Var hittar vi lönsamt skogsbränsle?

Bakgrund

Stor potential

I Sverige finns stora arealer med mycket täta ungskogar i behov av utglesning, men där endast delar av uttaget kan göras i form av massaved. Beräkningar visar att det potentiella uttaget av skogsbränsle i klena gallringar med tekniska och ekonomiska restriktioner ligger mellan 5-7 TWh årligen (potentialen bedöms totalt vara ca 9,4 TWh).

Vegetationen i vägkanterna är i dag en relativt outnyttjad resurs för skogs­­bränsle. I Sverige finns i dag ungefär 213 000 km skogsbilvägar, d.v.s. vägar utan statligt bidrag och potentialen här bedöms vara ca 2 TWh per år. Biomassavolymen varierar dock stort. Ett av de stora problemen är att upp­skatta uttagsvolymerna samt att nettot vid skogsbränsleuttag kommer att variera mycket.

Syfte: hitta ett praktiskt verktyg

Ett kal­kyl­verktyg för volymuppskattning och för beräkning av volymutfall och ekono­mi vid uttag av skogsbränsle i klena bestånd har sedan tidigare tagits fram vid Skogforsk. Ett problem är dock att noggrannheten i användarnas indata är av högst varierade kvalitet då det är förenat med stora kostnader att inven­tera ungskogar och vägkanter.

Målet har varit att utveckla en metod baserad på laser­skanningsdata som effektivt stöder planeringen av biobränsleuttag i efter­satt ungskog, speciellt för a) ungskog i kantzoner längs vägar och b) bestånd av ungskog, med utgångspunkt i kriterierna från kalkylverktyget från Skogforsk.

Möjlig lösning

En möjlighet att effektivisera inventering och insamling av data från klena bestånd och vägkanter kan vara att använda data från Lant­mäteriets nationella laserskanning (NNH) i kombination med koordinat­satta fältinmätta referensprovytor. Med hjälp av en ny karteringsmetod som utveck­las med det färdigställda kalkylverktyget som grund bör det vara möjligt att kartera stora områden och i dessa identifiera potentiellt lönsamma avverk­nings­om­råden.

Data från flygburen laserskanning har förmågan att mäta skogens höjd såväl som täthet och är väl känt att leverera mycket nog­granna skattningar för medelålders och äldre skog. Men det är däremot fort­farande mindre utrett vilka resultat som kan förväntas för ungskog. Genom att anpassa befintliga laserbaserade inventerings- och analysmetoder till karte­ring av ungskogar lönsamma för skörd av biobränsle kan antagligen Lantmäteriets nya heltäckande laserskanning användas till att kraftigt effektivi­sera planeringen av detta.

Test i Dalarna

Studien utfördes i ett område öster om Leksand. Totalt lottades 250 provytor ut, med lika fördelning i röjda och oröjda bestånd i åldern 15 till 35 år. I varje bestånd slumpade vi ut 4–5 provytor med radien 10 meter.

Skogsbilvägar valdes ut för inventeringen av vägkanter. Individual Tree Crown-polygoner (d.v.s. polygoner från automatisk segmente­ring med målet att avgränsa varje träd eller tätt växande trädgrupp) som skapats utifrån laserdata användes för att lägga ut provytor i vägkantzoner. De skulle innefatta relativt likartade zoner av skog längs lämpliga vägar, både de som inne­­håller mycket biomassa och de som har litet. Tre provytor i form av rektanglar på 2 x 6 meter mättes i de utvalda kantzonerna.

Trädhöjder och diametrar registrerades. Provytornas volymer beräknades sedan med volymfunktioner. I projektet användes laserdata från den ordinarie produktionen av NNH, inklu­sive Lantmäteriets markmodell från NNH. Analyserna genomfördes med area­metoden (Næsset, 2002; Næsset et al., 2004) baserad på multipel linjär regres­sion.

Även vegetationskvoten beräknades. En hög vegetationskvot tyder på tät vegetation medan en låg vegetationskvot tyder på att vegetationen är gles eftersom många laserträffar når marken.

