|
Tavoitteet
Hankkeen tavoitteena on määrittää hiilen varastoja ja virtoja sekä kangasmailla (osahanke 1) että turvemailla (osahanke 2). Osahankkeessa 1 määritetään metsämaan hiilimääriä kangasmailla, hiilen dynamiikkaa metsämaassa (karikkeen ja veden mukana metsämaahan tulevia ja maan pintakerroksesta poistuvia hiilimääriä, hiilen emissioita metsämaasta), aluskasvillisuuden ja juurten merkitystä metsämaan hiilen kierrossa. Osahankkeessa arvioidaan myös metsänkäsittelyn vaikutuksia hiilen varastoihin ja virtoihin kangasmailla yhteistyössä hankkeen "Päätehakkuun vaikutus kangasmetsän vesi-, hiili- ja ravinnevirtoihin ja -varastoihin (vetäjä Leena Finér)" kanssa. Osahankkeessa 2 selvitetään hakkuiden vaikutusta suometsien hiilivirtoihin, metsityksen vaikutusta suopeltojen ja turvetuotannossa olleiden suonpohjien hiilivirtoihin, metaaniemissioiden alueellista vaihtelua metsäojitusalueilla. Osahankkeessa tarkennetaan myös hiilen varastoja ja virtoja koskevia laskelmia turvemailla olemassaolevien ja kerättävien aineistojen avulla. Osahankkeessa 3 määritetään hiilen kertymiäturvemailla eri ajoitusmenetelmillä
Tulokset
Osahanke 1: Hiilen varastot ja virrat kangasmailla Kangasmaiden maaperän hiilestäkaksi kolmasosaa kivennäismaassaKangasmaiden pintamaan hiilen määrään vaikuttavat eniten paikalliset tekijät, esim. topografia, maan paksuus, etäisyys pohjaveteen, maalaji, ja toissijaisesti maantieteelliset tekijät, esim. leveysaste tai lämpösumma. Orgaanisen kerroksen hiilen määränäyttääriippuvan lähinnäpaikallisista tekijöistä, mutta kivennäismaan hiilimäärääselittävät merkittävästi myös lämpösumma ja kasvupaikan korkeus. Orgaanisen kerroksen hiilimäärät ovat keskimäärin suurimpia keskiviljavilla kasvupaikoilla kasvavissa vanhoissa havupuumetsissäja tietysti soistuneilla kasvupaikoilla, joilla orgaaninen kerros koostuu turpeesta kangashumuskerroksen sijasta. Kivennäismaan hiilen määränäyttäisi kasvavan pohjoisesta etelään ja toisaalta merenpinnan tasosta korkealla sijaitseville kasvupaikoille (ks. kartta). Kivennäismaassa on hiiltäeniten hienorakeisilla mailla ja viljavimmilla kasvupaikoilla. Toisaalta kivisyys ja kallioisuus vähentävät hyvin selvästi hiilen määräävähentäessään hienon maan määräämaassa. Hiilen määrämaassa laskee nopeasti pinnalta syvempiin kerroksiin (taulukko). Lue lisää(pdf) Hienojuuret tuottavat metsämaahan kariketta yhtäpaljon kuin maanpäällinen kasvillisuus Hankkeessa 3324 identifioitiin niitäkasvupaikka- ja puustotunnuksia, jotka parhaiten selittävät puuston ja aluskasvillisuuden hienojuuribiomassan (läpimitaltaan alle 2 mm juuret) vaihtelua. Kuusikoiden puiden ja aluskasvillisuuden hienojuuribiomassa vaihteli välillä2070 - 5520 kg/ha ja männiköiden 2300 - 4930 kg/ha. Eniten juuria oli pohjoisilla ja/tai karuilla kasvupaikoilla. Korrelaatiot metsikkötason puustotunnuksiin olivat heikkoja, mutta puutasolla hienojuuribiomassa korreloi mm. pohjapinta-alan ja neulasmassan kanssa. Aluskasvillisuuden juuribiomassa oli suurin männiköissäja Pohjois-Suomen kuusikoissa. Aluskasvillisuus mukaan lukien läpimitaltaan alle 5 mm juurten hiilimäärävaihteli välillä1860 - 5690 kg C/ha. Hienojuurten uusiutumisnopeutta ja sen vaihtelua eri puulajeilla (mänty, kuusi, koivu) tutkittiin hankkeessa kolmella eri