mitmekülgsemate kasutamisvõimalustega kui traditsioonilised puistu kasvumudelid (kasvukäigutabelid). Uut tüüpi puistu kasvukäigu püsiproovitükkide rajamist Eestis alustati Urmas Petersoni eestvedamisel, mille käigus mõõdeti 1995. ja 1996. a. 300 proovitükki. Need proovitükid rajati tolleaegse Kursi metskonna salumetsadesse ning Konguta, Pikasilla ja Aakre metskondade palumetsadesse. Käesolevasse proovitükkide võrgustikku on neist valitud 203 proovitükki. Järgnevatel 1997. ja 1998. a. jätkati püsiproovitükkide rajamise metoodika arendamise katsetöid Eesti Teadusfondi toetusel ning rajati 60 proovitükki Lõuna-Eesti metskondade ja Sagadi metskonna männikutesse. Süstemaatilist Eestit katva puistu kasvukäigu püsiproovi- K:\Aruanne\2016\Laruanne2016.docx23.05.2017 5 tükkide võrgustiku rajamist alustati 1999.a. Riigimetsade Majandamise Keskuse finantseerimisel. Eesti Maaülikooli (EMÜ) ja sihtasutuse Keskkonnainvesteeringute Keskus (KIK) vahel 6. aprillil 2016.a. sõlmitud lepingu nr. 3-2_8/4036-4/2015 kohaselt pidi EMÜ metsakorralduse osakond 2016.a. kordus mõõtma 242 puistu kasvukäigu püsiproovitükki ning 124 proovitükil kirjeldama kasvukoha alustaimestiku ning mullanäitajate järgi. Käesoleva lepingu täitmise tulemusena kordusmõõdeti 2016.a. 241 püsiproovitükki, mille eelmisest mõõtmisest oli möödunud 5 aastat ning rajati 3 uut proovitüki lageraidesse läinud proovitükkide asemele. Suurt tähelepanu pöörati varasemate mõõtmisandmete kontrollimisele. Selleks tuli 2016.a. kordusmõõtmisel need puud, mille 2011.a. mõõtmine oli kontrollprogrammi poolt kahtlaseks tunnistatud, erilise hoolikusega üle mõõta. Antud projekti käigus kirjeldati lisaks 50 proovitükil kasvukohta, selleks välja töötatud metoodika alusel. Lisaks kasutati proovitükkide mõõtmisandmeid visuaalseks puistu tervislikku seisundi hindamiseks ning puistu struktuuri hindamiseks

KIK metsanduse 2018. a. programmi projekt nr. 14515

Metsanduse arengukava metsateaduse ja -hariduse valdkonnas on üheks prioriteetseks teadustöö valdkonnaks metsa- ja puidusaaduste mõõtmise, hindamise ja inventeerimise (sh monitooringu), metsa kasvu modelleerimise ning metsade kasutamisega seotud rakendusuuringud. Selle valdkonna probleemistike edukaks lahendamiseks on vaja teha mahukaid välimõõtmisi metsa proovitükkidel ning statistiliselt usaldatavaid andmeanalüüse. Eesti puistute ehituse ja kasvukäigu modelleerimise eesmärki silmas pidades on Eesti Maaülikooli metsakorralduse osakonnas jõutud seisukohale, et Eestile sobiva puistute kasvukäiku prognoosiva mudeli loomiseks tuleks luua vähemalt 600 proovitükist koosnev Eestit kattev püsiproovitükkide võrgustik, mis oleks esindatud kõikide kasvukohatüüpidega ning mida tuleks mõõta 5-aastase ajavahemiku järel. Metsa püsiproovitükkide rajamine on üldtunnustatud meetod puistu kasvukäigu uurimiseks. Näiteks juba prof Andres Mathieseni initsiatiivil rajati Järvselja Õppe-Katsemetskonda 1920- ndatel aastatel enam kui 100 püsiproovitükki, millest on paarkümmend säilinud tänaseni. Kahjuks on rõhuv enamus Eestisse rajatud püsiproovitükke mõõdetud suhteliselt lühikese ajavahemiku jooksul (10...20 a.), kusjuures mõõtmismetoodika järjekindlusest pole enamasti kinni peetud. Seetõttu on Eestis seni kogutud püsiproovitükkide andmete kasutamine