Metla Hanke 3324

Hiilen varastot ja virrat kangas- ja turvemailla

[  English  |  Tavoitteet  |  Tulokset  |  Hankkeen vetäjä  |  Tutkijat  |  Julkaisut  |  Tiedotteet  |  Metla Tutkimus  ]

Kesto: 2001-2006   Asiasanat: aluskasvillisuus, hajotus, hienojuuret, karike, kasvihuonekaasu, metsikkösadanta, mineralisaatio, orgaaninen hiili, vajovesi
Tutkimusohjelma: Suomen metsien hiilivarat, niiden muutokset ja sosio-ekonomiset kytkennät

Tavoitteet

Hankkeen tavoitteena on määrittää hiilen varastoja ja virtoja sekä kangasmailla (osahanke 1) että turvemailla (osahanke 2).

Osahankkeessa 1 määritetään

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

Osahankkeessa tarkennetaan myös hiilen varastoja ja virtoja koskevia laskelmia turvemailla olemassaolevien ja kerättävien aineistojen avulla.

Osahankkeessa 3 määritetään


Tulokset

Osahanke 1: Hiilen varastot ja virrat kangasmailla

Kangasmaiden maaperän hiilestä kaksi kolmasosaa kivennäismaassa
Kangasmaiden 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 määrä näyttää riippuvan lähinnä paikallisista tekijöistä, mutta kivennäismaan hiilimäärää selittävät merkittävästi myös lämpösumma ja kasvupaikan korkeus. Orgaanisen kerroksen hiilimäärät ovat keskimäärin suurimpia keskiviljavilla kasvupaikoilla kasvavissa vanhoissa havupuumetsissä ja tietysti soistuneilla kasvupaikoilla, joilla orgaaninen kerros koostuu turpeesta kangashumuskerroksen sijasta. Kivennäismaan hiilen määrä näyttäisi kasvavan pohjoisesta etelään ja toisaalta merenpinnan tasosta korkealla sijaitseville kasvupaikoille (ks. kartta). Kivennäismaassa on hiiltä eniten hienorakeisilla mailla ja viljavimmilla kasvupaikoilla. Toisaalta kivisyys ja kallioisuus vähentävät hyvin selvästi hiilen määrää vähentäessään hienon maan määrää maassa. Hiilen määrä maassa laskee nopeasti pinnalta syvempiin kerroksiin (taulukko). Lue lisää (pdf)

Hienojuuret tuottavat metsämaahan kariketta yhtä paljon kuin maanpäällinen kasvillisuus
Hankkeessa 3324 identifioitiin niitä kasvupaikka- ja puustotunnuksia, jotka parhaiten selittävät puuston ja aluskasvillisuuden hienojuuribiomassan (läpimitaltaan alle 2 mm juuret) vaihtelua. Kuusikoiden puiden ja aluskasvillisuuden hienojuuribiomassa vaihteli välillä 2070 - 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 männiköissä ja Pohjois-Suomen kuusikoissa. Aluskasvillisuus mukaan lukien läpimitaltaan alle 5 mm juurten hiilimäärä vaihteli välillä 1860 - 5690 kg C/ha.

Hienojuurten uusiutumisnopeutta ja sen vaihtelua eri puulajeilla (mänty, kuusi, koivu) tutkittiin hankkeessa kolmella eri menetelmällä. Kesällä 2003 Kivalon tutkimusalueen puulajikokeelle (yhteistyö hankkeen 3252 kanssa) asennettiin ns. miniritsotroniputket, joiden avulla selvitetään juurten kasvua, kuolemista ja elinikää digitaalikuvauksella jo valmistuneiden kasvukolonnimenetelmällä mitattujen tutkimustulosten lisäksi. Hienojuurten kariketuotos on samaa suuruusluokkaa kuin kasvillisuuden maanpäällinen kariketuotos, mutta vaihtelu on suurta, esimerkiksi kuivuudesta johtuen. Lue lisää (pdf)

Suomen männiköiden puustokarikkeen hiilimäärä voidaan ennustaa ilmasto- ja puustotunnusten avulla
Hankkeessa 3324 identifioitiin eri puolella Suomea sijaitsevan 34 männikön karikeaineiston avulla niitä kasvupaikka-, 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 hyödyntää hiilitasemalleissa määrittämään karikkeessa metsämaahan tulevaa hiilivirtaa.

