Takaisin

Jatkuvatoiminen mittausjärjestelmä kertoo metsäpuiden taimien vasteista kasvuolosuhteisiin

Itä-Suomen yliopiston ja Suomen ympäristökeskuksen yhteistyössä rakentama jatkuvatoiminen mittausjärjestelmä tuottaa uutta tietoa metsäpuiden taimien vasteista kasvuolosuhteiden muutoksille.

Joensuussa Linnunlahdella tapahtumapuutarha Botanian alueella sijaitsee Itä-Suomen yliopiston käytössä oleva tutkimuskoekenttä, jonka mastoja muistuttavat rakenteet ovat joensuulaisille tuttu näky, mutta harva tietää millaista tutkimusta siellä tehdään. Yliopiston tutkijat selvittävät tutkimuskoekentällä toukokuussa 2019 alkaneessa kaksivuotisessa kokeessa ilmaston voimakkaan lämpenemisen vaikutuksia männyn, kuusen ja rauduskoivun taimien kasvuun ja puolustusyhdisteiden tuottoon. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää metsänuudistamisen käytäntöjen sopeuttamisessa ilmaston lämpenemiseen.

Kentällä toimiva jatkuvatoiminen taimien kasvunmittaus (dendrometrit) ja kasvuolosuhteiden seurantajärjestelmä on kehitetty Itä-Suomen yliopiston tietotekniikkapalveluiden, metsätieteiden osaston ja Suomen ympäristökeskuksen yhteistyönä. Lämmityskoeruuduissa kohotetaan ilman lämpötilaa kasvukauden aikana infrapunalämmittimillä +2 ja +4 celsiusastetta korkeammaksi verrattuna vallitsevaan lämpötilaan (kontrollikoeruudut). Järjestelmä seuraa reaaliaikaisesti 12 koeruudulla eri puulajien taimien läpimitan kasvun lisäksi valon määrää (PAR-säteilyä), ilman ja maan lämpötilaa, sekä kosteutta. Sensorijärjestelmää ohjataan Suomen ympäristökeskuksen tutkimuskäyttöön kehitetyllä IoT-järjestelmällä EnviCalManager (ECM). ECMn avulla voidaan ohjata mittalaitteita reaaliaikaisesti ja erilaisten radiotekniikoiden avulla. Järjestelmän valtteina ovat helppo muunneltavuus ja käytön edullisuus.

 

Ensi kesän mittauksia voi seurata reaaliaikaisesti verkossa

Kesän 2019 kokemusten perusteella aurinkokennoilla toimiva jatkuvatoiminen ja etäluettava mittausjärjestelmä toimii erinomaisesti. Se tuottaa mittaustuloksia halutulla mittausvälillä, esimerkiksi 15 minuutin välein, ja tallentaa ne ECM-pilvipalveluun, josta tulokset saadaan vaivattomasti jatkokäsittelyyn.  Järjestelmä myös varoittaa toimintahäiriöistä tai jonkun ennalta määritetyn raja-arvon poikkeamasta. Esimerkiksi käynnissä olevassa tutkimuksessa hyödynnettiin hälytystä taimien kastelutarpeen määrityksen tukena, kun maan kosteusarvo laski liian alhaiseksi. Tulevana kesänä 2020 on mahdollista seurata reaaliaikaisesti joidenkin taimien kasvua ja kasvuolosuhteita osoitteessa www.ecm-syke.fi.

Nykymuotoinen koekenttä on perustettu vuonna 2009 silloisen Joensuun yliopiston kasvitieteellisen puutarhan alueelle, ympäristö- ja biotieteiden laitoksen professori Riitta Julkunen-Tiiton aloitteesta. Botanian tutkimuskoekenttä on alusta asti ollut poikkeuksellinen sekä kokonsa (36 koeruutua, kukin 1,5 x 3 m), että tekniikkansa osalta. Kentällä on voitu kohottaa UV-säteilyn määrää (korkeintaan +30 %, vuosina 2009–2015) ja lämpötilaa (korkeintaan +2 celsiusastetta, vuosina 2009–2015) verrattuna vallitseviin olosuhteisiin. Kentällä on tutkittu useiden eri puulajien taimien kasvu- ja puolustusyhdisteiden tuoton vasteita muuttuviin olosuhteisiin (mustuvapaju 2009–2011 ja haapa 2012–2015, sekä rauduskoivu, mänty ja kuusi 2016–2019). Tulevana kesänä voi olla mahdollista perustaa Botanian tutkimuskoekentälle metsätieteiden osastolla 2019–2020 käynnissä olevan kenttäkokeen rinnalle lyhytaikainen koe, jos jollakin tutkimusryhmällä löytyy siihen kiinnostusta.

Itä-Suomen yliopiston tietotekniikkapalveluiden tutkimuksen IT -palvelut monipuolistuvat koko ajan. IoT (esineiden internet) tuo tullessaan uusia mahdollisuuksia tutkimukseen ja reaaliaikaiseen mittaamiseen. Jatkossa tutkijat voivat keskittyä enemmän tutkimukseen, ja Tietotekniikkapalvelut tuottaa tekniset ratkaisut tutkijoiden tarpeisiin. Esimerkiksi Botanian kaltaiset spesiaalit mittausjärjestelmät voidaan toimittaa räätälöidysti käyttäjien tarpeiden mukaan joustavasti ja kustannustehokkaasti.

Itä-Suomen yliopiston tietotekniikkapalvelun lisäksi Suomen ympäristökeskuksesta löytyy monipuolista ja asiantuntevaa tukea erilaisten innovatiivisten ja jatkuvatoimisten sekä etäluettavien mittausmenetelmien ja -järjestelmien kehittämiseen ja ratkaisuihin. Tätä osaamista kannattaa hyödyntää kokeellisessa tutkimuksessa.

Lisätietoja:

Jatkuvatoiminen kasvun ja olosuhteiden mittausjärjestelmä 

Atk-suunnittelija Timo Vahimaa, Itä-Suomen yliopiston tietotekniikkapalvelut, p. 050 360 7258, timo.vahimaa (a) uef.fi
Laboratorioinsinööri Jukka Hirvonen, Suomen ympäristökeskus, p. 029 525 1174, jukka.hirvonen (a) ymparisto.fi
 

Ilmastonmuutoksen vaikutustutkimus

Metsänhoitotieteen professori Heli Peltola, metsätieteiden osasto, p. 040 588 0005, heli.peltola (a) uef.fi
Tutkijatohtori Katri Nissinen, metsätieteiden osasto, p. 050 381 9326, katri.nissinen (a) uef.fi
Tutkijatohtori Virpi Virjamo, metsätieteiden osasto, p. 050 576 0970, virpi.virjamo (a) uef.fi

Koivun dendrometri Yleiskuva Botanian koejärjestelyistä