puistu ehituse ja kasvu modelleerimiseks üsna problemaatiline. Olulise erinevusena seni rajatud metsa püsiproovitükkidest mõõdetakse kaasaegsetel puistu kasvukäigu püsiproovitükkidel lisaks puude mõõtudele ka puude asukoha koordinaadid. Sellisel viisil kogutud mõõtmisandmestik võimaldab luua üksikpuu kasvuvõrranditele tuginevaid puistu kasvumudeleid, mis on oma rakendustes tunduvalt paindlikumad ja mitmekülgsemate kasutamisvõimalustega kui traditsioonilised puistu kasvumudelid (kasvukäigutabelid). Uut tüüpi puistu kasvukäigu püsiproovitükkide rajamist Eestis alustati Urmas Petersoni eestvedamisel, mille käigus mõõdeti 1995. ja 1996. a. 300 proovitükki. Need proovitükid rajati tolleaegse Kursi metskonna salumetsadesse ning Konguta, Pikasilla ja Aakre metskondade palumetsadesse. Käesolevasse proovitükkide võrgustikku on neist valitud 203 proovitükki. Järgnevatel 1997. ja 1998. a. jätkati püsiproovitükkide rajamise metoodika arendamise katsetöid Eesti Teadusfondi toetusel ning rajati 60 proovitükki Lõuna-Eesti metskondade ja Sagadi metskonna männikutesse. Süstemaatilist Eestit katva puistu kasvukäigu püsiproovi- X:\Aruanne\2019\Laruanne2019.docx29.04.2020 5 tükkide võrgustiku rajamist alustati 1999.a. Riigimetsade Majandamise Keskuse finantseerimisel. Eesti Maaülikooli (EMÜ) ja sihtasutuse Keskkonnainvesteeringute Keskus (KIK) vahel 15. juunil 2018.a. sõlmitud lepingu nr. 3-2_8/8309-3/2018 kohaselt pidi EMÜ metsakorralduse osakond 2018.a ja 2019.a.. kordus mõõtma 232 puistu kasvukäigu püsiproovitükki, välja töötama püsiproovitükkide lageraiejärgsete puistute uuenemise uurimise metoodika, pilootalal uurima kaugseirevahendite kasutamist lamapuidu seire tegemiseks. Samuti hindama Metsa korraldamise juhendi lisas nr 12 olevat puistu tagavara juurdekasvu arvutamise mudelit. Käesoleva lepingu täitmise tulemusena kordusmõõdeti 2018.a. 77 ja 2019.a. 148 püsiproovitükki, mille eelmisest mõõtmisest oli möödunud 5 aastat ning 2018.a. rajati 9 uut proovitüki lageraidesse läinud proovitükkide asemele ja 2019.a. rajati 10 uut püsiproovitükki. Suurt tähelepanu pöörati varasemate mõõtmisandmete kontrollimisele. Selleks tuli 2018.a. ja 2019.a. kordusmõõtmisel need puud, mille eelmine. mõõtmine oli kontrollprogrammi poolt kahtlaseks tunnistatud, erilise hoolikusega üle mõõta. Projekti vastutavaks täitjaks oli EMÜ metsakorralduse ja metsatööstuse õppetooli dotsent Diana Laarmann, projekti põhitäitjateks olid samad õppetooli töötajad professor Andres Kiviste, dotsent Mait Lang, nooremteadur Eneli Põldveer ja nooremteadur Vivika Kängsepp. Välitööde tegemisel osalesid lisaks metsakorralduse ja metsatööstuse õppetooli töötajad, magistrandid ja üliõpilased (J. Kollo, L. Moppel, M. Kõiv, S. Koemets, S. Kossinova, T. Ploompuu, M. Pahva, G. Klein, K.G. Laarmann, A. Jänes, R. Sampaio de Lima, T. Paluots). Andmesisestuse arvutisse tegi Eneli Põldveer ja esmase andmetöötluse viisid läbi Diana Laarmann ja Andres Kiviste. Metsa korraldamise juhendi lisa 12 tagavara juurdekasvu arvutamise mudeli hindamist KKPRT andmetel tegid A. Kiviste, T. Tarmu ja M. Raup. Loodusväärtuste hindamise kokkuvõtetega tegeles Eneli Põldveer. Lageraiejärgsete puistute uurimise metoodika koostas Vivika Kängsepp ja proovitükkide taasrajamist Eesti metsa kasvukäigu