Leveysaste korreloi sateen mukana maahan tulevan hiilivirran kanssa
Sateen mukana maahan tulevia orgaanisen hiilen virtoja tutkittiin hankkeessa 3324 suhteessa maantieteelliseen leveysasteeseen sekä puustotunnuksiin. Leveysaste korreloi kuusikoiden ja männiköiden latvuskerroksesta maaperään huuhtoutuvan orgaanisen hiilen virran kanssa. Hiilivirta oli suurin Etelä-Suomen metsiköissä. Maaperään tuli orgaanista hiiltä sateessa männiköissä 20-57 ja kuusikoissa 33-85 kg hehtaarille vuodessa. Maasta huuhtoutui vajoveden mukana orgaanista hiiltä 0-42 kg/ha/v. Lue lisää (pdf)

Vaikeasti hajoavat hydrofobiset hapot vallitsevana fraktiona metsikkösadannan ja maaveden liuenneessa orgaanisessa hiilessä
Fraktiointi tehtiin käyttäen adsorbtio/vaihtohartsia, joka erottelee DOCin hydrofiilisiin ja hydrofobisiin happoihin, emäksiin ja neutraaleihin. Metsikkösadannassa ja maavedessä 67% - 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.

Metsityksen vaikutuksia suopeltojen kasvihuonekaasupäästöihin selvitettiin
Viljelyssä olevat suopellot ovat merkittäviä hiilidioksidin (CO 2) ja dityppioksidin (N 2O) lähteitä sekä hienoisia metaanin (CH 4) nieluja . Metsitys ei kuitenkaan tutkimusten mukaan pienennä viljelyssä olevien suopeltojen varsin suuria dityppioksidipäästöjä. Talviaikaisilla dityppioksidipäästöillä on erittäin suuri merkitys vuositaseissa. Metsitetyt suopellot säilyvät metaanin vähäisinä nieluina myös metsityksen jälkeen. Metsitetyillä pelloilla vanhan turpeen hajotusnopeus säilyy metsityksestä huolimatta varsin korkeana. Runsaiden typpivarojen vuoksi suopellot voivat tuottaa hyvin puuta, jos puiden ravinnetalous on tasapainoinen. Hiilen kertyminen kasvavaan puustoon voi kompensoida hiilen häviötä maasta. Alustavien laskelmien mukaan noin 30-vuotiaista metsityksistä suurin 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 määrittämisessä
Hiilen kertyminen vaihteli viimeisimmän 125 vuoden aikana erilaisen raskasmetallikuormituksen kohteena olleilla ombrotrofisilla soilla ja sen todettiin olevan yhteydessä mm. vuosittaiseen sademäärään. Lisäksi saatiin viitteitä siitä, että alueen kuormitushistoria voi vaikuttaa kertymiin.

Yhteistyössä Heidelbergin yliopiston tutkijoiden kanssa pystyttiin hyödyntämään sekä suomalaista suoekologista tuntemusta ja tarkkoja päästö- ja kaivostoimintatilastoja että saksalaistutkijoiden laajaa ja monipuolista turpeen ajoitusmenetelmien kehitystyötä. Lue lisää (pdf)


Hankkeen vetäjä: Helmisaari, Heljä-Sisko

Muut tutkijat: Alm, Jukka, JO (2002), Aro, Lasse, PA (2002-06), Badorek, Tiina (2006), Cernota, Mikulas (2003), Dahlin, Teija (2003), Derome, John, RO (2002-03,2006), Faubert, Patrick (2004), Hartman, Markus, VA (2002-06), Hokkanen, Tatu, VA (2002-06), Hytönen, Jyrki, KA (2002-06), Karsisto, Marjut, VA (2002-06), Kitunen, Veikko, ME (2002-03,2005-06), Lehtonen, Aleksi, VA (2005), Lindroos, Antti-Jussi, VA (2002-06), Luiro, Jukka, VA (2006), Makkonen, Kirsi (2002-04), Merilä, Päivi, PA (2003-04), Mäkiranta, Päivi (2003-05), Nieminen, Tiina, VA (2002-06), Penttilä, Timo, VA (2002-07), Potila, Hannamaria (2003-05), Saarsalmi, Anna, VA (2002-06), Salemaa, Maija, VA (2004-06), Silvan, Niko, PA (2005), Starr, Michael, VA (2002-04), Tamminen, Pekka, VA (2002-06), Tapanila, Tarja, ME (2005-06), Ukonmaanaho, Liisa, VA (2002-06), Wall, Antti, KA (2003-04,2006), Yli-Petäys, Mika (2002-03)


Sivun alkuun

Tämä sivu on tuotettu Metlan tietokannasta 12.06.2012
Palaute