Tuhkalannoituksen vaikutus marjojen, sienien ja riistan ravinnon alkuaine- ja raskasmetallipitoisuuteen (7092)

Puuston ravinnetalouden hoito turvemailla -hankkeen kotisivulle

Tavoitteet

SUO-tutkimusohjelmaan kuuluvan hankkeen 3264 liitännäishankkeen 7092 tavoitteena oli selvittää puutuhkan vaikutusta maan ravinne- ja raskasmetallipitoisuuksiin, puuston ravinnetilaan ja kasvuun sekä puu- ja turvetuhkan vaikutusta metsäkasvillisuuden alkuainepitoisuuksiin. Tutkimus toteutettiin konsortiohankkeena, johon osallistuivat Energia-alan Keskusliitto FINERGY, Metsäliitto Osuuskunta, Metsäteollisuus ry, Stora Enso Oyj, UPM-Kymmene Oyj, Vapo Timber Oy ja Metsäteho Oy.

Tulokset

Aineisto kerättiin 30:lta Metlan vuosina 1946 - 1998 perustamilta tuhkalannoituskokeelta, joista 20 tutkimusmetsikköä sijaitsi suo-ojitusalueilla, 5 metsikköä metsitetyllä suopellolla ja 5 metsikköä kangasmaalla. Kokeissa käytetyt puutuhka-annokset vaihtelivat välillä 0,5 - 100 t/ha ja turvetuhka-annokset välillä 5 - 100 t/ha. Useimmissa tapauksissa tuhka oli pölymäistä irtotuhkaa, neljällä kokeella mukana olivat myös itsekovetettu ja rakeistettu puutuhka.

Maan pintakerroksen (25 cm) alkuainepitoisuudet ja happamuus määritettiin yhdeltä kangasmaan ja kahdelta suokokeelta. Puutuhkan vaikutus suopuuston pituuskasvuun selvitettiin kahdessa metsikössä ja tilavuuskasvuun 10 metsikössä. Puu- ja pensaskerroksesta kaikkiaan 30 tutkimusmetsiköstä kerätyistä kasvinäytteistä analysoitiin ravinne- ja raskasmetallipitoisuudet 20 alkuaineesta.

Puu- ja pensaskerroksesta näytteet otettiin seuraavista kasvilajeista: mänty (Pinus sylvestris), hieskoivu (Betula pubescens), haapa (Populus tremula), pihlaja (Sorbus aucuparia), harmaaleppä (Alnus incana), paatsama (Rhamnus frangula), paju (Salix sp.), kataja (Juniperus communis) ja vadelma (Rubus idaeus). Kenttäkerroksen kasvilajeja olivat puolukka (Vaccinium vitis-idaea), mustikka (Vaccinium myrtillus), hilla (Rubus chamaemorus), mesiangervo (Filipendula ulmaria), vaivaiskoivu (Betula nana), maitohorsma (Chamaenerion angustifolium), kangasrousku (Lactarius rufus), kangastatti (Suillus variegatus) ja mesisieni (Armillaria mellea). Kasvinäytteitä kertyi kaikkiaan 1116 kpl.

Maan pintakerroksen alkuainemäärät moninkertaistuivat puutuhkalannoituksen seurauksena ja happamuus alentui 1 - 3 pH-yksikköä. Vaikutus rajoittui lähinnä maan pintaosaan (10 cm:n kerros). Helppoliukoiset alkuaineet kuten kalsium, kalium ja natrium olivat huuhtoutuneet maassa 20 - 30 cm:n syvyyteen.

Tulosten mukaan puutuhka soveltuu suomänniköiden ravinnetalousongelmien hoitoon fosforin ja kaliumin puutosalueilla. Puutuhka lisäsi suomännikön kasvua toisesta levityksen jälkeisestä kasvukaudesta alkaen. Puiden ravinnetilan parantuminen näkyi neulasten kohonneina fosfori- ja kaliumpitoisuuksina sekä neulasmassan ja neulasvuosikertojen lisääntymisenä. Puuston kasvureaktio oli tuhkaa saaneilla puilla voimakkaampi kuin Suometsien PK-lannoksella, kun levityksestä oli kulunut enemmän kuin 15 vuotta.

Puutuhkan vaikutus suopuuston pituus- ja tilavuuskasvuun oli sitä suurempi, mitä enemmän turve sisälsi typpeä, eli mitä viljavampi kasvupaikka oli. Jo verraten pienillä fosforiannoksilla (25 - 30 kg/ha) saatiin aikaan ravinnetilan kohentuminen ja merkittävä parantuminen puuston kasvussa vähintään 20 vuoden ajaksi. Suurilla tuhkamäärillä vaikutusaikaa voitaneen jatkaa, mutta lannoituksen kannattavuutta ja mahdollisia ympäristövaikutuksia (huuhtoutuminen) ajatellen se ei ole mielekästä.

Puutuhka kohotti mustikan ja puolukan ravinnepitoisuuksia, metallipitoisuudet (Al, Cu, Mn ja Ni) puolestaan alentuivat. Cd-arvot jäivät useimmissa tapauksissa alle määritysrajan. Yhdessä suokokeessa hillan marjojen Cd-pitoisuus oli puutuhka-aloilla merkitsevästi korkeampi kuin vertailualoilla, yhdessä kangaskokeessa puutuhka taas alensi puolukan marjojen Cd-pitoisuutta.