püsiproovitükkide võrgustikus uuris Mariliis Pahva. Kaugseirevahendite uurimist pilootalal viisid läbi Tauri Arumäe, Mait Lang ja Raul Sampaio de Lima. Metsakorralduse ja metsatööstuse õppetoolis on metsandusliku modelleerimisalase informatsiooni haldamiseks loodud Metsandusliku Modelleerimise Infosüsteem (ForMIS, http://formis.emu.ee/), mis sisaldab dendromeetriliste mudelite andmebaasi, kasvukäigutabelite andmebaasi, kasvufunktsioonide andmebaasi ning püsiproovitükkide andmebaasi. ForMIS-es on juurutatud ja arendatud juba mitu aastat püsiproovitükkide andmebaasi haldustarkvara. Andmestik täieneb pidevalt kordusmõõtmiste andmetega, seetõttu on pidev vajadus arendada võimalike vigade avastamise süsteemi, kus arvestatakse mitte ainult ühe, vaid ka mitme kordusmõõtmise andmeid

Looduslikkuse taastamise katseala uuringu jätkamine Karula rahvuspargis : SA Keskkonnainvesteeringute Keskuse ja Eesti Maaülikooli vahel 1. juulil 2019. a. sõlmitud lepingu nr. 3-2_7/9491-4/2019 lõpparuanne

Uurimuses kasutatud taastamise proovialade puistuid mõjutas enam teostatud taastamisvõte või selle puudumine. Suurem häil vähendab puistu rinnaspindala, tagavara ja täiust. Reservaadi puistut iseloomustasid suuremad puud, hõredam esimene ja tihedam teine rinne, mis on iseloomulik loodusmetsadele. Loodusliku uuenduse tekkel on oluline osa valgustingimustel. Tulemustest selgus, et rohkem looduslikku uuendust on tekkinud ülepõletatud häiluga proovialal, mis on uuenenud valgusnõudlike liikidega nagu harilik mänd ja kask. Teised alad on uuenenud peamiselt kuusega. Enim kuuse looduslikku uuendust on reservaadi proovialal, mis on edukalt uuenenud ka teiste puuliikidega nagu harilik tamm, harilik haab, harilik vaher ja harilik pärn. Samuti mõjutas positiivselt loodusliku uuenduse teket harvendusraie tegemine võrreldes alaga, kus seda ei tehtud. Lamapuitu esines kõige rohkem reservaadi proovialal, mis on tingitud looduslikust arengust. Keskmine lamapuidu maht reservaadis jänesekapsa-mustika kasvukohatüübis oli 59 m3/ha ja pohla kasvukohatüübis 34 m3/ha. Lamapuidu hulk harvendusega aladel vähenes. Kontrollalal, mis jäi harvendusest puutumata suurenes keskmine lamapuidu maht prooviala kohta 1,9 m3/ha 2014.a. 11,8 m3/ha 2019.a. Püstiste surnud puude ning lamapuidu maht kokku (CWD-coarse woody debris) arvestatuna oli reservaadis keskmiselt 122 m3/ha, seda nii JM kui ka PH kasvukohatüübis. Kontrollalal JM kasvukohatüübis oli 22 m3/ha ja harvendatud PH kasvukohatüübis 15 m3/ha. Häiluga alal JM kasvukohatüübis oli 27 m3/ha ja harvendatud häiluga alal PH kasvukohatüübis 7 m3/ha. Suurima soontaimede liigirikkuse ja mitmekesisusega oli reservaadi prooviala (24 liiki maksimaalselt ühel proovialal), mille indikaatorliikideks olid soontaimed, mis eelistavad varjulisi kasvukohti nagu harilik jänesekapsas ja harilik jänesesalat, aga ka III kaitsekategooria alla kuuluv roomav öövilge. Ülepõletatud häiluga prooviala liikide arv oli JM kasvukohatüübis keskmiselt 8 ja harvenduse korral 11, mille indikaatorliikideks on valguslembesed soontaimeliigid. Sammalde keskmine liikide arv oli suurim ülepõletatud häiluga proovialal (8 liiki), kuid kõige rohkem 12 liiki ühel proovialal leidus reservaadis. Sammalde mitmekesisuse indeksi järgi ükski prooviala ei eristunud, indeksi