Figur 1. Provytecentrum markerades med gul snitsel.

Figur 2. Laserdata vid vägkant. Medelhöjd 3,85 m. Medelhöjd träd >40 mm = 8,33.

För att utvärdera hur väl laserdata kan användas för att beräkna ett tillförlitligt underlag för lönsamhetskalkyler av biobränsleuttag anpassades regressions­modeller för fem grundläggande skogliga variabler: grundytevägd medelhöjd (Hgv), grundytevägd medeldiameter (Dgv), aritmetisk medeldiameter (Da), total biomassa (B) och totalt stamantal (S).

Resultat

God överensstämmelse i ungskog

De skogliga variablerna och vegetationstätheten stämde väl med data från provytorna, främst höjd­spridningen men även vegetationens täthet visade direkta samband. En områdesindelning av ungskogen till olika polygoner medförde att laserdata representerade området bättre än över­lappande beståndsindelning. Polygonerna hade en betydligt större areal än de enskilda provytorna, vilket förbättrade möjlig­heterna att välja lämpliga områden för skörd av biobränsle även inom givna bestånd.

Den beräknade lön­sam­heten mätt i netto (kr/ha) vid bilväg för uttag av träddelar, modellerades med hjälp av de lasermetriker som beräknats. De anpassade värdena visar ett klart samband med de uppmätta. Modellen räknade korrekt gällande om lönsamheten i uttaget var positiv eller negativ i 76 % av fallen.

Figur 3. Exempel på den förbättrade områdesindelningen vid väg med 15 m buffertzon.

Minst 40 TS/ha

Med antagandet om att vägkantsytor med en medelstamvikt på <2,5 kg/stam alltid är olönsamma och att om ytorna har medelstamvikter i intervallet 2,5 – 7 kg/stam måste biomassan ligga på minst 60 ton TS/ha för att vara lönsam och om medelstamvikten är > 7 kg/stam så måste biomassan ligga på minst 40 ton TS/ha för att vara lönsam gjordes en studie om hur väl laser­modeller kan prediktera om en yta är intressant för uttag.

När det gäller vägkantsmaterialet var dia­me­trarna lättast att uppskatta och antal stammar/ha svårast. Beräkningarna av bio­massa hade en relativt stor spridning och avvikelse (RMSE 27 %). För beräkning av utbyte kunde ytorna predikteras korrekt till lönsam eller icke lönsam yta i 64 % av fallen.

Diskussion

Metoden visar klar potential att kunna effektivisera biobränsleuttag framförallt i ungskog, dels genom att identifiera lönsamma områden och därmed kunna und­vika olönsamma uttag, och dels genom att leverera hög rumslig noggrann­het. Om maskinkostnaderna är mycket höga bör det gå att använda meto­den till att styra avverkningen till områden som är lönsamma.

Metodiken kan sannolikt förbättras ytterligare genom att kombinera NNH-data med en ytterligare datakälla, t ex flyg­bilder eller satellitbilder, som innehåller information om trädslagsbland­ningen och på så sätt nå en bättre kalkyl. Andelen lövträd är här av särskilt intresse, eftersom den till stor del på­ver­kar lönsamheten i biobränsleuttaget genom sitt högre energiinnehåll. Vad som även är intressant att undersöka är om en högre punkttäthet i laserdata kan ge en bättre noggrannhet.

Flygbilder kan, tack vare markmodellen från NNH, även användas till att beräkna höjddata för vegetationen på liknande vis som laserskannerdata genom automatisk stereomatchning av flygbilder. Dessa data har använts till att uppskatta skogliga variabler och visat noggrannheter nästan i nivå med laser­skannerdata.

Fortsatt utveckling

En fortsatt utveckling av projektets metoder skulle kunna inriktas mot att kom­plettera NNH-data med lättillgängliga ytterligare fjärranalysdata, som multi­spek­trala flygbilder och satellitbilder. Dessa ytterligare data bör kunna tillhandahålla trädslagsinformation och bättre avgränsa lämpliga områden.

Mia, Jörgen Walleman och Kenneth Olofsson, SLU samt Martin Sjödin, B