Puuston ravinnetalouden hoito turvemailla

Tausta

Tutkimusteemat

- Puuston ravinnetilan arviointi
- Suometsien lannoitus ja maanparannus
- Fosforihuuhtoutumien estäminen turvemaiden lannoituksessa

Hyödyt

Turvemaat poikkeavat ravinteisuudeltaan huomattavasti kivennäismaista. Etenkin paksuturpeisilla ojitusalueilla turpeessa on puiden kannalta niukasti fosforia, kaliumia ja hivenaineita, kuten booria, sinkkiä ja kuparia. Puille käyttökelpoisen typen määrä pintaturpeessa vaihtelee suuresti suotyypin mukaan. Typpi ja fosfori yleensä konsentroituvat kasvualustassa ojituksesta kuluvan ajan myötä. Kalium ja boori puolestaan vähenevät puunkorjuussa ja huuhtoutumalla. Näin suomaille syntyy herkästi ravinteiden epätasapainotiloja, jotka tulevaisuudessa todennäköisesti edelleen kärjistyvät. Yhä useammin käytännön metsäojitusalueilla näkee vakavia kaliuminpuutosongelmia. Seurauksena on, että ojituksella alkuvaiheessa aikaansaatu puuston lisäkasvu myöhemmin tyrehtyy ja metsiköt rappeutuvat kokonaan. Ongelman potentiaalisesta laajuudesta on toistaiseksi voitu tehdä vain arvioita (n. 1,4 milj. ha).

Sekä tutkimusta että käytännön metsätalouden päätöksentekoa varten tarvitaan nykyistä luotettavampia puiden ravinnetilaa kuvaavia ja erityisesti ennustavia välineitä. Ojitusalueiden kuivatussukkessiossa tapahtuva muutos kohti turvekangastyyppejä johtaa siihen, että alkuperäisen suo- tai kasvupaikkatyypin antamaa informaatiota ravinteisuustasosta on entistä hankalampi tulkita. Kasvupaikkojen luokittelun avulla ei myöskään voida diagnosoida akuutteja ravinnepuutoksia, vaikka se usein antaa selviä vihjeitä mahdollisista ravinnepuutoksista ja on siten tärkeä tieto ravinneanalyysejä tulkittaessa.

Lannoituksella voidaan korvata kasvupaikalta syystä tai toisesta (hakkuut, puunkorjuu, huuhtoutuminen) poistuneet ravinteet ja turvata näin kestävä puuntuotanto. Toisena tavoitteena voi olla säilyttää puuston kasvukyky ja terveys hyvänä varmistamalla epätasapainoisilla kohteilla monipuolinen ravinteiden saatavuus. Käytännössä tärkeimpänä lannoituksen tavoitteena on lisätä puuston kasvua. Ojitettuja soita on lannoitettu 1950-luvulta alkaen yhteensä n. 1,7 milj. ha. 1990-luvulle tultaessa toiminta käytännössä pysähtyi, joskin viime vuosina lannoitusalat ovat alkaneet uudestaan kasvaa. Tutkimusten mukaan suometsien ravinnetalouden hoitotarve on kuitenkin huomattavasti suurempi suoritetasoon verrattuna.

Turvemaat ovat luonnostaan happamia metsänkasvupaikkoja. Siksi niiden lannoituksessa voidaan käyttää hidasliukoisia yhdisteitä: apatiittia fosforin ja biotiitti kaliumin lähteenä. Samalla fosforin huuhtoutuminen heti lannoituksen jälkeen vesistöihin oletettavasti pienenee verrattuna vesiliukoisiin lannoitteisiin. Suopuuston kasvua on mahdollista lisätä myös puun ja turpeen tuhkalla. Tuhkien ympäristö- ja mahdollisia haittavaikutuksista ollaan kuitenkin huolestuneita. Laajamittainen tuhkan palauttaminen suometsiin ei näytä toteutuvan ilman, että ympäristövaikutuksista saadaan lisää tutkittua tietoa.

Käytännön metsätaloudessa fosforilannoituksia tehdään tällä hetkellä hyvin vähän. Tärkeimpänä syynä tähän on pelko fosforilannoitteiden huuhtoutumisesta vesistöihin. Useat tutkimukset ovatkin osoittaneet, että turvemaiden lannoitukseen liittyy huomattava huuhtoutumisriski. Erityisen nopeasti huuhtoutuvat vesiliukoista fosforia sisältävät lannoitteet.