Sienten suhteellisen korkeat metallipitoisuudet verrattuna marjoihin todettiin myös tämän tutkimuksen kangasrousku- ja kangastattiaineistossa, mutta selvää metallien rikastumista tuhka-aloilla ei havaittu. Kun puutuhkalevityksestä oli kulunut 3 - 4 vuotta, kangasrouskun Al- ja Ti-pitoisuudet olivat kuitenkin nousseet, samoin kangastatin Co, Cr- ja Mn-pitoisuudet. Kangasrouskun Fe- ja Zn-pitoisuudet olivat taas laskeneet.

Monen tutkitun kasvilajin kadmiumpitoisuudet jäivät määritysrajan alapuolelle (mm. kataja, mustikan ja puolukan lehdet, maitohorsman lehdet). Tutkituista kasvilajeista eniten kadmiumia sisälsivät pajun lehdet (0,20 - 1,45 mg/kg). Tuhka-aloilla kasvaneissa pajuissa Cd-pitoisuus oli keskimäärin kohonnut tutkimusjakson aikana, joillkain kokeilla myös tilastollisesti merkitsevästi. Pajun lehdissä näkyi viitteitä muidenkin metallien (V, Zn, Cu) kertymisestä. Myös ravinnepitoisuudet (Ca, P, K, B) kohosivat pajun lehdissä. Vanhoilla kokeilla puutuhkan vaikutus näkyi vaivaiskoivun ja hieskoivun lehtien lievästi kohonneina Cd-pitoisuuksina.

Männyn neulasten ja uusien versojen ravinnepitoisuudet (Ca, P, K, B) kohosivat puutuhkan vaikutuksesta. Raskasmetalleista Ni- ja Mn-arvot yleensä alentuivat tuhka-alojen männyissä, samoin Zn- ja Ti-pitoisuudet männyn versoissa. Sen sijaan Al-pitoisuus kohosi versoissa ja neulasissa, kun lannoitteena käytettiin keskimääräistä enemmän alumiinia sisältänyttä puutuhkaa. Myös Cd-pitoisuus oli männyn neulasissa ja versoissa vertailua korkeammalla tasolla, kun puutuhkan levityksestä oli kulunut aikaa 2 - 3 vuotta. Seuraavan kahden vuoden kuluessa vaikutus oli hävinnyt, ja vanhemmilla kokeilla (levityksestä 7 - 17 vuotta) männyn Cd-pitoisuus oli tuhka-aloilla lannoittamatonta vertailua alemmalla tasolla. Yhdellä suokokeella Cd-määritys tehtiin myös hieskoivun mahlasta, kun tuhkan (puun pölytuhka 15 t/ha) oli kulunut kaksi vuotta. Cd-pitoisuus oli tuhka-alalla lähes sama (1,74 µg/l) kuin vertailualalla (1,71 µg/l).

Turvetuhkalannoituksen vaikutuksia voitiin seurata vain kahdella kangaskokeella (levityksestä 2 - 4 vuotta) ja yhdellä suokokeella (levityksestä 8 vuotta). Turvetuhka kohotti hieskoivun, maitohorsman ja puolukan fosforipitoisuutta ja hieskoivun booripitoisuutta. Puolukan marjojen molybdeenipitoisuus oli turvetuhka-aloilla myös kohonnut neljän vuoden kuluttua levityksestä. Sen sijaan maitohorsman Mn-, Cu- ja Fe-pitoisuudet, puolukan Cd-pitoisuus ja hieskoivun Al-pitoisuus alenivat turvetuhkan vaikutuksesta.

Tuhkalannoitus kohotti metsäkasvillisuuden ravinnepitoisuuksia ja ensimmäisinä vuosina (2 - 5 vuotta) joissain tapauksissa myös hivenravinne- ja raskasmetallipitoisuuksia. Tulokset kuitenkin vaihtelivat alkuaineesta ja kasvilajista riippuen - pitkällä aikavälillä tuhkan sisältämät raskasmetallit näyttivät sitoutuneen maaperään ja siirtyvät kasvillisuuteen, marjoihin tai sieniin vain rajoitetusti. Monessa tapauksessa tuhka näytti alentavan kasvien metallipitoisuuksia. Joillakin kasvilajeilla (paju, vaivaiskoivu ja hieskoivu) voi lehtien Cd-pitoisuuden kohoaminen kuitenkin olla pitkäaikaista. Havaituista muutoksista huolimatta raskasmetallien pitoisuudet tuhka-alojen kasvillisuudessa eivät poikenneet tässä tutkimuksessa olennaisesti niistä vaihtelurajoista, joita Suomessa alueelta tehdyissä selvityksissä on aiemmin esitetty. Tulokset osoittavat, että metsämarjojen ja -sienten riski saastua tuhkan sisältämistä raskasmetalleista on hyvin pien

Yhteystiedot

Hankkeen vetäjä: Moilanen, Mikko
Metsäntutkimuslaitos, Muhoksen tutkimusasema, Kirkkosaarentie 7, 91500 Muhos
Puhelin: 010 211 3743 Telefax: 010 211 3701
Sähköpostiosoite: Mikko.Moilanen@metla.fi