menetelmällä. Kesällä2003 Kivalon tutkimusalueen puulajikokeelle (yhteistyöhankkeen 3252 kanssa) asennettiin ns. miniritsotroniputket, joiden avulla selvitetään juurten kasvua, kuolemista ja elinikäädigitaalikuvauksella jo valmistuneiden kasvukolonnimenetelmällämitattujen tutkimustulosten lisäksi. Hienojuurten kariketuotos on samaa suuruusluokkaa kuin kasvillisuuden maanpäällinen kariketuotos, mutta vaihtelu on suurta, esimerkiksi kuivuudesta johtuen. Lue lisää(pdf) Kivalon puulajikoe on myös retkikohde syyskuussa 2006 Lapissa järjestettävässäkansainvälisessäkokouksessa "Roots, mycorrhizas and their external mycelia in carbon dynamics in forest soil". Verkostoyhteistyö: Cost Action E38 "Woody Root Processes" Suomen männiköiden puustokarikkeen hiilimäärävoidaan ennustaa ilmasto- ja puustotunnusten avulla Hankkeessa 3324 identifioitiin eri puolella Suomea sijaitsevan 34 männikön karikeaineiston avulla niitäkasvupaikka-, puusto- ja ilmastotunnuksia, jotka parhaiten selittävät puuston karikesatoa. Maantieteellinen leveysaste, puuston pohjapinta-ala ja pituus selittivät 82 % männyn neulas- ja kokonaiskarikkeen vaihtelusta. Kun vuotuiset ilmastomuuttujat (kuluvan ja/tai edellisen vuoden lämpösumma / heinäkuun keskilämpötila) otettiin käyttöön leveysasteen asemasta, yhtälöiden selitysaste oli 70-76 %. Kuusen karikesatoa selittävät mallit valmistuvat vuonna 2006. Regressiomalleja voidaan hyödyntäähiilitasemalleissa määrittämään karikkeessa metsämaahan tulevaa hiilivirtaa. Starr, M., Saarsalmi, A., Hokkanen, T., Merilä, P. and Helmisaari, H.-S. 2005. Models of litterfall production for Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Finland using stand, site and climate factors. Forest Ecology and Management 205: 215-225. Leveysaste korreloi sateen mukana maahan tulevan hiilivirran kanssa Sateen mukana maahan tulevia orgaanisen hiilen virtoja tutkittiin hankkeessa 3324 suhteessa maantieteelliseen leveysasteeseen sekäpuustotunnuksiin. Leveysaste korreloi kuusikoiden ja männiköiden latvuskerroksesta maaperään huuhtoutuvan orgaanisen hiilen virran kanssa. Hiilivirta oli suurin Etelä-Suomen metsiköissä. Maaperään tuli orgaanista hiiltäsateessa männiköissä20-57 ja kuusikoissa 33-85 kg hehtaarille vuodessa. Maasta huuhtoutui vajoveden mukana orgaanista hiiltä0-42 kg/ha/v. Lue lisää(pdf) Vaikeasti hajoavat hydrofobiset hapot vallitsevana fraktiona metsikkösadannan ja maaveden liuenneessa orgaanisessa hiilessäFraktiointi tehtiin käyttäen adsorbtio/vaihtohartsia, joka erottelee DOCin hydrofiilisiin ja hydrofobisiin happoihin, emäksiin ja neutraaleihin. Metsikkösadannassa ja maavedessä67% - 90% DOCista oli happamia fraktioita, erityisesti hydrofobisia (humus ja fulvohapot). Aikaisemmissa tutkimuksissa on todettu hydrofiilisten fraktioita liuenneen erityisesti lehtipuista, havupuita taas dominoi hitaasti hajoavat hydrofobiset yhdisteet. Kuusen neulaset todettiin tärkeäksi hydrofobisten happojen lähteeksi kuusivaltaisella Valkea-Kotisella. Starr, M. &Ukonmaanaho, L. 2004 . Levels and characteristics of TOC in throughfall, forest floor leachate and soil solution in undisturbed boreal forest ecosystems. Water, Air, and Soil Pollution: Focus 4: 715-729. Metsityksen vaikutuksia suopeltojen kasvihuonekaasupäästöihin selvitettiin