väärtus oli 1,0 ning maksimaalne 1,6. Suurim samblike liigirikkus ja mitmekesisus esines ülepõletatud häiluga proovialal ja reservaadi proovialal. Registreeritud samblikuliikidest esinesid järgmised haruldased liigid: Chaenothecopsis 57 epithallina, lehvik-porosamblik, Friesi soomussamblik, Micarea elachista, Micarea melanobola, Micarea misella. Torikulisi leiti kokku 31 erinevat liiki, enim reservaadis. Kontrollalad ei erinenud taastamisvõttega aladest. Reservaadialadel leiti vääriselupaikade ja põlismetsa indikaatorliike: pisarnahkis, roosa pess, tumepruun taelik, männitaelik, volt-tardnahkis, roostetorik. Lisaks leiti häiluga aladelt männi-ebatarrik, lillatümak, männi-vahakorgik, kollane püsipoorik.. Reservaadi prooviala ja ülepõletatud häiluga prooviala erinevad enam teistest proovialadest uuritud andmete põhjal. Taastamisvõtetest omab olulisemat mõju suurema läbimõõduga ülepõletatud häilu rajamine, seda eelkõige loodusliku uuenduse seisukohalt ning alustaimestu mitmekesisuse osas. Harvendusraie tegemine eraldisel 5 pohla kasvukohatüübis tõstis loodusliku uuenduse arvukust ja alustaimestu liigirikkust ning mitmekesisust, kuid tegemist võib olla lühiajalise reageeringuga looduse poolt. Kuna metsas toimuvad protsessid leiavad aset ajapikku on vajalik ka alade pikemaajaline jälgimine, et saada infot kas ja kuidas taastamistegevused mõjutavad proovialasid looduslikkuse poole ning milline on harvendusraie edasine mõju liigirikkusele ja surnud puidu voo taastekkimisele

An Evaluation of the Effects of UAS Flight Parameters on Digital Aerial Photogrammetry Processing and Dense-Cloud Production Quality in a Scots Pine Forest

The application of unmanned aerial systems (UAS) in forest research includes a wide range of equipment, systems, and flight settings, creating a need for enhancing data acquisition efficiency and quality. Thus, we assessed the effects of flying altitude and lateral and longitudinal overlaps on digital aerial photogrammetry (DAP) processing and the ability of its products to provide point clouds for forestry inventory. For this, we used 18 combinations of flight settings for data acquisition, and a nationwide airborne laser scanning (ALS) dataset as reference data. Linear regression was applied for modeling DAP quality indicators and model fitting quality as the function of flight settings; equivalence tests compared DAP-and ALS-products. Most of DAP-Digital Terrain Models (DTM) showed a moderate to high agreement (R2 > 0.70) when fitted to ALS-based models; nine models had a regression slope within the 1% region of equivalence. The best DAP-Canopy Height Model (CHM) was generated using ALS-DTM with an R2 = 0.42 when compared with ALS-CHM, indicating reduced similarity. Altogether, our results suggest that the optimal combination of flight settings should include a 90% lateral overlap, a 70% longitudinal overlap, and a minimum altitude of 120 m above ground level, independent of the availability of an ALS-derived DTM for height normalization. We also provided insights into the effects of flight settings on DAP outputs for future applications in similar forest stands, emphasizing the benefits of overlaps for comprehensive scene reconstruction and altitude for canopy surface detection