Fosforia sitovien alumiini- ja rautayhdisteiden vähäisyys on syynä lannoitefosforin huuhtoutumiseen ojitetuilta turvemailta. Kivennäismaissa alumiinia ja rautaa on hyvin paljon, ja siksi lannoitefosforin huuhtoutumisriski on pieni. Vähän alumiinia ja rautaa on niukasti etenkin karujen soiden rahkaturpeessa, mutta myös viljavuudeltaan keskinkertaisilla ja hyvilläkin soilla turpeen alumiini- ja rautapitoisuus saattaa jäädä alhaiseksi.

Alumiinia ja rautaa sisältävien yhdisteiden lisääminen turpeeseen vähentää lannoitefosforin huuhtoutumista. Joissakin kokeissa fosforihuuhtoutumat ovat jopa loppuneet kokonaan. Rautayhdisteisiin sitoutunut fosfori on pääosin kasveille käyttökelpoista, joten raudan lisääminen ei näyttäisi heikentävän kasvutuloksia.

Tutkimusteemat

1. Puuston ravinnetilan arviointi

Tavoitteena on kehittää eri puulajeille ravinnetilan määrittämiseen luotettavia, ennustavia tai ennakoivia menetelmiä. Osaa menetelmistä olisi voitava käyttää myös kasvukauden aikana. Menetelmien olisi myös vastattava käytännön metsätalouden tarpeisiin ja oltava sovellettavissa metsäsuunnittelun käyttöön. Pyritään myös tarkentamaan arvioita ravinnepuutosten laajuudesta turvekasvupaikoilla.

Eräät ravinteiden puutokset näkyvät puustossa selvinä puutossymptomeina. Tällaisista tunnettuja ovat neulasten värimuunnokset, kasvuhäiriöoireet tai fosforin ja kaliumin puutoksen aiheuttama neulasvuosikertojen määrän väheneminen. Näiden oireiden ilmaantumisen riippuvuutta puuston ravinnetilasta ei kaikin osin ole selvitetty. Tässä hankkeessa tutkitaan eräiden puutossymptomien liittymistä ravinnetaloudelliseen tilaan.

Aineistona käytetään kokeita ja käytännön metsikkökohteita, joilla esiintyy selviä puutossymptomeita (esim. lehtien värimuutokset, neulasvuosikertojen määrä jne.). Otetaan neulas- ja lehtinäytteitä ja analysoidaan niiden ravinnepitoisuuksia sekä polyamiini- ja putreskiinipitoisuuksia. Raja-arvojen laatimiseksi kerätään taustatiedot kasvupaikoista, puustoista ja niiden kehityshistoriasta. Ravinnetilan vuosi- ja kuukausivaihtelun syitä pyritään selvittämään aiempaa tarkemmin.

Metlan tutkimusasemien läheisyyteen maan eri osiin perustetaan metsikkökoealoja, joiden ravinnepitoisuudet analysoidaan vuosittain. Ajallisen vaihtelun ohessa seurataan ravinnepitoisuuksien puiden ja puun eri osien sekä eri neulasvuosikertojen välistä vaihtelua. Referenssimetsiköiden tuottamaa tietoa käytetään hyväksi tulkinnan tarkentamisessa. Muodostetaan kaikista tähänastisista neulasanalyysien tuloksista tietokanta, jota täydennetään jatkuvasti uusilla tuloksilla.

2. Suometsien lannoitus ja maanparannus

Kenttäkokeiden tuottaman taustatiedon ja uusien intensiivikokeiden avulla muodostetaan aineisto, jonka avulla kehitetään maasto-oloihin soveltuva lannoituksen kasvureaktiomalli. Lisäksi arvioidaan soiden lannoituksella saatavissa oleva puuntuotoksen kokonaislisäys sekä selvitetään ravinnelisäyksen vaikutuksia puuston kasvuun ja ulkoiseen laatuun, metsän uudistumiseen ja kasvupaikan biodiversiteettiin.