Viljelyssäolevat suopellot ovat merkittäviähiilidioksidin (CO 2) ja dityppioksidin (N 2O) lähteitäsekähienoisia metaanin (CH 4) nieluja . Metsitys ei kuitenkaan tutkimusten mukaan pienennäviljelyssäolevien suopeltojen varsin suuria dityppioksidipäästöjä. Talviaikaisilla dityppioksidipäästöilläon erittäin suuri merkitys vuositaseissa. Metsitetyt suopellot säilyvät metaanin vähäisinänieluina myös metsityksen jälkeen. Metsitetyilläpelloilla vanhan turpeen hajotusnopeus säilyy metsityksestähuolimatta varsin korkeana. Runsaiden typpivarojen vuoksi suopellot voivat tuottaa hyvin puuta, jos puiden ravinnetalous on tasapainoinen. Hiilen kertyminen kasvavaan puustoon voi kompensoida hiilen häviötämaasta. Alustavien laskelmien mukaan noin 30-vuotiaista metsityksistäsuurin osa on jo hiilen nieluja. Lue lisää(pdf) Osahanke 3: Hiilen kertymisnopeus raskasmetallien kuormittamilla ombrotrofisilla soilla 14 C-atomipommipulssi- ja 210Pb- ajoitus osoittautuivat toimiviksi ja tarkoiksi menetelmiksi turpeen viimeaikaiskertymien määrittämisessäHiilen kertyminen vaihteli viimeisimmän 125 vuoden aikana erilaisen raskasmetallikuormituksen kohteena olleilla ombrotrofisilla soilla ja sen todettiin olevan yhteydessämm. vuosittaiseen sademäärään. Lisäksi saatiin viitteitäsiitä, ettäalueen kuormitushistoria voi vaikuttaa kertymiin. YhteistyössäHeidelbergin yliopiston tutkijoiden kanssa pystyttiin hyödyntämään sekäsuomalaista suoekologista tuntemusta ja tarkkoja päästö- ja kaivostoimintatilastoja ettäsaksalaistutkijoiden laajaa ja monipuolista turpeen ajoitusmenetelmien kehitystyötä. Lue lisää(pdf) Rausch, N., Ukonmaanaho, L., Nieminen, T.M., Krachler, M., Le Roux, G. &Shotyk, W. 2006. Evaluation of samplers and filter materials for the establishment of trace metal concentration profiles in peat bog porewaters using inductively coupled plasma-mass spectrometry, Analytica Chimica Acta 558: 201-210. Abstrakti Rausch, N., Nieminen, T., Ukonmaanaho, L., Le Roux, G., Krachler, M., Cheburkin, A.K., Bonani, G. &Shotyk, W. 2005 . Comparison of atmospheric deposition of copper, nickel, cobalt, zinc, and cadmium recorded by Finnish peat cores with monitoring data and emission records. Environmental Science &Technology 39(16): 5989-5998. Abstrakti Rausch, N., Ukonmaanaho, L., Nieminen, T.M., Krachler, M. &Shotyk, W. 2005. Porewater evidence of metal (Cu, Ni, Co, Zn, Cd) mobilization in an acidic, ombrotrophic bog impacted by a smelter, Harjavalta, Finland and comparison with reference sites. Environmental Science &Technology 39(21): 8207-8213. Abstrakti Ukonmaanaho, L., Nieminen, T., Rausch, N. &Shotyk, B. 2004 . Heavy metal and arsenic profiles in ombrogenous peat cores from four differently loaded areas in Finland. Water, Air, and Soil Pollution 158 (1): 277-294. Abstrakti
Vastaava tutkija
Helmisaari, Heljä-Sisko Hankkeen kesto 2001 - 2006
Asiasanat
aluskasvillisuus, hajotus, hienojuuret, karike, kasvihuonekaasu, metsikkösadanta, mineralisaatio, orgaaninen hiili, vajovesi
Hankkeen vaihe: päättynyt
Huom! Tämä tutkimushankekuvaus on tuotettu Hankehaaviin aikanaan Metsäntutkimuslaitos Metlan tutkimustietojärjestelmästä, jota ei enää päivitetä. Ole hyvä ja tarkista löytyykö hankkeen ajantasaisia tietoja uudesta Luken tutkimustietojärjestelmästä.
|