Tutkimusalueisiin eri puolelle Suomea on perustettu 1960-80-luvuilla runsaasti lannoituskokeita. Kokeilla pyritään selvittämään perus- ja jatkolannoituksen puustovaikutusten voimakkuutta ja kestoa. Huomio kiinnitetään etenkin hidasliukoisten lannoitteiden (apatiitti, biotiitti, puuntuhka) maaperä- ja puustovaikutuksiin. Hypoteesina esitetään, että lannoitteen hidasliukoisuus pidentää lannoituksen vaikutusaikaa ja vähentää ravinteiden huuhtoutumista ympäristöön.

Tavoitteena on vuonna 2003 julkaista suopuuston ravinnetalouden hoito-opas. Oppaassa esitetään menetelmät määrittää ojitusaluemetsikön ravinnetila, kuvataan ravinnepuutokset ja lannoituksella aikaansaatavissa olevat puustovaikutukset sekä ohjataan oikean lannoiteyhdistelmän valintaan. Oppaaseen pyritään saamaan myös jatkolannoitussuositukset.

Uusien kokeiden perustamisessa keskitytään vain niihin tutkimuksen osa-alueisiin, joihin nykyisellä koeaineistolla ei ole mahdollista saada vastauksia. Tutkimusteemoja ovat mm. kasvualustan taimettumisherkkyyden muutokset ravinnelisäyksen jälkeen sekä lannoituksen vaikutukset maaperän mikrobistoon, mykorritsoihin, marjoihin ja sieniin.

3. Fosforihuuhtoutumien estäminen turvemaiden lannoituksessa

Tarkoituksena selvittää ne kriteerit, joiden avulla lannoitefosforin huuhtoutumisriskiä voidaan arvioida. Lisäksi tutkitaan turpeeseen lisätyn alumiinin ja raudan vaikutusta lannoitefosforin huuhtoutumiseen ja lannoituksen aiheuttamiin puuston kasvureaktioihin. Tavoitteena on kehittää fosforilannoite, johon on lisätty alumiinia tai rautaa fosforin huuhtoutumisen estämiseksi.

Rahkaturpeella kasvaville puun taimille lisätään kasvihuoneessa lannoitteita, jotka sisältävät kasvua rajoittavien ravinteiden (N, P, K, B) lisäksi fosforia sitovia alumiini- ja rautayhdisteitä. Kokeen tarkoituksena on selvittää paras mahdollinen alumiini- tai rautayhdiste ja sen oikea levitysmäärä toisaalta fosforihuuhtoutumien estämiseksi ja toisaalta taimien hyvän kasvun turvaamiseksi. Uuden lannoitteen vaikutusta puuston kasvuun ja valumavesien laatuun seurataan kalibrointikausi/vertailualue -menetelmään perustuvassa kenttäkokeessa.

Metsäntutkimuslaitoksessa on seurattu vuoden ajan valumavesien laatua useilta n. 30 vuotta sitten ojitetulta turvemaan valuma-alueelta. Osa valuma-alueista lannoitetaan rauta-alumiinipitoisella lannoitteella. Valumavesien laatua ja puuston kasvua seurataan lannoituksen jälkeen vähintään viiden vuoden ajan. Vanhojen kokeiden lisäksi hyödynnetään 1990-luvulla perustettuja kokeita, joilla seurataan mm. ojituksen ja lannoituksen vaikutusta kasvillisuuteen, turpeen hajoamiseen ja kasvupaikan ravinnetaseisiin.

Hyödyt

Tulosten perusteella voidaan arvioida, millä edellytyksillä suometsän lannoittaminen eri tilanteissa on taloudellisesti järkevää ja ekologisesti mielekästä, ajatellen metsävarojen kestävää käyttöä, kasvualustan ravinnetasetta ja lannoituksen vesistövaikutuksia. Ravinnetalouden hoito-opas päivittää tiedot soiden ravinnetaloudesta esittämällä viimeisen 20 vuoden aikana kertyneen tutkimustiedon käytännön sovelluksiin mahdollistavalla tavalla. Uuden "ympäristöystävällisen" lannoitteen kehittämisen myötä tutkimustulokset ovat välittömästi käytännönmetsätalouden hyödynnettävissä. Hankkeessa saavutettavat tulokset palvelevat myös metsätalouden suunnittelusysteemejä.